CN101726655B - 一种开关磁阻电机绕组电压的测量方法和检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种开关磁阻电机绕组电压的测量方法和检测装置，本发明方法在开关磁阻电机在双管导通工作状态以及CCC斩双管工作状态下，通过比例分压采样电路测量母线电压的有效值获得绕组电压有效值大小，将绕组电压经过单管蓄流回路后利用绕组正反向电压极性检测电路检测绕组电压方向。本发明装置由比例分压采样电路依次串接绕组正反向电压极性检测电路、单片机CPU和单管蓄流回路构成，其中比例分压采样电路依次串接绕组电压极性检测电路的电源端分别与外部直流电源连接。本发明结构简单，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关磁阻电机绕组电压的测量方法和检测装置，解决了已有的测量方法价格昂贵并且不稳定的问题，属于电机控制电机绕组电压检测的领域。
背景技术
开关磁阻电动机(SR电动机)结构简单坚固，工作可靠，效率高，由其构成的开关磁阻电动机驱动***(SRD)与传统交直流调速***相比，具有许多优点，如：起动转矩大，低速性能好，无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象；调速范围宽，控制灵活，可方便实现四象限运行，具有较强的再生制动能力，在宽广的转速和功率范围内都具有高效率，有利于节能降耗；可工作于极高转速；可缺相运行，容错能力强等。目前，SRD在军事和民用工业上的应用已取得一些效果，但还存在一些问题有待进一步研究解决，主要有转子位置检测、控制方法的实现技术等。
SR电动机的调速控制***需要准确的绕组电压的大小以及方向。传统的绕组电压的检测通常都是利用电压传感器实现的。
目前，使用最广泛的电压是霍尔传感器。而霍尔元件是由半导体材料制成的，对温度的变化是很敏感的，其输入电阻、输出电阻、乘积灵敏度也将受到温度变化的影响，从而给测量带来较大的误差。此外由于不等位电势造成的零位误差以及寄生直流电势误差，自励磁场零位电势误差等误差的存在，使霍尔传感器的使用精度受到很大的影响，致使霍尔传感器的工作不可靠，而要解决这些问题则需要设计和实现复杂的补偿电路，而且霍尔传感器价格昂贵，这都很大的降低了霍尔传感器的实用性，限制了霍尔传感器的使用。
发明内容
技术问题：本发明的目的是为了解决现有的使用电压霍尔传感器进行电压测量中遇到的工作不可靠以及价格昂贵，实用性不高的问题。提供了一种开关磁阻电机绕组电压测量的方法的电路，能实现对开关磁阻电机绕组电压的准备、实时的测量。电路原理和结构简单、实用，易于实现。
技术方案：
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
本发明一种开关磁阻电机绕组电压的测量方法，其特征在于：在开关磁阻电机在双管导通工作状态以及CCC斩双管工作状态下，通过比例分压采样电路测量母线电压的有效值获得绕组电压有效值大小，将绕组电压经过单管蓄流回路后利用绕组正反向电压极性检测电路检测绕组电压方向。
一种开关磁阻电机绕组电压的检测装置，其特征在于：该装置由比例分压采样电路依次串接绕组正反向电压极性检测电路、单片机CPU和单管蓄流回路构成，其中比例分压采样电路依次串接绕组电压极性检测电路的电源端分别与外部直流电源连接。
有益效果：本发明通过对磁阻电机的驱动电路以及工作状态进行分析，提出了一种测量绕组电压的大小以及方向的有益的可行性方案。利用分压比例电路，以及电压极性测试电路，数模转换芯片ADC以及控制处理器芯片CPU，可对无位置传感器的绕组电压进行准备实时的测量。本发明利用了开关磁阻电机控制***已有的硬件，辅助测量电路，可以准备的得到绕组电压的大小和方向。结构简单，实用性强。
附图说明
图1是开关磁阻电机双管导通工作状态下的电流回路及光耦导通信号。
图2是开关磁阻电机CCC斩双管工作状态下的电流回路及光耦导通信号。
图3是开关磁阻电机CCC斩双管工作状态下的单管蓄流回路。
图4是无位置传感器的开关磁阻电机的驱动***。
图5本发明的方法及电路。
具体实施方式
本发明方法包括获得绕组电压的大小和方向的方法原理：
结合附图本发明进行说明，以A相绕组电压为例，箭头所示方向为A相绕组电压的正方向：
如图1所示，当三极管T1，T2均导通时，磁阻电机处于双管导通工作状态，此时电源Udc，三极管T1，A相电感，三极管T2构成一个电流回路。此时A相电感两端的绕组电压UA近似等于母线两端的电压大小Udc的值，方向为正，此时光耦21导通，输出一个导通信号给单片机3。
如图2所示，当三极管T1，T2均关断时，磁阻电机处于CCC斩双管工作状态，此时电源Udc，二极管D2，A相电感，二极管D1构成一个回流电路。此时A相电感两端的绕组电压UA近似等于母线两端的电压大小Udc的值，方向为负，此时光耦22导通，输出一个导通信号给单片机3。
如图3所示，当三极管T1，T2其中一个关断时，磁阻电机处于CCC斩单管工作状态，以T1为例，此时二极管D2，A相电感，三极管T2构成一个蓄流回路。此时，A相电感两端的绕组电压UA可近似等于0，此时光耦21和光耦22均截止。
如图4所示为无位置传感器的开关磁阻电机的驱动***。
如图5所示，本发明装置包括下列组成部分：处理器，比例分压采样电路，正反向电压极性测量电路。处理器为32位高性能单片机芯片CPU，接收从比例分压采样电路和正反向电压极性测量电路输出的信号；AD采样芯片为12位高精度AD转换芯片，通过内部通讯总线与单片机相连；比例分压采样电路1包括第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻R1、第二电阻R2串联，第一电阻R1的一端通过第一接线端子a接到直流电源Udc的正极，第二电阻R2的一端通过第三接线端子c接到直流电源Udc的负极，第一电阻R1、第二电阻R2的连接点b同时连接到数模转换芯片AD 11上，作为AD11的模拟输入信号；正反向电压极性检测电路2包括第三电阻R3和光耦21，第四电阻R4和光耦22，第三电阻R3一端通过第四接线端子d接到电感L1的一端上，另一端与光耦21输入端串联后再通过第五接线端子e接到电感L1另一端上，光耦21的输出端分别接到内部基准电源和单片机CPU 3上，第四电阻R4一端通过第五接线端子e接到电感L1的一端上，另一端与光耦22输入端串联后再通过第四接线端子d接到电感L1另一端上，光耦22的输出端分别接到内部基准电源和单片机CPU 3上。
Claims (1)
1.一种开关磁阻电机绕组电压的检测装置，该装置由比例分压采样电路(1)依次串接单管蓄流回路(4)、绕组正反向电压极性检测电路(2)、单片机CPU(3)构成，其中比例分压采样电路(1)串接绕组正反向电压极性检测电路(2)的电源端分别与外部直流电源连接；其特征在于：所述绕组正反向电压极性检测电路(2)包括第三电阻(R3)、第一光耦(21)、第四电阻(R4)和第二光耦(22)，其中第三电阻(R3)的一端通过第四接线端子(d)接单管蓄流回路(4)的输出端，另一端串接第一光耦(21)后再通过第五接线端子(e)接单管蓄流回路(4)的输入端，第四电阻(R4)的一端接第五接线端子(e)，第四电阻(R4)的另一端串接第二光耦(22)后再接第四接线端子(d)，第一光耦(21)和第二光耦(22)的输出端分别接单片机CPU(3)的输入端。
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