專(zhuān)利名稱(chēng)：一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組電壓的檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組電壓的檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置，解決了已有 的測(cè)量方法價(jià)格昂貴并且不穩(wěn)定的問(wèn)題，屬于電機(jī)控制電機(jī)繞組電壓檢測(cè)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(SR電動(dòng)機(jī))結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，工作可靠，效率高，由其構(gòu)成的開(kāi)關(guān) 磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(SRD)與傳統(tǒng)交直流調(diào)速系統(tǒng)相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)，如起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大， 低速性能好，無(wú)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)所出現(xiàn)的沖擊電流現(xiàn)象；調(diào)速范圍寬，控制靈活，可方 便實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，具有較強(qiáng)的再生制動(dòng)能力，在寬廣的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)都具有高效率， 有利于節(jié)能降耗；可工作于極高轉(zhuǎn)速；可缺相運(yùn)行，容錯(cuò)能力強(qiáng)等。目前，SRD在軍事和民用 工業(yè)上的應(yīng)用已取得一些效果，但還存在一些問(wèn)題有待進(jìn)一步研究解決，主要有轉(zhuǎn)子位置 檢測(cè)、控制方法的實(shí)現(xiàn)技術(shù)等。SR電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)需要準(zhǔn)確的繞組電壓的大小以及方向。傳統(tǒng)的繞組電壓 的檢測(cè)通常都是利用電壓傳感器實(shí)現(xiàn)的。目前，使用最廣泛的電壓是霍爾傳感器。而霍爾元件是由半導(dǎo)體材料制成的，對(duì)溫 度的變化是很敏感的，其輸入電阻、輸出電阻、乘積靈敏度也將受到溫度變化的影響，從而 給測(cè)量帶來(lái)較大的誤差。此外由于不等位電勢(shì)造成的零位誤差以及寄生直流電勢(shì)誤差，自 勵(lì)磁場(chǎng)零位電勢(shì)誤差等誤差的存在，使霍爾傳感器的使用精度受到很大的影響，致使霍爾 傳感器的工作不可靠，而要解決這些問(wèn)題則需要設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的補(bǔ)償電路，而且霍爾傳 感器價(jià)格昂貴，這都很大的降低了霍爾傳感器的實(shí)用性，限制了霍爾傳感器的使用。

實(shí)用新型內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的使用電壓霍爾傳感器進(jìn)行電壓測(cè) 量中遇到的工作不可靠以及價(jià)格昂貴，實(shí)用性不高的問(wèn)題。提供了一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組 電壓測(cè)量的方法的電路，能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組電壓的準(zhǔn)備、實(shí)時(shí)的測(cè)量。電路原理和 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，易于實(shí)現(xiàn)。技術(shù)方案本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組電壓的檢測(cè)裝置，其特征在于該裝置由比例 分壓采樣電路依次串接繞組正反向電壓極性檢測(cè)電路、單片機(jī)CPU和單管蓄流回路構(gòu)成， 其中比例分壓采樣電路依次串接繞組電壓極性檢測(cè)電路的電源端分別與外部直流電源連接。所述比例分壓采樣電路包括第一電阻、第二電阻和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD，其中第一電 阻(Rl)的一端通過(guò)第一接線端子分別接外部直流電源的正極和單管蓄流回路的正輸入 端，第二電阻的一端通過(guò)第三接線端子接到外部直流電源的負(fù)極和單管蓄流回路的負(fù)輸入 端，第一電阻、第二電阻的連接點(diǎn)同時(shí)連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD的輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD的輸出端通過(guò)內(nèi)部通訊總線接單片機(jī)CPU的輸入端。