本發(fā)明涉及電機(jī)控制，更具體地說，本發(fā)明涉及開關(guān)磁阻電機(jī)控制器專用霍爾電流傳感器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、開關(guān)磁阻電機(jī)(switched?reluctance?motor,srm)是一種高效、可靠且結(jié)構(gòu)簡單的電機(jī)類型，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中。為了實(shí)現(xiàn)對srm的精確控制，需要對其繞組電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)節(jié)?；魻栯娏鱾鞲衅飨到y(tǒng)在這一過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它能夠提供高精度的電流測量，從而確保電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率。

2、霍爾電流傳感器基于霍爾效應(yīng)原理，可以無接觸地檢測導(dǎo)體中的電流。其工作原理是通過磁場感應(yīng)產(chǎn)生的電壓信號來反映電流的大小。這種傳感器具有響應(yīng)速度快、精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在電機(jī)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

3、但是其在實(shí)際使用時(shí)，仍舊存在一些缺點(diǎn)，如于開關(guān)磁阻電機(jī)控制原理不同于一般的異步電機(jī)或者永磁同步電機(jī)，其輸出電流波形只有正向電流，沒有負(fù)向電流，只有正向區(qū)間可以利用，負(fù)向區(qū)間無法利用，導(dǎo)致電流采樣精度不足，因此需要專門開發(fā)針對開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用的專用電流傳感器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實(shí)施例提供開關(guān)磁阻電機(jī)控制器專用霍爾電流傳感器系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、定制霍爾電流傳感器模塊：用于該傳感器專為開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)，精確調(diào)整其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與材料配置，對電機(jī)電流的高精度檢測；

4、零點(diǎn)失調(diào)電壓精確設(shè)置機(jī)制模塊：用于模塊精確設(shè)置并鎖定霍爾電流傳感器的零點(diǎn)失調(diào)電壓至最優(yōu)值；

5、高精度信號處理模塊：用于集成有先進(jìn)的信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路，接收并處理霍爾電流傳感器輸出的高精度電流信號；

6、電機(jī)控制算法優(yōu)化模塊：用于實(shí)時(shí)調(diào)整開關(guān)磁阻電機(jī)的控制策略，對電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的更加精確控制；

7、接口與通訊模塊：用于提供標(biāo)準(zhǔn)化的電氣接口與通訊協(xié)議，開關(guān)磁阻電機(jī)控制器及其他外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與集成。

8、優(yōu)選的，所述定制霍爾電流傳感器模塊中，該傳感器模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用高導(dǎo)電性和低溫漂的材料，以確保在多種環(huán)境條件下的穩(wěn)定性能；這些材料能夠有效降低測量誤差，提高信號傳輸?shù)目煽啃裕煌ㄟ^精細(xì)設(shè)計(jì)傳感器的感應(yīng)元件，優(yōu)化信號采集路徑和電流通路，從而降低內(nèi)阻，實(shí)現(xiàn)高靈敏度的電流感應(yīng)；這一設(shè)計(jì)有效減少了電流檢測的延遲，確保實(shí)時(shí)反饋；模塊設(shè)計(jì)集成了零點(diǎn)失調(diào)的調(diào)整功能，允許用戶根據(jù)具體應(yīng)用場景進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置。通過調(diào)節(jié)零點(diǎn)失調(diào)電壓，可以顯著提高電流采樣的精度，使得電流顯示更加真實(shí)可靠。

9、優(yōu)選的，所述零點(diǎn)失調(diào)電壓精確設(shè)置機(jī)制模塊中，模塊內(nèi)置先進(jìn)的校準(zhǔn)算法，通過精密的電流注入和測量步驟，自動(dòng)計(jì)算并確定最優(yōu)的零點(diǎn)失調(diào)電壓值；這些算法考慮了傳感器的非線性特性、溫度漂移以及長期穩(wěn)定性等因素，確保校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；找到最優(yōu)的零點(diǎn)失調(diào)電壓值，模塊將立即通過電子鎖存器或軟件算法將其鎖定，防止因外部環(huán)境變化或電源波動(dòng)導(dǎo)致的零點(diǎn)漂移；這種鎖定機(jī)制確保了傳感器在長時(shí)間運(yùn)行中的穩(wěn)定性和一致性。

