對于永磁同步電機控制器來說,需要采集的電壓主要有兩個:
1、直流母線電壓:是一個正的電壓
2、相電壓:對于某些算法,比如位置估計,需要采集相電壓
目前常用的方案有兩種:
方案一:電阻+差分采樣方式,具體實現方式是在一個差分放大電路改進的,如下圖所示。通過多個電阻串聯的方式替代原來差分放大電路的電阻,比例關系為Uo=R144/(R118+...+R138)*母線電壓。這種方式的一個優勢是成本低,所以對于目前來說,很多做控制器的都會選擇這種方式。R136的作用是增加運放的輸入電阻(針對電壓跟隨的運放),運放跟隨以后,經過過RC低通濾波電路和鉗位電路后,送到ADC進行采樣。對于這個電路需要注意的是,要根據采集的電壓來計算例如R118-R138的功率,從而確定采用幾個電阻進行串聯,對于電阻來說,最好工作在額定功率的25%以內。
同樣的,也可以用來采集相電壓,具體可以仿照下面的電路進行設計,注意電壓是正弦的,有正有負。
方案二:使用電壓霍爾傳感器
一般使用LV25-P或者LV28-P,采集電壓使用的傳感器為LEM公司的LV28-P,原邊輸入電流為-10~10mA,副邊輸出電流為-25~25mA,且成比例地反映原邊電流的大小。可以根據以下公式計算對應關系,
同樣的,可以設計直流母線電壓和相電壓的采樣電路,這里以相電壓為例,具體電路如下。首先上部分是使用一個3V基準電壓芯片,通過運放調理為+0.75V,下部分電路是電壓霍爾傳感器采樣電路,然后是運放調理電路,對電壓增加了1.5V偏置,使得采集的電壓在0-3V以內,從而送入ADC采樣。對于這個電路可以換另外一種方式,使用電阻分壓+運放跟隨產生+1.65V電路,對電壓霍爾傳感器采樣后面使用差分放大電路,將1.65V偏置加在運放+端,同樣可以實現同樣的功能。
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原文標題:電機控制中的電壓采樣方案
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