一种无刷电机的相电流采集电路制造技术

本申请公开了一种无刷电机的相电流采集电路，包括：霍尔电流传感器，用于将从无刷电机感知的三相相电流模拟信号转换为对应的三相相电压模拟信号；电流检测放大器，用于将三相相电压模拟信号按比例放大后转换为对应的经放大的三相相电压模拟信号；模数转换器，用于将经放大的三相相电压模拟信号转换为相应的三相相电压数字信号；数字信号处理器，用于对三相相电压数字信号进行处理，以产生无刷电机所需的力矩控制信号。本申请采用了霍尔传感器来实现电机相电流的取样，响应速度更快，输出信号不受输入信号的干扰，输出电压呈线性变化；采用放大器进行信号调理，提高了系统信噪比，便于ADC同步采样，提高了相电流采集的精度及效率。及效率。及效率。

【技术实现步骤摘要】
一种无刷电机的相电流采集电路


[0001]本技术涉及伺服控制
，更具体地，涉及一种无刷电机的相电流采集电路。

技术介绍

[0002]伺服稳定平台通过速度或者位置传感器自主地测量载体的姿态变化,并且及时隔离载体扰动,保证载体的视轴相对惯性空间的指向稳定不变。两轴伺服稳定平台是一种两自由度框架式结构，通过装在框架内的速率陀螺、角位置传感器及无刷电机，分别完成方位和俯仰方向的运动。利用速率陀螺、角位置传感器提供速度和位置信号，利用DSP处理器构建伺服控制电路，控制电机运动实现目标扫描和跟踪。其系统响应的快速性、稳定性和位置的精确性对伺服平台的稳定精度和跟踪精度至关重要。
[0003]当前伺服平台的闭环控制一般采用电流、速度和位置三闭环控制算法，实现目标的高精度稳定跟踪。电流环的作用是提高电流的响应速度，减小电枢电流在动态过程中的跳动情况，提高电机控制力矩的线性度，使控制力矩平稳输出，从而实现对电流环的平稳控制。
[0004]无刷电机的相电流作为电流环的输入，传统的相电流采集电路主要是通过精密电阻取样、信号处理和低通滤波后送入ADC转换电路，最终由DSP处理器完成相电流采集。该电路中电流取样主要是通过取样电阻，取样电阻的精度有限，一般为0.1％，随着温度变化其阻值波动较大，且其体积较大，存在精度差的问题，且该采集电路易受外界信号的干扰，噪声较大，响应速度较慢，严重地影响了电流环的平滑性。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
部分提及的现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本技术提供了一种无刷电机的相电流采集电路，其目的在于提高相电流采集电路的采样精度及响应速度。
[0006]为实现上述目的，本技术提供了一种无刷电机的相电流采集电路，包括：
[0007]霍尔电流传感器，用于将从无刷电机感知的三相相电流模拟信号分别转换为对应的三相相电压模拟信号；
[0008]电流检测放大器，用于将所述三相相电压模拟信号按比例放大后分别转换为对应的经放大的三相相电压模拟信号；
[0009]模数转换器，用于将所述经放大的三相相电压模拟信号转换为相应的三相相电压数字信号；
[0010]数字信号处理器，用于控制所述模数转换器的运行，并对所述三相相电压数字信号进行处理，以产生无刷电机所需的力矩控制信号。
[0011]进一步地，所述霍尔电流传感器可响应80kHz的系统带宽，输出电压可在0.5V～4.5V之间线性变化，线性度可达0.4％，灵敏度可达200mV/A。
[0012]进一步地，所述电流检测放大器可将所述灵敏度提高至0.5V/A。
[0013]进一步地，所述模数转换器具有6路采样通道，同时工作时最大采样率可达250ksps，可处理最高12MHz的输入频率，采样范围为
±
5V，分辨率为16位。
[0014]进一步地，所述数字信号处理器基于所述力矩控制信号对所述无刷电机的输出电流限幅2.5A。
[0015]总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0016]本申请采用了霍尔电流传感器来实现无刷电机相电流的取样，传感器响应速度更快，输入与输出电磁隔离使得输出信号不受输入信号的干扰，输出电压呈线性变化，线性度可达0.4％。采用了精密的比例放大电路完成了信号调理，提高了系统的信噪比，便于ADC同步采样，提高了相电流采集的精度及效率。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本技术实施例提供的一种无刷电机的相电流采集电路的电路结构示意图；
