专利名称：一种开关磁阻电机绕组电压的检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关磁阻电机绕组电压的检测方法和检测装置，解决了已有 的测量方法价格昂贵并且不稳定的问题，属于电机控制电机绕组电压检测的领域。
背景技术：
开关磁阻电动机(SR电动机)结构简单坚固，工作可靠，效率高，由其构成的开关 磁阻电动机驱动系统(SRD)与传统交直流调速系统相比，具有许多优点，如起动转矩大， 低速性能好，无感应电动机在起动时所出现的冲击电流现象；调速范围宽，控制灵活，可方 便实现四象限运行，具有较强的再生制动能力，在宽广的转速和功率范围内都具有高效率， 有利于节能降耗；可工作于极高转速；可缺相运行，容错能力强等。目前，SRD在军事和民用 工业上的应用已取得一些效果，但还存在一些问题有待进一步研究解决，主要有转子位置 检测、控制方法的实现技术等。SR电动机的调速控制系统需要准确的绕组电压的大小以及方向。传统的绕组电压 的检测通常都是利用电压传感器实现的。目前，使用最广泛的电压是霍尔传感器。而霍尔元件是由半导体材料制成的，对温 度的变化是很敏感的，其输入电阻、输出电阻、乘积灵敏度也将受到温度变化的影响，从而 给测量带来较大的误差。此外由于不等位电势造成的零位误差以及寄生直流电势误差，自 励磁场零位电势误差等误差的存在，使霍尔传感器的使用精度受到很大的影响，致使霍尔 传感器的工作不可靠，而要解决这些问题则需要设计和实现复杂的补偿电路，而且霍尔传 感器价格昂贵，这都很大的降低了霍尔传感器的实用性，限制了霍尔传感器的使用。

实用新型内容技术问题本实用新型的目的是为了解决现有的使用电压霍尔传感器进行电压测 量中遇到的工作不可靠以及价格昂贵，实用性不高的问题。提供了一种开关磁阻电机绕组 电压测量的方法的电路，能实现对开关磁阻电机绕组电压的准备、实时的测量。电路原理和 结构简单、实用，易于实现。技术方案本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案本实用新型一种开关磁阻电机绕组电压的检测装置，其特征在于该装置由比例 分压采样电路依次串接绕组正反向电压极性检测电路、单片机CPU和单管蓄流回路构成， 其中比例分压采样电路依次串接绕组电压极性检测电路的电源端分别与外部直流电源连接。所述比例分压采样电路包括第一电阻、第二电阻和数模转换芯片AD，其中第一电 阻(Rl)的一端通过第一接线端子分别接外部直流电源的正极和单管蓄流回路的正输入 端，第二电阻的一端通过第三接线端子接到外部直流电源的负极和单管蓄流回路的负输入 端，第一电阻、第二电阻的连接点同时连接到数模转换芯片AD的输入端，数模转换芯片AD的输出端通过内部通讯总线接单片机CPU的输入端。所述绕组正反向电压极性检测电路包括第三电阻、第一光耦、第四电阻和第二光 耦，其中第三电阻的一端通过第四接线端子接单管蓄流回路的输出端，另一端与串接第一 光耦后再通过第五接线端子接单管蓄流回路的输入端，第四电阻的一端接第五线端子，第 四电阻的另一端与串接第二光耦后再接第四接线端子，第一光耦和第二光耦的输出端分别 接单片机CPU的输入端。所述单管蓄流回路包括第一晶体管、第二晶体管、第一二极管、第二二极管和电 感，其中第一晶体管的漏极分别接第一二极管的阴极和比例分压采样电路的正输出端，第 一晶体管的源极通过第四接线端子分别接绕组正反向电压极性检测电路的正输入端、第 二二极管的阴极和电感的一端，电感的另一端通过第五线端子分别接第二晶体管的漏极、 第一二极管的阳极和绕组正反向电压极性检测电路的负输入端，第二晶体管的源极分别接 第二二极管的阳极和比例分压采样电路的负输出端。
有益效果本实用新型通过对磁阻电机的驱动电路以及工作状态进行分析，提出 了一种测量绕组电压的大小以及方向的有益的可行性方案。利用分压比例电路，以及电压 极性测试电路，数模转换芯片ADC以及控制处理器芯片CPU，可对无位置传感器的绕组电压 进行准备实时的测量。本实用新型利用了开关磁阻电机控制系统已有的硬件，辅助测量电 路，可以准备的得到绕组电压的大小和方向。结构简单，实用性强。
图1是开关磁阻电机双管导通工作状态下的电流回路及光耦导通信号。图2是开关磁阻电机CCC斩双管工作状态下的电流回路及光耦导通信号。图3是开关磁阻电机CCC斩双管工作状态下的单管蓄流回路。图4是无位置传感器的开关磁阻电机的驱动系统。图5本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型方法包括获得绕组电压的大小和方向的方法原理结合附图本实用新型进行说明，以A相绕组电压为例，箭头所示方向为A相绕组电 压的正方向如图1所示，当三极管Tl，T2均导通时，磁阻电机处于双管导通工作状态，此时电 源Udc，三极管T1，A相电感，三极管T2构成一个电流回路。此时A相电感两端的绕组电压 UA近似等于母线两端的电压大小Udc的值，方向为正，此时光耦21导通，输出一个导通信号 给单片机3。如图2所示，当三极管Tl，T2均关断时，磁阻电机处于CCC斩双管工作状态，此时 电源Udc，二极管D2，A相电感，二极管Dl构成一个回流电路。