本发明专利技术公开了一种基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制装置，包括位置传感器、采样电路；所述位置传感器安装在电机上，位置传感器的信号输出端与Park变换单元的输入端、转速环的输入端相连；采样电路的输入端与逆变器中的场效应管连接，采样电路的输出端与Clark变换单元的输入端相连；Clark变换单元的输出端与Park变换单元的输入端相连，Park变换单元的输出端、转速环的输出端与电流环的输入端相连，电流环的输出端依次经Park逆变换单元、Clark逆变换单元、逆变器后连接电机。本发明专利技术通过对逆变器中场效应管自身导通电阻的利用，省去了传统的合金采样电阻，既降低了PCB的发热，也提高了整个逆变器的效率。也提高了整个逆变器的效率。也提高了整个逆变器的效率。
【技术实现步骤摘要】
基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制装置及方法
[0001]本专利技术涉及电机控制领域，特别涉及一种基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制装置及方法。
技术介绍
[0002]在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)矢量控制中，相电流采样是必不可少的部分。现阶段电流采样基本使用相端电流采样或下桥臂电流采样方案，如图1所示，是通过采样器件对电机电流进行检测，得到电流信号，以此作为电机控制系统的反馈信号；采样器件分为霍尔电流传感器和合金采样电阻。霍尔电流传感器采样精度高，发热小，但采样成本高，设备体积较大。合金采样电阻体积相较于霍尔电流传感器而言小了很多，因自身材料特性，电阻随温度变化较小。因为合金采样电阻成本低，体积小，所以在许多电流采样方案中常被用到。
[0003]现阶段电流采样方式中逆变电路由合金采样电阻和场效应管构成，结构如图2所示，采样电路由运算放大电路和滤波电路构成，所述运算放大电路中的运算放大器用于将采样信号偏置和放大，同相端与逆变电路中三相桥臂的下桥臂合金采样电阻接地端相连接，反相端与逆变电路中三相桥臂的下桥臂场效应管源极(S极)相连接。但合金采样电阻因自身功耗较大的原因，在印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)板中依然占据着相当大的空间，而且也增加了驱动器的损耗和PCB的发热。
技术实现思路
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种结构简单、安全可靠的基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制装置，并提供一种基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：一种基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制装置，包括位置传感器、采样电路、Clark变换单元、Park变换单元、转速环、电流环、Park逆变换单元、Clark逆变换单元和逆变器；所述位置传感器安装在电机上，用于测量电机的角度和角速度信号，位置传感器的信号输出端与Park变换单元的输入端、转速环的输入端相连；采样电路的输入端与逆变器中的场效应管连接，用于测量场效应管的导通电压，采样电路的输出端与Clark变换单元的输入端相连；Clark变换单元的输出端与Park变换单元的输入端相连，Park变换单元的输出端、转速环的输出端与电流环的输入端相连，电流环的输出端依次经Park逆变换单元、Clark逆变换单元、逆变器后连接电机。
[0006]上述基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制装置，所述采样电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一电容、第二电容、第七场效应管和运算放大器，第七场效应管的漏极与逆变器中的场效应管的漏极相连，第七场效应管的栅极为控制端，第七场效应管的源极与第四电阻的一端、第十一电阻的一端相连，第十一电阻的另一端与第五电阻的一端连接在一起并与逆变器中的场效应
管的源极连接，第四电阻的另一端与第七电阻的一端、第一电容的一端相连，第五电阻的另一端与第八电阻的一端、第一电容的另一端相连，第七电阻的另一端与运算放大器的反相输入端相连，第八电阻的另一端与第六电阻的一端、运算放大器的同相输入端相连，第六电阻的另一端连接基准电压源，第九电阻跨接在运算放大器的反相输入端与输出端之间，运算放大器的输出端与第十电阻的一端相连，第二电容的一端接地，第二电容的另一端与第十电阻的另一端连接在一起并作为采样电路的输出端。
[0007]上述基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制装置，还包括负温度系数温敏电阻，所述负温度系数温敏电阻靠近逆变器中的场效应管设置，用于检测逆变器中的场效应管的温度，查找相对于温度的表格得到场效应管的电阻，从而得到场效应管的电流，以电流作为电机控制的反馈信号送入Clark变换单元的输入端。