[0019]图2为本技术实施例提供的霍尔电流传感器的电路原理图；
[0020]图3为本技术实施例提供的电流检测放大器的电路原理图；
[0021]图4为本技术实施例提供的模数转换器的电路原理图。
具体实施方式
[0022]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细地说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0023]本申请的说明书、权利要求书或上述附图中的术语“包括”或“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备并没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还可以包括没有列出的步骤或单元，或可选地还可以包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
[0024]参考图1，在一个实施例中，一种无刷电机的相电流采集电路具体可以包括依次连接的霍尔电流传感器、电流检测放大器、ADC模数转换器和DSP处理器。
[0025]霍尔电流传感器能够感知无刷电机的UVW三相相电流模拟信号，能够输出与感知的三相相电流模拟信号成比例的三相相电压模拟信号。可以采用3个霍尔电流传感器来分别感知与转换每一相的电流模拟信号，如图1所示，当然，也可采用1个霍尔电流传感器，该1个霍尔电流传感器中包括3个感知与转换单元，每个感知与转换单元单独对每一相的电流模拟信号进行感知和转换，此处对霍尔电流传感器的数量和形式不做限定。
[0026]电流检测放大器主要将经霍尔电流传感器所转换成的三相相电压模拟信号经比例放大后，送入ADC模数转换器采样转换。电流检测放大器也可以选择使用1个或3个，道理与霍尔电流传感器类似，此处就不再赘述。
[0027]ADC模数转换器采集经比例放大后的三相相电压模拟信号，并将其转换为三相相电压数字信号，送入DSP处理器进行信号处理。
[0028]DSP处理器主要产生ADC模数转换器转换信号，从而控制ADC模数转换器正常工作，并对三相相电压数字信号进行均值滤波算法处理，产生电机所需的力矩控制信号，通过软件对无刷电机电流输出限幅2.5A，提升了可靠性，提高了伺服稳定平台的精度及稳定性。
[0029]当伺服稳定平台运动时，霍尔电流传感器能够感知无刷电机的UVW三相相电流，本实施例选用CC6902霍尔电流传感器，该霍尔电流传感器内部集成了一个高精度、低噪声的线性霍尔电路和一根低阻抗的主电流导线。当无刷电机相电流通过电流采样端IP+、IP﹣流经主电流导线时，其产生的磁场在线性霍尔电路上感应出相应电压，经内部电路处理后输出电压信号，图2为霍尔电流传感器的电路原理图。霍尔电流传感器可快速响应80kHz的系统带宽，输出电压可在0.5V～4.5V之间线性变化，线性度可达0.4％，灵敏度可达200mV/A，误差低，精度高。为了得到更好的控制效果，本实施例利用F15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无刷电机的相电流采集电路，其特征在于，包括：霍尔电流传感器，用于将从无刷电机感知的三相相电流模拟信号分别转换为对应的三相相电压模拟信号；电流检测放大器，用于将所述三相相电压模拟信号按比例放大后分别转换为对应的经放大的三相相电压模拟信号；模数转换器，用于将所述经放大的三相相电压模拟信号转换为相应的三相相电压数字信号；数字信号处理器，用于控制所述模数转换器的运行，并对所述三相相电压数字信号进行处理，以产生无刷电机所需的力矩控制信号。2.如权利要求1所述的无刷电机的相电流采集电路，其特征在于，所述霍尔电流传感器可响应80kHz的系统带宽，输出电压可在0....

【专利技术属性】
技术研发人员：雷雯雯，张正洋，周辉，杨成玲，雷小江，陆荣，
申请(专利权)人：湖北三江航天万峰科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：