所述繞組正反向電壓極性檢測(cè)電路包括第三電阻、第一光耦、第四電阻和第二光 耦，其中第三電阻的一端通過(guò)第四接線端子接單管蓄流回路的輸出端，另一端與串接第一 光耦后再通過(guò)第五接線端子接單管蓄流回路的輸入端，第四電阻的一端接第五線端子，第 四電阻的另一端與串接第二光耦后再接第四接線端子，第一光耦和第二光耦的輸出端分別 接單片機(jī)CPU的輸入端。所述單管蓄流回路包括第一晶體管、第二晶體管、第一二極管、第二二極管和電 感，其中第一晶體管的漏極分別接第一二極管的陰極和比例分壓采樣電路的正輸出端，第 一晶體管的源極通過(guò)第四接線端子分別接繞組正反向電壓極性檢測(cè)電路的正輸入端、第 二二極管的陰極和電感的一端，電感的另一端通過(guò)第五線端子分別接第二晶體管的漏極、 第一二極管的陽(yáng)極和繞組正反向電壓極性檢測(cè)電路的負(fù)輸入端，第二晶體管的源極分別接 第二二極管的陽(yáng)極和比例分壓采樣電路的負(fù)輸出端。
有益效果本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)磁阻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路以及工作狀態(tài)進(jìn)行分析，提出 了一種測(cè)量繞組電壓的大小以及方向的有益的可行性方案。利用分壓比例電路，以及電壓 極性測(cè)試電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC以及控制處理器芯片CPU，可對(duì)無(wú)位置傳感器的繞組電壓 進(jìn)行準(zhǔn)備實(shí)時(shí)的測(cè)量。本實(shí)用新型利用了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)已有的硬件，輔助測(cè)量電 路，可以準(zhǔn)備的得到繞組電壓的大小和方向。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。
圖1是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)雙管導(dǎo)通工作狀態(tài)下的電流回路及光耦導(dǎo)通信號(hào)。圖2是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)CCC斬雙管工作狀態(tài)下的電流回路及光耦導(dǎo)通信號(hào)。圖3是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)CCC斬雙管工作狀態(tài)下的單管蓄流回路。圖4是無(wú)位置傳感器的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。圖5本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型方法包括獲得繞組電壓的大小和方向的方法原理結(jié)合附圖本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明，以A相繞組電壓為例，箭頭所示方向?yàn)锳相繞組電 壓的正方向如圖1所示，當(dāng)三極管Tl，T2均導(dǎo)通時(shí)，磁阻電機(jī)處于雙管導(dǎo)通工作狀態(tài)，此時(shí)電 源Udc，三極管T1，A相電感，三極管T2構(gòu)成一個(gè)電流回路。此時(shí)A相電感兩端的繞組電壓 UA近似等于母線兩端的電壓大小Udc的值，方向?yàn)檎藭r(shí)光耦21導(dǎo)通，輸出一個(gè)導(dǎo)通信號(hào) 給單片機(jī)3。如圖2所示，當(dāng)三極管Tl，T2均關(guān)斷時(shí)，磁阻電機(jī)處于CCC斬雙管工作狀態(tài)，此時(shí) 電源Udc，二極管D2，A相電感，二極管Dl構(gòu)成一個(gè)回流電路。此時(shí)A相電感兩端的繞組電 壓UA近似等于母線兩端的電壓大小Udc的值，方向?yàn)樨?fù)，此時(shí)光耦22導(dǎo)通，輸出一個(gè)導(dǎo)通 信號(hào)給單片機(jī)3。如圖3所示，當(dāng)三極管Tl，T2其中一個(gè)關(guān)斷時(shí)，磁阻電機(jī)處于CCC斬單管工作狀 態(tài)，以Tl為例，此時(shí)二極管D2，A相電感，三極管T2構(gòu)成一個(gè)蓄流回路。此時(shí)，A相電感兩 端的繞組電壓UA可近似等于0，此時(shí)光耦21和光耦22均截止。如圖4所示為無(wú)位置傳感器的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。[0026] 如圖5所示，本實(shí)用新型裝置包括下列組成部分處理器，比例分壓采樣電路，正 反向電壓極性測(cè)量電路。