[0008]一种基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]1)通过位置传感器得到电机的角度θ以及角速度ω信息；
[0010]2)通过采样电路直接检测场效应管源级与漏极间的导通电压V
ds
，再把负温度系数温敏电阻NTC靠近场效应管放置来检测场效应管的温度，然后查表得到场效应管的导通电阻R
ds
的值，再通过公式I
ds
＝V
ds
/R
ds
得到场效应管的导通电流I
ds
，以I
ds
作为电机控制系统的反馈信号；
[0011]3)将得到的角度值θ对经过Clark变换的电流I
ds
电流信号进行Park坐标变换得到旋转坐标系上d、q轴的电流值I
d
、I
q
；
[0012]4)将得到的角速度值ω与设定的速度值ω
s
进行比较，再通过转速环的PI调节器得到电流设定值I
q_s
；
[0013]5)将进行坐标变化后的q轴电流值I
q
与电流设定值I
q_s
进行比较，通过电流环PI调节器得到控制信号V
q
；
[0014]6)将进行坐标变化后的d轴电流值I
d
与0进行比较，通过电流环PI调节器得到控制信号V
d
；
[0015]7)对控制信号V
d
和V
q
再进行Park逆变换、Clark逆变换变换得到设定频率的占空比信号，对场效应管进行控制，进而完成对电机的控制。
[0016]上述基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制方法，所述步骤2)中，使用场效应管的导通电压V
ds
和温度信息获得电机控制的电流反馈信号，进而控制电机。
[0017]本专利技术的有益效果在于：
[0018]1、本专利技术通过对逆变器中场效应管自身导通电阻的利用，省去了传统的合金采样电阻，不仅减小了PCB的面积、降低了电机控制系统的成本，还消除了合金采样电阻上的损耗，这既降低了PCB的发热，也提高了整个逆变器的效率。
[0019]2、本专利技术设置有用于检测逆变器中场效应管温度的负温度系数温敏电阻，负温度系数温敏电阻靠近逆变器中的场效应管放置。导通电压V
ds
中包含了场效应管的内部温度信息，在负载不变的场合，I
ds
的有效值是不变的，当V
ds
的有效值上升时，可推算出导通电阻R
ds
变大，然后查表可以得到场效应管的内部温度，该温度信息可以用于场效应管的实时温度辨识和过温保护。
[0020]3、本专利技术的控制方法中直接用V
ds
做过流保护优于直接用电机电流(电机电流等于
I
ds
)，这是因为随着温度升高，R
ds
升高，当用V
ds
作为固定阈值时，高温下所允许的I
ds
变小，这与场效本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制装置，其特征在于：包括位置传感器、采样电路、Clark变换单元、Park变换单元、转速环、电流环、Park逆变换单元、Clark逆变换单元和逆变器；所述位置传感器安装在电机上，用于测量电机的角度和角速度信号，位置传感器的信号输出端与Park变换单元的输入端、转速环的输入端相连；采样电路的输入端与逆变器中的场效应管连接，用于测量场效应管的导通电压，采样电路的输出端与Clark变换单元的输入端相连；Clark变换单元的输出端与Park变换单元的输入端相连，Park变换单元的输出端、转速环的输出端与电流环的输入端相连，电流环的输出端依次经Park逆变换单元、Clark逆变换单元、逆变器后连接电机。2.根据权利要求1所述的基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制装置，其特征在于：所述采样电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一电容、第二电容、第七场效应管和运算放大器，第七场效应管的漏极与逆变器中的场效应管的漏极相连，第七场效应管的栅极为控制端，第七场效应管的源极与第四电阻的一端、第十一电阻的一端相连，第十一电阻的另一端与第五电阻的一端连接在一起并与逆变器中的场效应管的源极连接，第四电阻的另一端与第七电阻的一端、第一电容的一端相连，第五电阻的另一端与第八电阻的一端、第一电容的另一端相连，第七电阻的另一端与运算放大器的反相输入端相连，第八电阻的另一端与第六电阻的一端、运算放大器的同相输入端相连，第六电阻的另一端连接基准电压源，第九电阻跨接在运算放大器的反相输入端与输出端之间，运算放大器的输出端与第十电阻的一端相连，第二电容的一端接地，第二电容的另一端与第十电阻的另一端连接在一起并作为采样电路的输出端。3.根据权利要求1所述的基于场效应管导通电阻采样电路的电机控制装置，其特征在于：还包括负温度系数温敏电阻(Negative Temperature Coefficient,NTC)，所述负温度系数温敏电阻靠近逆变器中的场效应管设置，用于检测逆变器中的场效应管的温度，查找相对于温度的表格得到场效应管的电阻，从而得到场效应管的电流，以电流作为电机控制的反馈信号送入Clar...
【专利技术属性】
技术研发人员：李福，胡滨，兰志勇，戴珊琦，陈双琛，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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