专利名称：无刷直流电动机系统及无刷直流电动机力矩电流检测电路的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及无刷直流电动机技术领域，尤其涉及一种无刷直流电动机系统及其无刷直流电动机力矩电流检测电路。
背景技术：
目前，三相无刷直流电动机通常采用检测相电流瞬时值或母线电流瞬时值的方法来实现电机绕组内产生力矩的电流(即，力矩电流)的闭环控制，从而有效地抑制无刷直流电动机的转矩波动。其中，相电流瞬时值方法需要3个独立的电流传感器以及电流调节器， 电路冗余，软件实现复杂；母线电流瞬时值方法忽略了电动机绕组电感的续流作用，续流电流在逆变电路和电动机绕组中形成内环流，无法通过安装于母线上的电流传感器检测。针对以上问题，在逢格民等人发表于《微电机》2010年第1期上的“无刷直流电动机新型电流检测方法”中针对无刷直流电动机系统的逆变电路的下桥臂开关调制方式，提出了一种如图1所示的新型力矩电流检测拓扑结构。如图1所示，该力矩电流检测拓扑结构在直流电源与逆变电路之间增加了两个线圈Ldn L2，检测的力矩电流为i = ii+i2，其中， I1和i2分别为流过线圈L1和L2的电流。这种拓扑结构可简单有效地检测电流力矩电流， 进而实现电流的闭环控制，从而可有效地抑制电机转矩波动。但是，由于电感本身的自感效应会影响电机电流的大小，并且此检测电流无法实时地将采集值采集到ECU(电子控制单元)，故采用电感对电机电流检测会引起力矩电流检测精度不够高，也不能实时地反应出电机母线的电流。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种无刷直流电动机系统及其无刷直流电动机力矩电流检测电路，以更简单、更准确地检测电机绕组内的力矩电流。为了实现以上目的，本发明提供一种用于无刷直流电动机系统的无刷直流电动机力矩电流检测电路，所述无刷直流电动机系统包括直流电源、逆变电路和无刷直流电动机， 其特征在于，所述力矩电流检测电路包括检测单元，其一端连接至所述直流电源的正极与所述逆变电路的上桥臂的多个开关管的并联二极管的连接点，另一端连接至所述逆变电路的上桥臂的多个开关管的输入端子的连接点；放大采集单元，其与所述检测单元并联，用于采集通过检测单元的电流，以获得所述无刷直流电动机的力矩电流。优选地，所述检测单元为一个电阻。优选地，所述放大采集单元为AD8210芯片。优选地，所述力矩电流检测电路还包括滤波单元，其连接在所述放大采集单元与用于控制所述无刷直流电动机的ECU之间。在这种情况下，所述放大采集单元放大所述检测单元两端的电压，所述滤波单元对通过所述放大采集单元放大的电压进行滤波，并将滤波的电压输出到ECU。优选地，所述滤波单元为RC滤波器。
另外，本发明提供相应的无刷直流电动机系统，其包括上述力矩电流检测电路。本发明所提供的无刷直流电动机力矩电流检测电路充分考虑了电动机绕组电感的续流电流对瞬时相电流的影响，从而准确检测电机绕组内的力矩电流，且实现电路简单， 通用性较好。
图1是现有技术的无刷直流电动机系统的电路图；图2是包括本发明的无刷直流电动机力矩电流检测电路的无刷直流电动机系统的电路图；图3是包括本发明实施例的无刷直流电动机力矩电流检测电路的无刷直流电动机系统的电路图。
