教你輕鬆檢測馬達控製變頻器中的相電流
發布時間:2014-12-17 責任編輯:sherryyu
【導讀】以磁場定向控製算法為基礎的高能效三相變頻器廣泛用於各類交流電機驅動應用中。FOC算法需要精確檢測三相電流,Shunt電流檢測電路因其成本低精度較高取得了廣泛應用。本文將探討shunt電流檢測電路設計及不同Shunt電流檢測電路對運算放大器的要求。
隨著諸如能源之星等節能標準在家電,醫療,電動車等市場的接收和推廣,以磁場定向控製(FOC)算法為基礎的高能效三相變頻器廣泛用於各類交流電機驅動應用中。FOC算法需要精確檢測三相電流,Shunt電流檢測電路因其成本低精度較高取得了廣泛應用。本文將探討shunt電流檢測電路設計及不同Shunt電流檢測電路對運算放大器的要求。
磁場定向控製算法通過一係列的前向Clarke運算和Park運算將檢測得到交流電機的三相相電流處理,間接得到轉矩分量和磁通分量,經過經典的PI算法對其進行精確控製,從而保證電機能以最佳的扭矩高效運行,實現精確的速度變化控製,算法框圖如圖1。由此可知,相電流檢測的精度是決定整個電機控製性能的一個重要因素。一般來說,相電流檢測共有閉環霍爾,Shunt電阻,開環霍爾三種方式。Shunt電阻因其精度較高(全溫範圍校正後精度2%至5%),成本低而得到廣泛應用。
Shunt電流檢測電路設計

常用的Shunt電流檢測電路如圖2所示。Shunt電阻將電機的相電流轉化為相電壓,經過RC低通濾波,偏置電壓預置之後經過運放放大,輸出給MCU(如TI的C28xx係列)內部12bit ADC。
對於RC低通濾波部分,該濾波器kexianzhejianxiaogonglvbufendekaiguanzaosheng,tigaoxiangdianliujiancejingdu。danshigailvboqibingbunengcaiyonggaojielvboqi,yishichengbenkaolv,ershigaojielvboqisuiranshuaijianxiaoguogenghao,danshilvboqiqunyanshiyexiangyingxianzhuzengjia,xianzhilekejiancexiangdianliudezuixiaoPW占空比,降低FOC係統控製精度,一般來說,濾波電路不宜高於2階,RC常數取在100ns到200ns之間。因為相電流方向可正可負,所以Shunt電壓也帶有極性,而一般MCU內部ADC並非雙極性ADC,suoyizailvbodianluzhihouyouyigedianzufenyapianzhidianlujiangdianyazhuanhuaweidanjixing。jingguoyijifangdaqizhihoudedaodongtaifanweikuozhanzhidianyuanguidexinhao,yitigaoxinzaobi。
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