马达控制三相变频器中相电流Shunt 检测电路设计

2015-04-08 13:33:54   来源:eechina   

关键字: 马达控制  三相变频器  相电流  Shunt  检测电路

概述

磁场定向控制算法(FOC, Field Oriented Control)通过一系列的前向Clarke运算和Park运算将检测 得到交流电机的三相相电流处理,间接得到转矩分量和磁通分量,经过经典的PI算法对其进行精确控制, 从而保证电机能以最佳的扭矩高效运行,实现精确的速度变化控制,算法框图如图1。由此可知,相电流 检测的精度是决定整个电机控制性能的一个重要因素。一般来说,相电流检测共有闭环霍尔,Shunt电阻, 开环霍尔三种方式。Shunt电阻因其精度较高(全温范围校正后精度2%至5%),成本低而得到广泛应用。

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图1 磁场定向控制算法框图

1 Shunt 电流检测电路设计

常用的Shunt电流检测电路如图2所示。Shunt电阻将电机的相电流转化为相电压,经过RC低通滤波,偏 置电压预置之后经过运放放大,输出给MCU(如TI的C28xx系列)内部12bit ADC。

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图2 常用Shunt电阻电流检测电路原理图

对于RC低通滤波部分,该滤波器可显着减小功率部分的开关噪声,提高相电流检测精度。但是该滤 波器并不能采用高阶滤波器,一是成本考虑,二是高阶滤波器虽然衰减效果更好,但是滤波器群延时也相 应显著增加,限制了可检测相电流的最小PWM占空比,降低FOC系统控制精度,一般来说,滤波电路不 宜高于2阶,RC常数取在100ns到200ns之间。

因为相电流方向可正可负,所以Shunt电压也带有极性,而一般MCU内部ADC并非双极性ADC,所以在滤波电路之后有一个电阻分压偏置电路将电压转化为单极性。经过一级放大器之后得到动态范围扩展至 电源轨的信号,以提高信噪比。
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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0408/article_11314.html
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