一种电流过零点极性判定装置、判定方法及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电流过零点极性判定装置、判定方法及其应用，滤波放大模块的输入端与电机逆变器的相线连接，滤波放大模块的输出端与过零点判定模块的输入端连接，过零点判定模块的输出端与单片机相连，电流采样模块包括参考电压生成电路和电流采样电路，电流采样电路的正相输入端与单片机配置的ADC电流采集器的相电流输出端相连，参考电压生成电路的输出端与电流采样电路的正相输入端连接，电流极性判定模块的正相输入端和反相输入端均与电流采样电路的输出端相连，电流极性判定模块的输出端与单片机相连。本发明专利技术以降低电流过零点钳位对电流极性判断，死区电压补偿所造成的影响，提高现有的永磁同步电机电流极性检测方法的可靠性。的可靠性。的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种电流过零点极性判定装置、判定方法及其应用


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机的控制
，具体为一种电流过零点极性判定装置、判定方法及其应用。

技术介绍

[0002]永磁同步电动机具有控制方法简单、转矩惯性比大、动态响应好、功率密度高、结构紧凑、效率高等优势，在日益推广的新能源汽车领域占据了极大比重。尤其随着新型优质稀土永磁材料及电力电子技术和智能化控制器的出现，推动了高功率和高频率开关的电子器件的研发与应用，使得永磁同步电动机在诸多领域内得到推广。
[0003]但是由于受电动机本体磁极结构、定子槽型等结构的影响，电动机磁场容纳容易产生畸变。同时，受电路非线性因素如驱动控制器固有管压降和死区时间的影响，PMSM三相电流中会出现谐波量。而谐波会加重电动机损耗，影响散热，产生振动和噪声，进一步影响带载不稳定性。
[0004]现今通常采用死区补偿法抑制由逆变器等原因造成的电流谐波。但是采用死区补偿法，就要通过电流的极性来判断当前三相电压当前所处的区域，从而确定补偿电压的大小。因此为了提高永磁同步电机三相电流极性判断的准确性，电流极性的判断方法得到了广泛研究。
[0005]目前现有的电流极性判断方法可以分为三类，具体如下：（1）第一类直接从电流入手，将电流通过park变换拆分为dq轴电压，将dq轴的电压经过滤波等方法消除直流谐波后，再通过反park变换重新构建相电流，此时的相电流因为减少了6次谐波的影响，电流极性判定的准确度大大提高。
[0006]（2）第二类与第一类相似，不过它对电压进行分解，滤波和重构，通过电压的极性也能对应判定电流的极性。
[0007]（3）第三类则是从空间的角度入手，对电流进行矢量分解，计算分解后的电流矢量与标准轴之间的角度差，通过对比角度差与原先规划好的角度与极性的对应关系，可以直接判断电流的极性。
[0008]但是以上的三类方法大多更适用于正弦波电流正常时的极性检测，当电流在过零点时一旦出现过零点钳位现象，电流会持续性的被压制在零点附近，这种情况不是由于谐波引起，单纯的滤波无法解决该现象，此时电流的极性判断就会出现错误，从而造成电压补偿出现误差，引起电机的异常转动。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术，针对过零点钳位现象，本专利技术提出一种电流过零点极性判定装置、判定方法及其应用，以降低电流过零点钳位对电流极性判断，死区电压补偿所造成的影响，提高现有的永磁同步电机电流极性检测方法的可靠性。
[0010]本专利技术中主要采用的技术方案为：
一种电流过零点极性判定装置，包括滤波放大模块、过零点判定模块、电流采样模块和电流极性判定模块，所述滤波放大模块的输入端与电机逆变器的相线连接，使得相电压信号接入所述滤波放大模块，所述滤波放大模块的输出端与过零点判定模块的输入端连接，所述过零点判定模块的输出端与单片机相连，由单片机根据接收到的电信号发送采样指令至电流采样模块，所述电流采样模块包括参考电压生成电路和电流采样电路，所述电流采样电路的正相输入端与单片机配置的ADC电流采集器的相电流输出端相连，用于采集电机逆变器的相电流，所述参考电压生成电路的输出端与电流采样电路的正相输入端连接，所述电流采样电路的反相输入端与其输出端相连，所述电流极性判定模块的正相输入端和反相输入端均与电流采样电路的输出端相连，将输入的两个不同时刻的相电流计算后输出，所述电流极性判定模块的输出端与单片机相连。