10、優(yōu)選的，所述高精度信號處理模塊中，采用高分辨率、低失真的adc，將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；高采樣率和24位數(shù)能夠確保轉(zhuǎn)換過程中的精度和細(xì)節(jié)保留，減少量化誤差；除了模擬濾波電路外，模塊還集成強(qiáng)大的數(shù)字信號處理(dsp)單元，應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)字濾波算法進(jìn)一步濾除噪聲和干擾；數(shù)字濾波算法選擇滑動(dòng)平均值濾波。

11、優(yōu)選的，所述電機(jī)控制算法優(yōu)化模塊中，電流波形控制是開關(guān)磁阻電機(jī)控制中的核心環(huán)節(jié)之一，其目標(biāo)是通過精確控制繞組中的電流波形，以達(dá)到期望的轉(zhuǎn)矩輸出；在保持開通角和關(guān)斷角不變的情況下，通過控制斬波電流限的大小來調(diào)節(jié)電流的峰值，從而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)；在一個(gè)控制周期內(nèi)，給定電流的最大值和最小值，當(dāng)相電流超過設(shè)定最大值時(shí)，控制功率開關(guān)元件關(guān)斷；當(dāng)相電流降低到設(shè)定最小值時(shí)，功率開關(guān)重新開通；如此反復(fù)，形成斬波電流波形。

12、優(yōu)選的，所述接口與通訊模塊中，提供符合國際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)接口，如三相或多相電源接口，確保與不同型號和規(guī)格的開關(guān)磁阻電機(jī)兼容。電機(jī)接口應(yīng)具備高電流承載能力、低電阻和低電感特性，以減少能量損失和電磁干擾；提供穩(wěn)定的直流或交流電源接口，以滿足控制器的供電需求；支持寬電壓范圍輸入，以適應(yīng)不同國家和地區(qū)的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；提供編碼器接口、溫度傳感器接口等輔助接口，以便接入位置反饋裝置和溫度監(jiān)測設(shè)備，提高系統(tǒng)的控制精度和安全性。

13、采用modbus工業(yè)通訊協(xié)議，確?？刂破髂軌蜉p松集成到各種自動(dòng)化系統(tǒng)中；協(xié)議支持高速數(shù)據(jù)傳輸，還具備強(qiáng)大的錯(cuò)誤檢測和校正機(jī)制，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蜏?zhǔn)確性；在特定應(yīng)用場景下，可根據(jù)客戶需求定制通訊協(xié)議，以滿足特定的數(shù)據(jù)傳輸格式、速率和安全性要求；自定義協(xié)議通常包括命令字、數(shù)據(jù)幀格式、校驗(yàn)和等關(guān)鍵元素，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恢滦院屯暾浴?/p>

14、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

15、通過合理設(shè)置電流傳感器的零點(diǎn)失調(diào)電壓，在其他參數(shù)不變的情況下，將電流采樣精度提高1倍，因而可以更加準(zhǔn)確地控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制精度，減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