處理器為32位高性能單片機(jī)芯片CPU，接收從比例分壓采樣電路 和正反向電壓極性測(cè)量電路輸出的信號(hào)；AD采樣芯片為12位高精度AD轉(zhuǎn)換芯片，通過(guò)內(nèi) 部通訊總線與單片機(jī)相連；比例分壓采樣電路1包括第一電阻R1、第二電阻R2，第一電阻 R1、第二電阻R2串聯(lián)，第一電阻Rl的一端通過(guò)第一接線端子a接到直流電源Udc的正極， 第二電阻R2的一端通過(guò)第三接線端子c接到直流電源Udc的負(fù)極，第一電阻R1、第二電阻 R2的連接點(diǎn)b同時(shí)連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD 11上，作為ADll的模擬輸入信號(hào)；正反向電壓 極性檢測(cè)電路2包括第三電阻R3和光耦21，第四電阻R4和光耦22，第三電阻R3 —端通過(guò) 第四接線端子d接到電感Ll的一端上，另一端與光耦21輸入端串聯(lián)后再通過(guò)第五接線端 子e接到電感Ll另一端上，光 耦21的輸出端分別接到內(nèi)部基準(zhǔn)電源和單片機(jī)CPU 3上，第 四電阻R4 —端通過(guò)第五接線端子e接到電感Ll的一端上，另一端與光耦22輸入端串聯(lián)后 再通過(guò)第四接線端子d接到電感Ll另一端上，光耦22的輸出端分別接到內(nèi)部基準(zhǔn)電源和 單片機(jī)CPU 3上。
權(quán)利要求一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組電壓的檢測(cè)裝置，其特征在于該裝置由比例分壓采樣電路(1)依次串接繞組正反向電壓極性檢測(cè)電路(2)、單片機(jī)CPU(3)和單管蓄流回路(4)構(gòu)成，其中比例分壓采樣電路(1)依次串接繞組電壓極性檢測(cè)電路(2)的電源端分別與外部直流電源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組電壓的檢測(cè)裝置，其特征在于所述 比例分壓采樣電路⑴包括第一電阻(R1)、第二電阻(R2)和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD(ll)，其中 第一電阻(Rl)的一端通過(guò)第一接線端子(a)分別接外部直流電源的正極和單管蓄流回路 (4)的正輸入端，第二電阻(R2)的一端通過(guò)第三接線端子(c)接到外部直流電源的負(fù)極和 單管蓄流回路(4)的負(fù)輸入端，第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)的連接點(diǎn)(b)同時(shí)連接到數(shù) 模轉(zhuǎn)換芯片AD(Il)的輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD(Il)的輸出端通過(guò)內(nèi)部通訊總線接單片機(jī) CPU (3)的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組電壓的檢測(cè)裝置，其特征在于所述 繞組正反向電壓極性檢測(cè)電路(2)包括第三電阻(R3)、第一光耦(21)、第四電阻(R4)和第 二光耦(22)，其中第三電阻(R3)的一端通過(guò)第四接線端子(d)接單管蓄流回路(4)的輸 出端，另一端與串接第一光耦(21)后再通過(guò)第五接線端子(e)接單管蓄流回路(4)的輸入 端，第四電阻(R4)的一端接第五線端子(e)，第四電阻(R4)的另一端與串接第二光耦(22) 后再接第四接線端子(d)，第一光耦(21)和第二光耦(22)的輸出端分別接單片機(jī)CPU(3) 的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組電壓的檢測(cè)裝置，其特征在于所述 單管蓄流回路(4)包括第一晶體管(Tl)、第二晶體管(T2)、第一二極管(Dl)、第二二極管 (D2)和電感(Li)，其中第一晶體管(Tl)的漏極分別接第一二極管(Dl)的陰極和比例分壓 采樣電路(1)的正輸出端，第一晶體管(Tl)的源極通過(guò)第四接線端子(d)分別接繞組正反 向電壓極性檢測(cè)電路(2)的正輸入端、第二二極管(D2)的陰極和電感(Li)的一端，電感 (Li)的另一端通過(guò)第五線端子(e)分別接第二晶體管(T2)的漏極、第一二極管(Dl)的陽(yáng) 極和繞組正反向電壓極性檢測(cè)電路(2)的負(fù)輸入端，第二晶體管(T2)的源極分別接第二二 極管(D2)的陽(yáng)極和比例分壓采樣電路(1)的負(fù)輸出端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公布了一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組電壓的測(cè)量裝置，由比例分壓采樣電路依次串接繞組正反向電壓極性檢測(cè)電路、單片機(jī)CPU和單管蓄流回路構(gòu)成，其中比例分壓采樣電路依次串接繞組電壓極性檢測(cè)電路的電源端分別與外部直流電源連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01R19/25GK201637777SQ200920284820
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者刁龍, 時(shí)龍興, 虞翠萍, 鐘銳, 陸生禮 申請(qǐng)人:東南大學(xué)