[0011]优选地，所述的滤波放大模块包括滤波模块和信号放大电路，其中，所述滤波电路由电容C1构成简单滤波，所述信号放大电路包括电阻R1、电阻R2和运算放大器D1,所述电容C1一端与电机逆变器的相线相连，另一端与运算放大器D1的正相输入端相连，相电压波形经滤波电路过滤后的波形V1接入所述运算放大器D1的正相输入端，所述运算放大器D1的反相输入端分为两路，第一路连接电阻R1，所述电阻R1的另一端则连地，第二路连接电阻R2，所述电阻R2的另一端与运算放大器D1的输出端相连，所述运算放大器D1的输出端输出正弦波V2。
[0012]优选地，所述过零点判定模块具体电路结构如下：三极管Q1的基级分别与电阻R3、电阻R4和电阻R5的一端连接，所述电阻R3和电阻R4的另一端分别接入滤波放大模块的输出信号正弦波V2，电阻R5的另一端接地，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极分为两路，第一路串联电阻R6后连接5v工作电压，第二路作为输出端输出信号V3后接入单片机的信号输入端。
[0013]优选地，所述参考电压生成电路具体结构如下：电容C2与电容C3并联后一端接地，另一端分别与3.3v工作电压以及电阻R7相连，电阻R7另一端分别与电阻R8和运算放大器D2的正相输入端相连，所述电阻R8另一端接地，且电阻R8并联电容C4，运算放大器D2的反相输入端与运算放大器D2输出端相连，运算放大器D2输出端同时连接电容C5，电容C5的另一端与地相连，运算放大器D2的输出端的输出信号为参考电压Vref。
[0014]优选地，所述电流采样电路的具体结构如下：运算放大器D3的正向输入端分为两路，第一路依次串联电阻R12和电阻R10后，连接第二路串联电阻R13后接入参考电压生成电路输出的参考电压Vref；所述运算放大器D3的反相输入端分为两路，第一路串联电阻R14,并与运算放大器D3的输出端相连，第二路依次串联电阻R11和电阻R9，且电阻R9另一端接地，电容C6两端分别连接着电阻R9和电阻R10，运算放大器D3的输出端与电阻R14相连后连接电阻R15，所述电阻R15的另一端分别两路，第一路连接电容C7后接地，第二路作为输出端输出不同时刻的采样电流信号Inx，其中，x为自然数，n为三相中的任一相。
[0015]优选地，所述电流极性判定模块的具体结构如下：运算放大器D4的正相输入端分为两路，第一路为运算放大器D4的正相输入端与电阻R19相连，电阻R19的另一端接地，第二路为运算放大器D4的正相输入端与电阻R17相连，电阻R17的另一端接入电流采集模块输出的采样电流信号Ia1，所述运算放大器D4的反相输入端分为两路，第一路为运算放大器D4的反相输入端与电阻R18相连，电阻R18的另一端则与运算放大器D4的输出端相连后与单片机
连接，第二路为运算放大器D4的反相输入端与电阻R16相连，电阻R16的另一端接入电流采集模块输出的采样电流信号Inx，x≥2。
[0016]优选地，所述电阻R16和电阻R17的阻值相同，所述电阻R18和电阻R19的阻值相同。
[0017]优选地，所述单片机为stm32系列单片机，所述单片机分别所述过零点判定模块和所述电流极性判定模块的输出端连接，且所述单片机控制电流采样模块中工作电压的开启与关闭，所示单片机配置有ADC电流采样器，并将采集到的电机逆变器的相电流传输至电流采样模块。
[0018]一种电流过零点极性判定装置的电流极性判定方法，用于判断永磁同步电机三相电流中各单相电流的极性，其中，单相电压记为Vn，单相电流记为In本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流过零点极性判定装置，其特征在于：包括滤波放大模块、过零点判定模块、电流采样模块和电流极性判定模块，所述滤波放大模块的输入端与电机逆变器的相线连接，使得相电压信号接入所述滤波放大模块，所述滤波放大模块的输出端与过零点判定模块的输入端连接，所述过零点判定模块的输出端与单片机相连，由单片机根据接收到的电信号发送采样指令至电流采样模块，所述电流采样模块包括参考电压生成电路和电流采样电路，所述电流采样电路的正相输入端与单片机配置的ADC电流采集器的相电流输出端相连，用于采集电机逆变器的相电流，所述参考电压生成电路的输出端与电流采样电路的正相输入端连接，所述电流采样电路的反相输入端与其输出端相连，所述电流极性判定模块的正相输入端和反相输入端均与电流采样电路的输出端相连，将输入的两个不同时刻的相电流计算后输出，所述电流极性判定模块的输出端与单片机相连。