一種大功率永磁無(wú)刷直流電機(jī)的限流保護(hù)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)刷直流電機(jī)控制領(lǐng)域，設(shè)及一種大功率永磁無(wú)刷直流電機(jī)的限流保 護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 無(wú)刷直流電機(jī)具有運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好、可靠性高等特性優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、 航海等眾多領(lǐng)域，均可使用大功率無(wú)刷直流電機(jī)作為推進(jìn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0003] 大功率無(wú)刷直流電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的額定電流比較大，如果控制系統(tǒng)電流保護(hù)電路不 可靠，可能損壞驅(qū)動(dòng)逆變電路和電機(jī)本體，造成控制系統(tǒng)無(wú)法正常工作等嚴(yán)重后果。由此可 見(jiàn)，大功率永磁無(wú)刷直流電機(jī)的限流保護(hù)裝置對(duì)于整個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)特別重要。
[0004] 現(xiàn)有常用的電流檢測(cè)電路基本直接采樣電機(jī)電流，而由于無(wú)刷直流電機(jī)采用電子 換相，在運(yùn)行過(guò)程中不可避免的存在換相脈動(dòng)和PWM調(diào)制脈動(dòng)，其電流存在尖峰波動(dòng)和高 頻干擾，實(shí)際電流與理想方波波形有較大差距，使得現(xiàn)有運(yùn)些直接檢測(cè)電機(jī)電流的電路存 在精度低，延時(shí)、可靠性低、功耗大等問(wèn)題，不能給整個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)提供很好的電流檢測(cè) 和限流保護(hù)措施。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)00引要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006] 為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種大功率永磁無(wú)刷直流電機(jī)的限流 保護(hù)裝置。
[0007] 技術(shù)方案
[0008] 一種大功率永磁無(wú)刷直流電機(jī)的限流保護(hù)裝置，其特征在于包括高精度相電流半 波整流電路、相電流求取電路、限流電壓產(chǎn)生電路和限流信號(hào)產(chǎn)生電路；所述高精度相電流 半波整流電路包括霍爾傳感器、第一求和電路1、反相電路、半波整流電路；所述相電流求 取電路包括第二求和電路2、限幅濾波電路；所述限流信號(hào)產(chǎn)生電路為比較器及其偏置電 路；連接關(guān)系為：霍爾電流傳感器A的輸入端為A相電流，霍爾電流傳感器C的輸入端為C 相電流，兩個(gè)霍爾電流傳感器的輸出端并行輸入到第一求和電路1，第一求和電路1的輸出 端連接在反相電路的輸入端，霍爾電流傳感器A輸出端、霍爾電流傳感器C輸出端與反相 電路的輸出端分別輸入到第一半波整流電路1、第二半波整流電路2和第=半波整流電路 3中，=個(gè)半波整流電路的輸出并行連接到第二求和電路2的輸入端，求和電路輸出端與限 幅濾波電路的輸入端相連，限幅濾波電路的輸出端一共有=路，其中一路輸入到比較器及 其偏置電路，另外兩路作為采樣電流，比較器及其偏置電路的另一個(gè)輸入端連接限流電壓 產(chǎn)生電路的輸出端；工作過(guò)程：電機(jī)A相和C相電流信號(hào)經(jīng)過(guò)精密霍爾電流傳感器可W線 性轉(zhuǎn)換為0-4V小電壓信號(hào)，通過(guò)加法電路1和反相電路，輸出為電機(jī)中除去A相和C相兩 相外的另外一相經(jīng)過(guò)霍爾電流傳感器轉(zhuǎn)換的0-4V小電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)第一半波整流電路1、 第二半波整流電路2和第=半波整流電路3,輸出3路半波電壓信號(hào)，再并行輸入到第二求 和電路2中，經(jīng)過(guò)限幅濾波電路，可得到波動(dòng)較小、近似于一條直線的實(shí)時(shí)反映電機(jī)電流的 檢測(cè)信號(hào)，該信號(hào)與限流電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的限流電壓并行輸入到限流信號(hào)產(chǎn)生電路，限 流電壓產(chǎn)生電路的限流電壓信號(hào)與電機(jī)實(shí)時(shí)電流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較產(chǎn)生限流信號(hào)，當(dāng)電機(jī) 電流處于正常范圍內(nèi)時(shí)，限流信號(hào)為高電平；當(dāng)電機(jī)電流過(guò)大或工作異常時(shí)，限流信號(hào)為低 電平，此時(shí)電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行限流處理。
