电机相电流检测方法及装置制造方法及图纸

电机相电流检测方法，先用霍尔电流传感器感应相电流，传感器副边输出的电流信号转换成电压信号；再对所得电压信号进行积分，并与标准电位比较，得到脉宽信号；然后在ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ中对所得脉宽信号进行数字化处理，得到结果。实现上述方法的装置，霍尔电流传感器感应相电流，传感器的副边输出通过采样电阻连接积分电路，积分电路的输出连接比较器的一输入端，比较器的另一输入端连接标准电位，比较器的输出连接数字化处理电路的输入端；传感器副边输出的电流转换成电压信号，该信号经积分电路积分运算后进入比较器与标准电位进行比较；比较器输出和脉冲发生电路产生的脉冲传入数字化处理电路，数字化处理电路输出采样结果；ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ为数字化处理电路的内核载体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电机检修领域，具体地说是一种电机相电流检测方法及装置。技术背景目前，在电机控制系统中相电流的检测方法很多，例如中国专利02129122.5 "一种电动机相电流的检测方法"包括步骤1:使电动机停止转动并将模/数转换 器清零；步骤2:相电流检测装置按62.5us的间隔周期性地检测出N次电动机某 一相的模拟相电流值，模/数转换器将这些模拟相电流值转换成数字相电流值；步 骤3:将这些数字相电流值累加，然后用所得的累加和除以检测次数N，得出电动机某一相数字相电流值的平均偏差值并保存；步骤4:启动电动机并将模/数转换 器清零；步骤5:相电流检测装置按62.5us的间隔周期性地检测出N次电动机某一相的模拟相电流值，模/数转换器将这些模拟相电流值转换成数字相电流值；步骤6:将所得的数字相电流值累加，然后用所得的累加和除以检测次数N，得出电动机某一相数字相电流值的平均值，然后用所得的数字相电流值的平均值减去平均偏差值，得出最终测量值。中国专利03129703.X"—种电动机的相电流检测方法"包括步骤一控制装置依次读出电流检测装置检测出的A、 B、 C三相电流值；步骤二控制装置在读出的A、 B、 C三相电流值中放弃其中占空率最大的C相电流值，只选择A相和B相电流值；步骤三控制装置根据公式IC二(IA/旧)，计算出c相电流值。这些常用的电流检测方法的相电流的检测元件采用A/D转换器，存在稳定性差、 检测精度不高、但采用高精度A/D又会导致成本上升等缺点。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出了一种电机相电流检测方法及装置，可实现检测精度高、稳定性好、抗干扰，易于操作，具体技术方案如下一种电机相电流检测方法，包括下述步骤用霍尔电流传感器感应相电流，传 感器副边输出的电流信号转换成电压信号；再对所得电压信号进行积分，并与标准 电位比较，得到脉宽信号；然后在FPGA/CPLD中对所得脉宽信号进行数字化处理， 得到结果值。霍尔电流传感器感应相电流经采样电阻转换成电压信号，该电压信号经过分压 电阻分压后进入运算放大器和电容组成积分电路；积分器用来对误差电压求和，对 于输入信号表现为一个低通滤波器，而对于量化噪声则表现为高通滤波；这样，大 部分量化噪声就被推向更高的频段，总的噪声功率没有改变，但噪声的分布发生了 变化；然后，积分电路输出信号进入比较器与零电位进行比较，如果输入电压上升， 比较器会产生更多数量的高电平'T'，反之亦然；比较器的输出再经模拟开关反馈给 差分放大器，构成一反馈环，反馈环的作用是使积分器的平均输出电压接近于比较 器的参考电平；比较器的结果和基准时钟通过模拟开关，构成一个DAC，决定如何反馈比较 器输出"0"时，模拟开关的一路输出正电压到积分环节电路，当比较器输出"1" 时，模拟开关输出负电压到积分环节电路；同理，在基准时钟为"0"时，模拟开关的另一路输出正电压到积分环节电路，在基准时钟为"1"时，模拟开关输出负 电压到积分环节电路；比较器的输出信号是以采样速率输出1bit数据流，所述FPGA/CPLD内载有数 字滤波器和数字抽取器，从该数据流中提取出有用的信息，并将数据速率降低到可 用的水平；数字滤波器对1bit数据流求平均，移去带外量化噪声；再用高频时钟脉 冲填充计数，对数字滤波的输出进行数据抽取，得到采样结果数字值。