2.根据权利要求1所述的电流过零点极性判定装置，其特征在于，所述的滤波放大模块包括滤波模块和信号放大电路，其中，所述滤波电路由电容C1构成简单滤波，所述信号放大电路包括电阻R1、电阻R2和运算放大器D1,所述电容C1一端与电机逆变器的相线相连，另一端与运算放大器D1的正相输入端相连，相电压波形经滤波电路过滤后的波形V1接入所述运算放大器D1的正相输入端，所述运算放大器D1的反相输入端分为两路，第一路连接电阻R1，所述电阻R1的另一端则连地，第二路连接电阻R2，所述电阻R2的另一端与运算放大器D1的输出端相连，所述运算放大器D1的输出端输出正弦波V2。3.根据权利要求1所述的电流过零点极性判定装置，其特征在于，所述过零点判定模块具体电路结构如下：三极管Q1的基级分别与电阻R3、电阻R4和电阻R5的一端连接，所述电阻R3和电阻R4的另一端分别接入滤波放大模块的输出信号正弦波V2，电阻R5的另一端接地，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极分为两路，第一路串联电阻R6后连接5v工作电压，第二路作为输出端输出信号V3后接入单片机的信号输入端。4.根据权利要求1所述的电流过零点极性判定装置，其特征在于，所述参考电压生成电路具体结构如下：电容C2与电容C3并联后一端接地，另一端分别与3.3v工作电压以及电阻R7相连，电阻R7另一端分别与电阻R8和运算放大器D2的正相输入端相连，所述电阻R8另一端接地，且电阻R8并联电容C4，运算放大器D2的反相输入端与运算放大器D2输出端相连，运算放大器D2输出端同时连接电容C5，电容C5的另一端与地相连，运算放大器D2的输出端的输出信号为参考电压Vref。5.根据权利要求1所述的电流过零点极性判定装置，其特征在于，所述电流采样电路的具体结构如下：运算放大器D3的正向输入端分为两路，第一路依次串联电阻R12和电阻R10后，连接第二路串联电阻R13后接入参考电压生成电路输出的参考电压Vref；所述运算放大器D3的反相输入端分为两路，第一路串联电阻R14,并与运算放大器D3的输出端相连，第二路依次串联电阻R11和电阻R9，且电阻R9另一端接地，电容C6两端分别连接着电阻R9和电阻R10，运算放大器D3的输出端与电阻R14相连后连接电阻R15，所述电阻R15的另一端分别两路，第一路连接电容C7后接地，第二路作为输出端输出不同时刻的采样电流信号Inx，其中，x为自然数，n为三相中的任一相。6.根据权利要求1所述的电流过零点极性判定装置，其特征在于，所述电流极性判定模块的具体结构如下：运算放大器D4的正相输入端分为两路，第一路为运算放大器D4的正相输入端与电阻R19相连，电阻R19的另一端接地，第二路为运算放大器D4的正相输入端与电
阻R17相连，电阻R17的另一端接入电流采集模块输出的采样电流信号Ia1，所述运算放大器D4的反相输入端分为两路，第一路为运算放大器D4的反相输入端与电阻R18相连，电阻R18的另一端则与运算放大器D4的输出端相连后与单片机连接，第二路为运算放大器D4的反相输入端与电阻R16相连，电阻R16的另一端接入电流采集模块输出的采样电流信号Inx，x≥2。7.根据权利要求6所述的电流过零点极性判定装置，其特征在于，所述电阻R16和电阻R17的阻值相同，所述电阻R18和电阻R19的阻值相同。8.根据权利要求1所述的电流过零点极性判定装置，其特征在于，所述单片机为stm32系列单片机，所述单片机分别所述过零点判定模块和所述电流极性判定模块的输出端连接，且所述单片机控制电流采样模块中工作电压的开启与关闭，所示单片机配置有ADC电流采样器，并将采集到的电机逆变器的相电流传输至电流采样模块。9.权利1
‑
8任一所述电流过零点极性判定装置的电流极性判定方法，其特征在于，用于判断永磁同步电...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘世刚，邵笑校，魏路明，裴海珊，武格盈，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：