[0009] 所述高精度相電流半波整流電路包括運(yùn)算放大器U7B、運(yùn)算放大器U6B、運(yùn)算放大 器U7A、運(yùn)算放大器U6A、電阻R77、電阻R80、電阻R81、電阻R82、電阻R83、電阻R84、電阻 R85、電阻R86、電阻R87、電阻R88、電阻R89、二極管V3、二極管V4、二極管V5、二極管V6、二 極管V7、二極管V8、電容C84和電容C85 ;連接關(guān)系為：inputJJl和i噸ut_Wl是霍爾電流 傳感器對(duì)其中兩相電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)，分別通過(guò)電阻R88、電容C84和電阻R89、電容 C85接地；兩相電流轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)i噸UtJJl和i噸ut_Wl分別通過(guò)電阻R84和電阻R85接 到運(yùn)算放大器U6A的正端，將運(yùn)算放大器U6A的正端接地，運(yùn)算放大器U6A的輸出端通過(guò)電 阻R81與其負(fù)端相接，輸出信號(hào)為電機(jī)除去inputJJl和input_Wl兩相外的另外一相電流 經(jīng)霍爾電流傳感器轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)input_Vl;inputJJl、input_Vl和input_Wl信號(hào)分別通 過(guò)電阻R86、電阻R80和電阻R87接到運(yùn)算放大器U7B、運(yùn)算放大器U她和運(yùn)算放大器U7A的 負(fù)端，運(yùn)算放大器U7B、運(yùn)算放大器U6B和運(yùn)算放大器U7A的正端接地，運(yùn)算放大器U7B、運(yùn) 算放大器U6B和運(yùn)算放大器U7A的輸出端與負(fù)端之間分別用快恢復(fù)二極管V7、快恢復(fù)二極 管V4和快恢復(fù)二極管V8相連，再分別連接快恢復(fù)二極管V5、快恢復(fù)二極管V3和快恢復(fù)二 極管V6,輸出為經(jīng)過(guò)高精度半波整流、幅值為0-4V、相位相差120°的電流信號(hào)a、電流信號(hào) b和電流信號(hào)C，在電流信號(hào)a、電流信號(hào)b、電流信號(hào)C和運(yùn)算放大器U7B、運(yùn)算放大器U6B 和運(yùn)算放大器U7A的負(fù)端通過(guò)電阻R82、電阻R77和電阻R83連接。
[0010] 所述相電流求取電路包括運(yùn)算放大器U3A、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R10、電 阻R59、電阻R60、電阻R63、電阻R74、電容C80、二極管Vl和二極管V2 ;連接關(guān)系為：電流信 號(hào)曰、電流信號(hào)b和電流信號(hào)C分別通過(guò)電阻R6、電阻R7和電阻R8與運(yùn)算放大器U3A的負(fù) 端相連，運(yùn)算放大器U3A的正端接地，其輸出端與負(fù)端之間串聯(lián)有一個(gè)電阻R74,輸出信號(hào) out為電機(jī)電流的檢測(cè)信號(hào)，out信號(hào)通過(guò)二極管V2、電容C80與地相接，通過(guò)二極管Vl與 AV孤相接，然后連接電阻R59、電阻R60輸出信號(hào)ADCINA2和ADCINA3。
[0011] 所述限流電壓產(chǎn)生電路包括S端可調(diào)分流基準(zhǔn)電源化431、電阻R72、電阻R75、電 位器R73 ;連接關(guān)系為：S端可調(diào)分流基準(zhǔn)電源化431的Vin引腳通過(guò)電阻R72與+15V電 源相接，Vout引腳通過(guò)電阻R75與地相接，Vin引腳與Vout引腳連接一個(gè)電阻R73,輸出信 號(hào)與Vout引腳連接；通過(guò)合理配置電阻R73、電阻R75和電阻R72,將限流電壓設(shè)置為3V。
[0012] 所述限流信號(hào)產(chǎn)生電路包括運(yùn)算放大器U1B、電阻R58、電阻R62、電阻R64、電阻 R65、電容C82 ;連接關(guān)系為：輸入信號(hào)Xianliu與運(yùn)算放大器UlB的正端串聯(lián)一個(gè)電阻R65， 輸入信號(hào)out與運(yùn)算放大器UlB的負(fù)端串聯(lián)一個(gè)電阻R64,out與地之間串聯(lián)一個(gè)電容C82， 運(yùn)算放大器UlB的輸出端與正端之間串聯(lián)一個(gè)大阻值電阻R62,輸出信號(hào)98為限流信號(hào)。
[0013] 有益效果
[0014] 本發(fā)明提出的一種大功率永磁無(wú)刷直流電機(jī)的限流保護(hù)裝置，inputJJl和 input_Wl是霍爾電流傳感器將電機(jī)中的U、W兩相大電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成0-4V的小電壓信號(hào)，經(jīng) 過(guò)RC濾波電路、加法反相電路，得到電機(jī)V相小電壓信號(hào)input_Vl，再經(jīng)過(guò)高精度半波整流 電路、求和反相電路，得到近似于一條直線的實(shí)時(shí)反映電機(jī)電流的檢測(cè)信號(hào)out,通過(guò)限幅 電路和濾波電路，可W將其幅值限定在MCU處理器A/D接口可W接受的范圍為0-3. 3V之間 的信號(hào)ADCINA2和ADCINA3，實(shí)現(xiàn)在無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)MCU控制器中對(duì)電機(jī)實(shí)時(shí)相電流 進(jìn)行精確采樣。限流電壓產(chǎn)生電路提供系統(tǒng)所需的限流電壓Xianliu,通過(guò)比較電機(jī)實(shí)時(shí)電 流檢測(cè)信號(hào)out與限流電壓Xianliu,產(chǎn)生限流信號(hào)。本發(fā)明采用高精度相電流檢測(cè)電路， 提高了檢測(cè)電機(jī)電流精度，延時(shí)小，同時(shí)改善了系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力和電磁兼容性；限流電壓產(chǎn) 生電路、限流信號(hào)產(chǎn)生電路能夠準(zhǔn)確及時(shí)地處理電機(jī)的異常工作情況，提高了系統(tǒng)工作的 可靠性和穩(wěn)定性。
[0015] 本發(fā)明采用高精度相電流檢測(cè)電路，提高了檢測(cè)電機(jī)電流精度，延時(shí)較小，同時(shí)改 善了系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)