具体实施例方式以下，将参照附图和实施例对本发明进行描述。图2是包括本发明的无刷直流电动机力矩电流检测电路的无刷直流电动机系统的电路图。如图2所示，该无刷直流电动机系统包括电机驱动模块、无刷直流电动机和本发明提供的无刷直流电动机力矩电流检测电路，其中，电机驱动模块包括直流电源U和逆变电路，逆变电路由开关管Ktl-Kt6及续流二极管D1-D6构成；无刷直流电动机包括三个绕组电感，采用三相六拍两两导通的控制方式。这里，电机驱动模块和无刷直流电动机均属于现有技术，因此本文省略其详细描述。以下，将对本发明提供的无刷直流电动机力矩电流检测电路进行详细描述。本发明提供的无刷直流电动机力矩电流检测电路包括检测单元和放大采集单元， 其中，检测单元的一端连接至直流电源U的正极与逆变电路的上桥臂的多个开关管的并联二极管的连接点，另一端连接至逆变电路的上桥臂的多个开关管的输入端子的连接点；放大采集单元与检测单元并联，用于检测通过检测单元的电流12，其中，通过检测单元的电流 12即为所要检测的电机力矩电流。此外，本发明提供的无刷直流电动机力矩电流检测电路还可包括滤波单元，其连接在放大采集单元与用于控制无刷直流电动机的ECU之间。在这种情况下，放大采集单元放大所述检测单元两端的电压，滤波单元对通过放大采集单元放大的电压进行滤波，并将滤波的电压输出到ECU(具体地，ECU的AD端)。这里，由于ECU属于本领域技术人员公知的技术，因此省略其描述。图3中显示了根据本发明的一个实施例的无刷直流电动机力矩电流检测电路。在本实施例中，检测单元为检测电阻R4，放大采集单元采用AD8210芯片(公知器件)，滤波单元采用RC滤波器。通过检测电阻R4的电流12 = 11+13，其中，Il为直流电源U输出的驱动电流，13为电机绕组电感产生的电流IaUb和Ic经上桥臂续流二极管的续流电流，其中电流II、12和13的方向以图2中所示的方向为正方向。需要说明的是，当有续流电流时， 13不为零，当没有续流电流时，13为零。以下，将各相绕组电流分为非换相时刻和换相时刻分别说明电机力矩电流的检测过程。
如图2所示，假设无刷直流电动机的切换顺序依次为 AB — AC — BC — BA — CA — CB — AB,设置开关管Ktl、Kt3、Kt5在任意时刻始终有一个开关管处在导通状态，这样使得电机驱动模块有效地驱动无刷直流电动机。在本发明实施例中，以开关管Ktl始终导通为例说明力矩电流的检测过程。(一 )在非换相时刻电机转矩电流的检测过程在AB状态时，开关管Ktl始终导通，此时，电流回路下桥臂开关管Kt6可分为导通 (PWM_0N)和关断(PWM_0FF)两种情况。1、当 Kt6 处在 PWM_0N 时在开关管Ktl导通、Kt6导通的情况下，电流回路经过Il、Ktl、A相绕组、B相绕组、 Kt6形成闭环。此时，通过电机A相绕组的电流Ia = I1，B相绕组的电流Λ = _I1，C相绕组的电流Ic = 0，即通过检测电阻R4的电流为12 = 11(13 = 0)。2、当 Kt6 处在 PWM_0FF 时在开关管Ktl导通、Kt6关断的情况下，电流回路经过I2、Ktl、A相绕组、B相绕组、 续流二极管D3、13形成闭环。此时，Ia = 12，Ib = -12，Ic = 0，通过检测电阻R4的电流为 12 = 13(11 = 0)。因此，在非换相时刻，通过检测电阻R4的电流12在PWM_0N状态时为II，在PWM_ OFF状态时为13，即通过检测电阻R4的电流12实时反映了电机的力矩电流。( 二 )在换相时刻电机转矩电流的检测过程以AB状态向AC状态换相为例进行分析，开关管Ktl始终导通，在换相时B相绕组电流不会瞬间降为零，而是通过二极管D3进行续流。此时，电流回路下桥臂可分为开关管 Kt2导通(PWM_0N)和关断(PWM_0FF)两种情况。 1、当 Kt2 处在 PWM_0N 时当Kt2处在PWM_0N时有两条电流回路，其中，一条电流回路经过II、开关管Ktl、 绕组Α、绕组C、开关管Kt2形成电流闭环；另外一条为续流回路，经过绕组B、二极管D3、I3、 开关管Ktl、绕组A形成闭环，此时通过检测电阻R4的电流为12 = 11+13。