[实用新型]无位置传感器永磁同步电机的电流检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无位置传感器永磁同步电机的电流检测装置。

背景技术

由于永磁同步电机具有体积小、重量轻、效率高、动态响应快和高可靠性等特点，其在数控系统、机械手和伺服转台等高精密控制系统中应用广泛。永磁同步电机驱动技术中关键的信号为转子位置反馈信号和电枢电流反馈信号。对于无位置传感器永磁同步电机，位置反馈信号常使用电流反馈信号计算得到，其方法是：先根据电流反馈信号计算到电机电枢的电感值，再根据电感和转子位置的函数关系计算到位置反馈信号，但由于转子位置与电感曲线的斜率比较小，所以该方法依赖于高精度的电流检测技术。

无位置传感器永磁同步电机的电流反馈信号不仅用于电流闭环控制算法和位置信号检测技术，还用于实现限流保护功能。在现有大多实例中都是通过控制器采样电流反馈信号，而限流保护功能都是通过另外限流保护设备的方法实现保护，该方法的特点是能够快速的响应限流保护功能，对硬件起到较好的保护，缺点是参数设置不够灵活，而且电流反馈信号已经由控制器采样，通过限流保护设备方式实现限流保护功能，方法冗余，同时增加设计电路的复杂性和成本。

无位置传感器永磁同步电机的复杂工况使得电机电枢电流的杂波比较多，需要对电枢电流信号进行滤波以获取电流保护信号。在某些场合，例如，当控制电路异常工作导致现有的电流检测装置的逆变桥单臂导通时，逆变桥电源和地短路，逆变桥的MOS管上出现大电流，几微秒的时间内可能使MOS管损坏，所以要求电流保护信号的刷新频率非常高，对电流保护信号的滤波时间要求严格控制。同时，由于无位置传感器永磁同步电机的电流采样信号对信号的精度要求较高，所以需要电流检测装置解码出高精度的电流反馈信号，这样会使电流检测装置得到有效的电流反馈信号的时间较长，所以电流反馈信号和限流保护信号在滤波时间和精度上存在矛盾。

申请号为02819751.8、发明名称为“电机控制电路过电流保护”中国专利申请从电流保护信号的响应时间要求方面分析了电流保护电路的实现方法，该专利能具有保护信号响应快和阀值参数设定的特点，但该保护方式没有提及电流反馈信号的相关信息。

申请号为201120012668.x、发明名称为“一种交流永磁同步电机控制系统的电流检测器”中国专利申请中使用霍尔电流传感器采样电枢电流，再经过后续运算放大电路调理得到真实的电流信号，由于霍尔元件的尺寸较大，而且后续处理电路复杂，该采样电流在集成度和成本控制方面较差，而且没有具体提出电流保护信号的实施方案。

申请号为201120149571.3、发明名称为“电动车电机控制器相电流采样电路”的中国专利申请介绍了电流反馈信号采样方法和电流保护信号的实现方法，电流保护信号使用硬件的方法实现，而电流反馈信号送到控制器。电流反馈信号进入控制器后可以通过控制器判断电流是否进入故障，并发出保护信号，该方法在硬件实现上有冗余。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无位置传感器永磁同步电机的电流检测装置，采用双数字滤波器来解决电流反馈信号和电流保护信号在精度和响应时间上的矛盾问题，使第一数字滤波器滤波生成响应能力要求高且精度要求较低的电流保护信号，使第二数字滤波器滤波生成精度要求高且响应能力要求相对较低的电流反馈信号，并使过流保护信号的上下限阈值实现可调。

为解决上述问题，本实用新型提供一种无位置传感器永磁同步电机的电流检测装置，包括：

与无位置传感器永磁同步电机连接的功率线性放大电路，所述功率线性放大电路与一功率电源连接；

与所述功率线性放大电路连接的电枢电流采样电路；

分别与所述电枢电流采样电路连接的第一数字滤波器和第二数字滤波器；

与第一数字滤波器连接的过流保护装置，所述过流保护装置与所述功率线性放大电路连接；

与所述过流保护装置连接的用于设定所述过流保护装置的过流保护信号的上下限阈值的上位机通讯装置；

与所述第二数字滤波器连接的闭环控制装置，所述闭环控制装置与所述功率线性放大电路连接。

进一步的，在上述装置中，所述电枢电流采样电路采样无位置传感器永磁同步电机的电流生成电流数字信号，第一数字滤波器对所述电流数字信号滤波得到电流保护信号，所述第二数字滤波器对所述电流数字信号滤波得到电流反馈信号，所述过流保护装置根据过流保护信号的上下限阈值对所述电流保护信号进行判断生成过流保护信号，所述闭环控制装置根据预设的电流指令信号和所述电流反馈信号进行矢量控制输出脉冲宽度调制信号。

进一步的，在上述装置中，所述第二数字滤波器为带通滤波器。