一种电机驱动电路、系统和方法与流程

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种电机驱动电路、系统和方法。

背景技术：

1、由于具有较高的功率密度和控制性能，伺服电机被广泛应用于工业、商业及民用领域，数控机床、机器人、电动汽车、轨道交通以及各种家用电器上均可以看到伺服电机的身影。伺服电机的控制性能与伺服驱动器控制算法息息相关，目前广泛应用的是矢量控制算法，其核心在于控制电机的定子电流。因此伺服驱动器的电流采样精度对于伺服电机的控制性能至关重要。

2、为了获得准确的电机三相电流值，电流传感器以及对应的模拟信号调理电路、ad转换模块必不可少。由于实际电路中即使相同型号的器件也不能保证特性、参数完全一致，导致电机各相采样电路得到的采样电流增益比例不一致，即存在增益误差。增益误差会引入转矩二次基波频率波动，偏移误差会引入转矩一次基波频率波动，导致电机转矩和转速波动增大。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明公开了一种电机驱动电路、系统和方法，用以解决现有伺服驱动器采用多电流采样电路对伺服电机相电流进行采样时，因器件一致性问题造成各相采样电路对采样电流信号的增益不一致，导致转矩引入二倍基波频率波动的问题。

2、本发明为实现上述的目标，采用的技术方案是：

3、本发明第一方面公开了一种电机驱动电路，该电机驱动电路包括：

4、逆变电路，逆变电路的输入端连接母线；

5、电压采样电路，连接在母线正、负极之间；

6、两个电流采样电路，分别连接在逆变电路的u、v、w三相输出端的任意两相输出端上；

7、动态制动电路，包括：电阻ruv和电阻rvw，电阻ruv连接在u相输出端和v相输出端之间，电阻rvw连接在v相输出端和w相输出端之间；动态制动电路可被控制地使两个电流采样电路、电阻ruv和/或电阻rvw置于同一回路中；

8、控制器，与电压采样电路、两个电流采样电路和动态制动电路分别连接，控制器被设计为：

9、当电路用于误差标定时，控制动态制动电路，使两个电流采样电路、电阻ruv和/或电阻rvw置于同一回路中；

10、获取电压采样电路采集的母线电压、两个电流采样电路分别采集的第一检测电流和第二检测电流；

11、根据母线电压、电阻ruv和/或电阻rvw计算回路中的实际电流ir；

12、根据实际电流ir、第一检测电流和第二检测电流确定两个电流采样电路各自的增益系数。

13、进一步可选地，两个电流采样电路分别连接在u相输出端、v相输出端；

14、动态制动电路，还包括：开关k1、开关k2和开关k3，开关k1和电阻ruv串联连接在u相输出端和v相输出端之间，开关k2和电阻rvw串联连接在v相输出端和w相输出端之间，开关k3设置在u相输出端或v相输出端；

15、控制动态制动电路，使两个电流采样电路、电阻ruv和/或电阻ruw置于同一回路中，包括：

16、控制开关k1闭合、开关k2断开，开关k3断开，使两个电流采样电路、电阻ruv置于同一回路中。

17、进一步可选地，根据实际电流ir、第一检测电流和第二检测电流确定两个电流采样电路各自的增益系数，包括：

18、ir＝udcp/ruv；

19、gu＝ir/iruad；

20、gv＝ir/irvad；

21、其中，gu为u相电流采样电路的增益系数，gv为v相电流采样电路的增益系数，iruad为u相检测电流，irvad为v相检测电流，udcp为母线电压。

22、进一步可选地，控制器还被设计为：

23、在电机进行动态制动时，控制开关k1、开关k2和开关k3均闭合；以及

24、在电机正常运行过程中，控制开关k1、开关k2均断开，控制开关k3闭合。

25、进一步可选地，在电机正常运行过程中，控制器还被设计为：

26、获取两个电流采样电路采集的第一检测电流iuad和第二检测电流ivad；

27、根据第一检测电流iuad、第二检测电流ivad和两个电流采样电路各自的增益系数计算u、v、w三相的实际电流。

28、进一步可选地，两个电流采样电路分别连接在u相输出端、v相输出端；根据第一检测电流iuad、第二检测电流ivad和两个电流采样电路各自的增益系数计算u、v、w三相的实际电流，包括：

29、iu＝gu×iuad；

30、iv＝gv×ivad；

31、iw＝-iu-iv；

32、其中，iu为u相实际电流，iv为v相实际电流，iw为w相实际电流，gu为u相电流采样电路的增益系数，gv为v相电流采样电路的增益系数。

33、进一步可选地，电压采样电路包括：至少一个采样电阻、第一调理电路和第一a/d转换电路，通过至少一个采样电阻采集的母线电压经第一调理电路、第一a/d转换电路输出至控制器。