2、当 Kt2 处在 PWM_0FF 时当Kt2处在PWM_0FF时也有两条电流回路，其中，一条经过绕组C、二极管D5、13、 开关管Ktl、绕组A形成电流闭环，该回路为C相续流环；另一条为续流回路，经过绕组B、二极管D3、I3、开关管Ktl、绕组A形成电流闭环，该回路为V相续流环。此时通过检测电阻R4 的电流为12 = 13(11 = 0)。因此在换相时刻，无论是PWM_0N或者PWM_0FF状态，通过检测电阻R4的电流实时反映了电机的力矩电流，并且采集精度比较高。这里指出，在本实施例中采用电阻作为检测单元，因此与图1所示的力矩电流检测电路相比，不存在由于电感本身的自感效应会影响电机电流的大小的问题，因此，可实时地将采集值采集到ECU，而且力矩电流检测精度高，也能实时地反应出电机母线的电流。此外，由于利用了 AD8210，所以检测的精度更高，更加能够实时反应出电机母线的电流。以上已参照附图和实施例对本发明进行了详细描述，但是，应该理解，本发明并不限于以上所公开的示例性实施例。应该给予权利要求以最广泛的解释，以涵盖所公开的示例性实施例的所有变型、等同结构和功能。例如，除了检测电阻R4之外，所述检测单元还可以是专门的电流采集电路；放大采集单元还可以采取其它已知的不同精度的放大采集芯片；滤波单元可以采集专用的滤波芯片。
权利要求
1.一种用于无刷直流电动机系统的无刷直流电动机力矩电流检测电路，所述无刷直流电动机系统包括直流电源、逆变电路和无刷直流电动机，其特征在于，所述力矩电流检测电路包括检测单元，其一端连接至所述直流电源的正极与所述逆变电路的上桥臂的多个开关管的并联二极管的连接点，另一端连接至所述逆变电路的上桥臂的多个开关管的输入端子的连接点；放大采集单元，其与所述检测单元并联，用于采集通过检测单元的电流，以获得所述无刷直流电动机的力矩电流。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电动机力矩电流检测电路，其特征在于，所述检测单元为一个电阻。
3.根据权利要求1所述的无刷直流电动机力矩电流检测电路，其特征在于，所述检测单元为电流采集电路。
4.根据权利要求1所述的无刷直流电动机力矩电流检测电路，其特征在于，所述放大采集单元为AD8210芯片。
5.根据权利要求1所述的无刷直流电动机力矩电流检测电路，其特征在于，还包括 滤波单元，其连接在所述放大采集单元与用于控制所述无刷直流电动机的电子控制单元之间，所述放大采集单元放大所述检测单元两端的电压，所述滤波单元对通过所述放大采集单元放大的电压进行滤波，并将滤波的电压输出到所述电子控制单元。
6.根据权利要求5所述的无刷直流电动机力矩电流检测电路，其特征在于，所述滤波单元为RC滤波器。
7.一种无刷直流电动机系统，包括根据权利要求1-6中的任何一个所述的无刷直流电动机力矩电流检测电路。
全文摘要
本发明提供一种无刷直流电动机系统及其力矩电流检测电路。所述力矩电流检测电路包括检测单元，其一端连接至直流电源的正极与逆变电路的上桥臂的多个开关管的并联二极管的连接点，另一端连接至逆变电路的上桥臂的多个开关管的输入端子的连接点；放大采集单元，其与检测单元并联，用于采集通过检测单元的电流，以获得力矩电流。本发明所提供的力矩电流检测电路充分考虑了电动机绕组电感的续流电流对瞬时相电流的影响，从而准确检测电机绕组内的力矩电流，且实现电路简单，通用性较好。
文档编号G01R19/00GK102426282SQ20111023862
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者杜金枝, 汪小云, 王陆林, 高国兴 申请人:奇瑞汽车股份有限公司