技術(shù)特征：

1.開關(guān)磁阻電機(jī)控制器專用霍爾電流傳感器系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器專用霍爾電流傳感器系統(tǒng)，其特征在于：所述定制霍爾電流傳感器模塊中，該傳感器模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用高導(dǎo)電性和低溫漂的材料，以確保在多種環(huán)境條件下的穩(wěn)定性能；這些材料能夠有效降低測量誤差，提高信號傳輸?shù)目煽啃?；通過精細(xì)設(shè)計(jì)傳感器的感應(yīng)元件，優(yōu)化信號采集路徑和電流通路，從而降低內(nèi)阻，實(shí)現(xiàn)高靈敏度的電流感應(yīng)；這一設(shè)計(jì)有效減少了電流檢測的延遲，確保實(shí)時(shí)反饋；模塊設(shè)計(jì)集成了零點(diǎn)失調(diào)的調(diào)整功能，允許用戶根據(jù)具體應(yīng)用場景進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置；通過調(diào)節(jié)零點(diǎn)失調(diào)電壓，提高電流采樣的精度，使得電流顯示更加真實(shí)可靠。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器專用霍爾電流傳感器系統(tǒng)，其特征在于：所述零點(diǎn)失調(diào)電壓精確設(shè)置機(jī)制模塊中，模塊內(nèi)置先進(jìn)的校準(zhǔn)算法，通過精密的電流注入和測量步驟，自動(dòng)計(jì)算并確定最優(yōu)的零點(diǎn)失調(diào)電壓值；這些算法考慮了傳感器的非線性特性、溫度漂移以及長期穩(wěn)定性等因素，確保校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；找到最優(yōu)的零點(diǎn)失調(diào)電壓值，模塊將立即通過電子鎖存器或軟件算法將其鎖定，防止因外部環(huán)境變化或電源波動(dòng)導(dǎo)致的零點(diǎn)漂移；這種鎖定機(jī)制確保了傳感器在長時(shí)間運(yùn)行中的穩(wěn)定性和一致性。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器專用霍爾電流傳感器系統(tǒng)，其特征在于：所述高精度信號處理模塊中，采用高分辨率、低失真的adc，將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；高采樣率和24位數(shù)能夠確保轉(zhuǎn)換過程中的精度和細(xì)節(jié)保留，減少量化誤差；除了模擬濾波電路外，模塊還集成強(qiáng)大的數(shù)字信號處理單元，應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)字濾波算法進(jìn)一步濾除噪聲和干擾。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器專用霍爾電流傳感器系統(tǒng)，其特征在于：滑動(dòng)平均值濾波的步驟具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器專用霍爾電流傳感器系統(tǒng)，其特征在于：所述電機(jī)控制算法優(yōu)化模塊中，電流波形控制是開關(guān)磁阻電機(jī)控制中的核心環(huán)節(jié)之一，其目標(biāo)是通過精確控制繞組中的電流波形，以達(dá)到期望的轉(zhuǎn)矩輸出；在保持開通角和關(guān)斷角不變的情況下，通過控制斬波電流的大小來調(diào)節(jié)電流的峰值，從而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)；在一個(gè)控制周期內(nèi)，給定電流的最大值和最小值，當(dāng)相電流超過設(shè)定最大值時(shí)，控制功率開關(guān)元件關(guān)斷；當(dāng)相電流降低到設(shè)定最小值時(shí)，功率開關(guān)重新開通；如此反復(fù)，形成斬波電流波形。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器專用霍爾電流傳感器系統(tǒng)，其特征在于：斬波電流波形形成的步驟具體為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器專用霍爾電流傳感器系統(tǒng)，其特征在于：所述接口與通訊模塊中，提供符合國際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)接口，如三相或多相電源接口，確保與不同型號和規(guī)格的開關(guān)磁阻電機(jī)兼容；電機(jī)接口應(yīng)具備高電流承載能力、低電阻和低電感特性，以減少能量損失和電磁干擾；提供穩(wěn)定的直流或交流電源接口，以滿足控制器的供電需求；支持寬電壓范圍輸入，以適應(yīng)不同國家和地區(qū)的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；提供編碼器接口、溫度傳感器接口等輔助接口，以便接入位置反饋裝置和溫度監(jiān)測設(shè)備，提高系統(tǒng)的控制精度和安全性；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了開關(guān)磁阻電機(jī)控制器專用霍爾電流傳感器系統(tǒng)，具體涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，本發(fā)明通過定制霍爾電流傳感器模塊，采用高導(dǎo)電性、低溫漂材料，實(shí)現(xiàn)高精度電流檢測；零點(diǎn)失調(diào)電壓精確設(shè)置機(jī)制確保了傳感器在多種環(huán)境條件下的穩(wěn)定性能；高精度信號處理模塊集成先進(jìn)的濾波和轉(zhuǎn)換電路，提升信號質(zhì)量；電機(jī)控制算法優(yōu)化模塊實(shí)時(shí)調(diào)整電流波形和換相時(shí)刻，減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高運(yùn)行平穩(wěn)性和效率；接口與通訊模塊支持標(biāo)準(zhǔn)化的電氣接口和Modbus通訊協(xié)議，便于與其他設(shè)備集成和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭華權(quán),趙建培,陳繼亮,崔秀朋,王明君,陳雷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深藍(lán)探索動(dòng)力科技無錫有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6