34、进一步可选地，至少一个采样电阻包括电阻r1和电阻r2；

35、第一调理电路包括电阻r3、电阻r4和比较器，其中电阻r3的一端与电阻r1和电阻r2的公共端连接，r3的另一端与比较器的第一输入端连接，比较器的第二输入端接地，比较器的输出端与第一a/d转换电路连接，电阻r4连接在比较器的第一输入端与比较器的输出端。

36、进一步可选地，每个电流采样电路均包括：电流传感器、第二调理电路和第二a/d转换电路，经电流传感器采集的电流经第二调理电路、第二a/d转换电路输出至控制器。

37、本发明第二方面公开了一种电机控制系统，系统包括第一方面中任一项所提供的电机驱动电路。

38、本发明第三方面公开了一种用于第一方面中任一项所提供的电机驱动电路的控制方法，方法包括：

39、当电路用于误差标定时，控制动态制动电路，使两个电流采样电路、电阻ruv和/或电阻ruw置于同一回路中；

40、获取电压采样电路采集的母线电压、两个电流采样电路分别采集的第一检测电流和第二检测电流；

41、根据母线电压、电阻ruv和/或电阻rvw计算回路中的实际电流ir；

42、根据实际电流ir、第一检测电流和第二检测电流确定两个电流采样电路各自的增益系数。

43、有益效果：本发明使用母线电压采样电路、动态制动电路将两相电流传感器置于同一回路，通过测量该回路电流进行简单运算即可完成误差标定，能够有效的矫正采样电路的增益误差，减小伺服电机的转矩波动和转速波动。在驱动器内部即可完成误差矫正，不需要使用额外的设备，方便快捷，节约成本。进而可以在驱动器运行时将各相采样电路增益比例调整一致矫正采样电路的增益误差。

技术特征：

1.一种电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动电路包括：

2.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述两个电流采样电路分别连接在u相输出端、v相输出端；

3.如权利要求2所述的电机驱动电路，其特征在于，所述根据所述实际电流ir、所述第一检测电流和所述第二检测电流确定所述两个电流采样电路各自的增益系数，包括：

4.如权利要求2所述的电机驱动电路，其特征在于，所述控制器还被设计为：

5.如权利要求4所述的电机驱动电路，其特征在于，在所述电机正常运行过程中，所述控制器还被设计为：

6.如权利要求5所述的电机驱动电路，其特征在于，所述根据所述第一检测电流iuad、所述第二检测电流ivad和所述两个电流采样电路各自的增益系数计算u、v、w三相的实际电流，包括：

7.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述电压采样电路包括：至少一个采样电阻、第一调理电路和第一a/d转换电路，通过所述至少一个采样电阻采集的母线电压经所述第一调理电路、所述第一a/d转换电路输出至所述控制器。

8.如权利要求7所述的电机驱动电路，其特征在于，所述至少一个采样电阻包括电阻r1和电阻r2；

9.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，每个所述电流采样电路均包括：电流传感器、第二调理电路和第二a/d转换电路，经所述电流传感器采集的电流经所述第二调理电路、所述第二a/d转换电路输出至所述控制器。

10.一种电机控制系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求1-9中任一项所述的电机驱动电路。

11.一种用于如权利要求1-9中任一项所述的电机驱动电路的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

技术总结
本发明公开了一种电机驱动电路、系统和方法。所述电机驱动电路包括：逆变电路、电压采样电路、两个电流采样电路、制动电路和控制器，控制器被设计为：当电路用于误差标定时，控制动态制动电路，使两个电流采样电路、电阻R<subgt;UV</subgt;和/或电阻R<subgt;VW</subgt;置于同一回路中；获取电压采样电路采集的母线电压、两个电流采样电路分别采集的第一检测电流和第二检测电流；根据母线电压、电阻R<subgt;UV</subgt;和/或电阻R<subgt;VW</subgt;计算回路中的实际电流I<subgt;r</subgt;；根据实际电流I<subgt;r</subgt;、第一检测电流和第二检测电流确定两个电流采样电路各自的增益系数。本发明使用母线电压采样电路、动态制动电路将两相电流传感器置于同一回路，通过测量该回路电流进行简单运算即可完成误差标定。

技术研发人员：李通,区均灌,张敏,谭章德,郑培杰,刘旭龙
受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14