此时A相电感两端的绕组电 压UA近似等于母线两端的电压大小Udc的值，方向为负，此时光耦22导通，输出一个导通 信号给单片机3。如图3所示，当三极管Tl，T2其中一个关断时，磁阻电机处于CCC斩单管工作状 态，以Tl为例，此时二极管D2，A相电感，三极管T2构成一个蓄流回路。此时，A相电感两 端的绕组电压UA可近似等于0，此时光耦21和光耦22均截止。如图4所示为无位置传感器的开关磁阻电机的驱动系统。[0026] 如图5所示，本实用新型装置包括下列组成部分处理器，比例分压采样电路，正 反向电压极性测量电路。处理器为32位高性能单片机芯片CPU，接收从比例分压采样电路 和正反向电压极性测量电路输出的信号；AD采样芯片为12位高精度AD转换芯片，通过内 部通讯总线与单片机相连；比例分压采样电路1包括第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻 R1、第二电阻R2串联，第一电阻Rl的一端通过第一接线端子a接到直流电源Udc的正极， 第二电阻R2的一端通过第三接线端子c接到直流电源Udc的负极，第一电阻R1、第二电阻 R2的连接点b同时连接到数模转换芯片AD 11上，作为ADll的模拟输入信号；正反向电压 极性检测电路2包括第三电阻R3和光耦21，第四电阻R4和光耦22，第三电阻R3 —端通过 第四接线端子d接到电感Ll的一端上，另一端与光耦21输入端串联后再通过第五接线端 子e接到电感Ll另一端上，光 耦21的输出端分别接到内部基准电源和单片机CPU 3上，第 四电阻R4 —端通过第五接线端子e接到电感Ll的一端上，另一端与光耦22输入端串联后 再通过第四接线端子d接到电感Ll另一端上，光耦22的输出端分别接到内部基准电源和 单片机CPU 3上。
权利要求一种开关磁阻电机绕组电压的检测装置，其特征在于该装置由比例分压采样电路(1)依次串接绕组正反向电压极性检测电路(2)、单片机CPU(3)和单管蓄流回路(4)构成，其中比例分压采样电路(1)依次串接绕组电压极性检测电路(2)的电源端分别与外部直流电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机绕组电压的检测装置，其特征在于所述 比例分压采样电路⑴包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和数模转换芯片AD(ll)，其中 第一电阻(Rl)的一端通过第一接线端子(a)分别接外部直流电源的正极和单管蓄流回路 (4)的正输入端，第二电阻(R2)的一端通过第三接线端子(c)接到外部直流电源的负极和 单管蓄流回路(4)的负输入端，第一电阻(Rl)、第二电阻(R2)的连接点(b)同时连接到数 模转换芯片AD(Il)的输入端，数模转换芯片AD(Il)的输出端通过内部通讯总线接单片机 CPU (3)的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机绕组电压的检测装置，其特征在于所述 绕组正反向电压极性检测电路(2)包括第三电阻(R3)、第一光耦(21)、第四电阻(R4)和第 二光耦(22)，其中第三电阻(R3)的一端通过第四接线端子(d)接单管蓄流回路(4)的输 出端，另一端与串接第一光耦(21)后再通过第五接线端子(e)接单管蓄流回路(4)的输入 端，第四电阻(R4)的一端接第五线端子(e)，第四电阻(R4)的另一端与串接第二光耦(22) 后再接第四接线端子(d)，第一光耦(21)和第二光耦(22)的输出端分别接单片机CPU(3) 的输入端。
4.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机绕组电压的检测装置，其特征在于所述 单管蓄流回路(4)包括第一晶体管(Tl)、第二晶体管(T2)、第一二极管(Dl)、第二二极管 (D2)和电感(Li)，其中第一晶体管(Tl)的漏极分别接第一二极管(Dl)的阴极和比例分压 采样电路(1)的正输出端，第一晶体管(Tl)的源极通过第四接线端子(d)分别接绕组正反 向电压极性检测电路(2)的正输入端、第二二极管(D2)的阴极和电感(Li)的一端，电感 (Li)的另一端通过第五线端子(e)分别接第二晶体管(T2)的漏极、第一二极管(Dl)的阳 极和绕组正反向电压极性检测电路(2)的负输入端，第二晶体管(T2)的源极分别接第二二 极管(D2)的阳极和比例分压采样电路(1)的负输出端。
专利摘要本实用新型公布了一种开关磁阻电机绕组电压的测量装置，由比例分压采样电路依次串接绕组正反向电压极性检测电路、单片机CPU和单管蓄流回路构成，其中比例分压采样电路依次串接绕组电压极性检测电路的电源端分别与外部直流电源连接。本实用新型结构简单，实用性强。
文档编号G01R19/25GK201637777SQ200920284820
公开日2010年11月17日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者刁龙, 时龙兴, 虞翠萍, 钟锐, 陆生礼 申请人:东南大学