一种实现上述方法的电机相电流检测装置，包括霍尔电流传感器、采样电阻、 积分电路、比较器和数字化处理电路；霍尔电流传感器感应相电流，传感器的副边输出通过采样电阻连接积分电路，积分电路的输出连接比较器的一输入端，比较器的另一输入端连接标准电位，比较器的输出连接数字化处理电路的输入端；传感器 副边输出的电流经过采样电阻转换成采样电压信号，该电压信号经积分电路积分运 算后进入比较器与标准电位进行比较，比较器输出的脉冲宽度信号经数字化处理电 路处理后输出采样结果数字值。在所述采样电阻与积分电路之间还设有分压电阻，所述采样电压信号经分压电 阻分压后再传入积分电路。本装置还包括模拟开关，所述比较器的输出连接模拟开 关的输入端；所述高频时钟脉冲CLK经CPLD/FPGA内的分频器分频后传入模拟 开关的输入端；模拟开关输出连接积分电路的输入端，构成反馈环，使积分器的平 均输出电压接近于比较器的参考电平。所述比较器输入的标准电位是零电位。所述 高频时钟脉冲CLK的频率范围是20~400MHz，频率跟采样精度成正比，20MHz 采样结果范围是0 2000， 40MHz采样结果范围是0~4000， 60MHz采样结果范围 是0~6000， 10OMHz采样结果范围是0~10000， 400MHz采样结果范围是0~40000， 设计过程中可以根据设计需求以及CPLD/FPGA器件性能选择适当频率，如果使用 的是带锁相环的CPLD/FPGA，则可以选择一个低频时钟，在器件内部经过锁相环 后得到需要的高频时钟。与现有技术相比，本专利技术的方法及装置具有稳定性好，易于实现、采样精度高 等特点。本方法相近于但优于一般的2-厶型AD。电流检测电路+CPLD/FPGA程 序等效为一个A/D转换器。从成本上看比性能高的A/D转换器要便宜，而且检测的 抗干扰性和稳定性比A/D转换器好。附图说明图1为电机相电流检测装置的电路原理2为电机相电流检测装置的CPLD/FPGA内载电路3为本专利技术的输出信号波形1中，SC1霍尔传感器；U1A差分运算放大器；U2A比较器；U3模拟开关；U4 CPLD; T3CMP时钟基准(40KHz); CLK高频时钟(40MHz)图2中，Ul分频器；U2逻辑生成器；U3 D触发器；U4数字抽取器；U5缓冲寄 存器；U6反向器具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步说明。一种电机相电流检测方法，包括步骤用霍尔电流传感器感应相电流，传感器 副边输出的电流信号转换成电压信号；再对所得电压信号进行积分，并与标准电位比较，得到脉宽信号；然后在CPLD/FPGA中对所得脉宽信号进行数字化处理，得 到结果值。其过程是，霍尔电流传感器感应相电流经采样电阻转换成电压信号，该电压信 号经过分压电阻分压后进入运算放大器和电容组成积分电路；积分器用来对误差电 压求和，对于输入信号表现为一个低通滤波器，而对于量化噪声则表现为高通滤波; 这样，大部分量化噪声就被推向更高的频段，总的噪声功率没有改变，但噪声的分 布发生了变化；然后，积分电路输出信号进入比较器与零电位进行比较，如果输入电压上升， 比较器会产生更多数量的高电平'T'，反之亦然；比较器的输出再经模拟开关反馈给 差分放大器，构成一反馈环，反馈环的作用是使积分器的平均输出电压接近于比较 器的参考电平；比较器的结果和基准时钟通过模拟开关，构成一个DAC，决定如何反馈比较 器输出"0"时，模拟开关的一路输出正电压到积分环节电路，当比较器输出"1" 时，模拟开关输出负电压到积分环节电路；同理，在基准时钟为"0"时，模拟开 关的另一路输出正电压到积分环节电路，在基准时钟为"1"时，模拟开关输出负 电压到积分环节电路；比较器的输出信号是以采样速率输出1bit数据流，所述FPGA/CPLD内载有数 字滤波器和数字抽取器，从该数据流中提取出有用的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机相电流检测方法，其特征是包括步骤：用霍尔电流传感器感应相电流，传感器副边输出的电流信号转换成电压信号；再对所得电压信号进行积分，并与标准电位比较，得到脉宽信号；然后在ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ中对所得脉宽信号进行数字化处理，得到结果值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王帆，移振华，
申请(专利权)人：南京埃斯顿自动控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]