电流采集装置及方法与流程

本发明涉及电路采集，具体地说是一种电流采集装置及方法。

背景技术：

1、驱动电机时采集相电流的精度好坏对于foc控制精度是至关重要的，目前大功率电机常用的电流采集方法是采用霍尔互感器作为硬件采集模块，小功率的电机一般用电阻采样法进行电流采集，一般在大功率电机时并不关注小电流的精度，而在小功率电机控制时小电流精度的好坏很大的影响了电机运动性能，采用电阻采样时由于偏置电压不稳定和mos开关噪声导致电流采集的不稳定性。

2、故如何提高电流采集的准确性，同时保障电机运行的可靠性是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的技术任务是提供一种电流采集装置及方法，来解决如何提高电流采集的准确性，同时保障电机运行的可靠性的问题。

2、本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种电流采集装置，该装置包括mcu、u相、v相及w相，mcu分别电连接u相、v相及w相；u相、v相及w相分别部署电路采集单元一、电流采集单元二、运放单元一以及运放模块二，电流采集单元一电连接运放单元一；电流采集单元二电连接运放单元二；mcu将采集到的电流采集单元一和电流采集单元二中电流值分别通过对应的运放单元一和运放单元二的增益倍数和分压系数转换成真正的电流值，并通过对比每一相的电流差值，获取电流差值最大的一相电流值，利用另外两相的数据获取理想电流值，再通过加权平均法预估当前时刻电流差值最大的一相电流的最大值。

3、作为优选，所述电流采集单元一使用电阻低端采样相电流；运放单元一为电流采集单元一提供偏置电压、放大及滤波的作用。

4、作为优选，所述电流采集单元二采用霍尔传感器采样相电流；运放单元二为电流采样单元提供滤波分压的作用。

5、更优地，所述电路采集单元一或电流采集单元二采集电流时，情况如下：

6、①、当电流值小于设定阈值时，将该电流定义为小电流，小电流时采用采集单元一采集电流；

7、②、当电流值不小于设定阈值时，将该电流定义为大电流，大电流时采用采集单元二采集电流。

8、更优地，小电流时，采用加权平均法预估当前时刻电流差值最大的一相电流的最大值公式如下：

9、

10、其中，ia为u相电流计算值；为电阻采样传感器的真实电流值；ib为v相电流值；ic为w相电流值；k1为加权系数，取值为0.65；k2为加权系数，取值为0.35。

11、更优地，大电流时，采用加权平均法预估当前时刻电流差值最大的一相电流的最大值公式如下：

12、

13、其中，ia为u相电流计算值；为霍尔电流采样传感器的真实电流值；ib为v相电流值；ic为w相电流值；k1为加权系数，取值为0.65；k2为加权系数，取值为0.35。

14、一种电流采集方法，该方法是mcu将采集到的电流采集单元一和电流采集单元二中电流值分别通过对应的运放单元一和运放单元二的增益倍数和分压系数转换成真正的电流值，并通过对比每一相的电流差值，获取电流差值最大的一相电流值，利用另外两相的数据获取理想电流值，再通过加权平均法预估当前时刻电流差值最大的一相电流的最大值。

15、作为优选，该方法具体如下：

16、采集同一相两个电流值；

17、比较每一相两个电流值的差值，查找电流值差值最大的一相；

18、判断电流值是否大于设定阈值：

19、若是，则采用大电流加权平均算法；

20、若否，则采用小电流加权平均算法。

21、更优地，大电流加权平均算法公式如下：

22、

23、其中，ia为u相电流计算值；为电阻采样传感器的真实电流值；ib为v相电流值；ic为w相电流值；k1为加权系数，取值为0.65；k2为加权系数，取值为0.35。

24、更优地，小电流加权平均算法公式如下：

25、

26、其中，ia为u相电流计算值；为霍尔电流采样传感器的真实电流值；ib为v相电流值；ic为w相电流值；k1为加权系数，取值为0.65；k2为加权系数，取值为0.35。

27、本发明的电流采集装置及方法具有以下优点：

28、(一)本发明通过加权平均算法可以进一步提高电流采集的准确性；

29、(二)本发明在u相、v相和w相分别部署了电流采集单元一和电流采集单元二，即使当某一相电流采集失效时，其他两相的电流采集单元一和电流采集单元二也能够正常工作，使电机能够正常运行，增加了电机运行的稳定性；

30、(三)由于在小电流和大电流时采样电阻和霍尔电流传感器精度不一，所以在小电流时，更相信电阻采样得出的电流值，在大电流时，由于温度灰尘等不定因素，电阻采样的电流值有可能不准确，所以更相信霍尔传感器采样的电流值；本发明在u相、v相和w相分别部署了电流采集单元一和电流采集单元二，小电流时采用电流采集单元一采集的电流，大电流时采用电流采集单元二采集的电流，大大提高了电流采集的精准性；

31、(四)本发明提供了简单高效的电流采集，并兼具准确性、快速性及抗干扰性的优点。

32、故本发明具有设计合理、结构简单、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。

技术特征：

1.一种电流采集装置，其特征在于，该装置包括mcu、u相、v相及w相，mcu分别电连接u相、v相及w相；u相、v相及w相分别部署电路采集单元一、电流采集单元二、运放单元一以及运放模块二，电流采集单元一电连接运放单元一；电流采集单元二电连接运放单元二；mcu将采集到的电流采集单元一和电流采集单元二中电流值分别通过对应的运放单元一和运放单元二的增益倍数和分压系数转换成真正的电流值，并通过对比每一相的电流差值，获取电流差值最大的一相电流值，利用另外两相的数据获取理想电流值，再通过加权平均法预估当前时刻电流差值最大的一相电流的最大值。

2.根据权利要求1所述的电流采集装置，其特征在于，所述电流采集单元一使用电阻低端采样相电流；运放单元一为电流采集单元一提供偏置电压、放大及滤波的作用。

3.根据权利要求1所述的电流采集装置，其特征在于，所述电流采集单元二采用霍尔传感器采样相电流；运放单元二为电流采样单元提供滤波分压的作用。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电流采集装置，其特征在于，所述电路采集单元一或电流采集单元二采集电流时，情况如下：

5.根据权利要求4所述的电流采集装置，其特征在于，小电流时，采用加权平均法预估当前时刻电流差值最大的一相电流的最大值公式如下：

6.根据权利要求5所述的电流采集装置，其特征在于，大电流时，采用加权平均法预估当前时刻电流差值最大的一相电流的最大值公式如下：

7.一种电流采集方法，其特征在于，该方法是mcu将采集到的电流采集单元一和电流采集单元二中电流值分别通过对应的运放单元一和运放单元二的增益倍数和分压系数转换成真正的电流值，并通过对比每一相的电流差值，获取电流差值最大的一相电流值，利用另外两相的数据获取理想电流值，再通过加权平均法预估当前时刻电流差值最大的一相电流的最大值。

8.根据权利要求7所述的电流采集方法，其特征在于，该方法具体如下：

9.根据权利要求8所述的电流采集方法，其特征在于，大电流加权平均算法公式如下：

10.根据权利要求8所述的电流采集方法，其特征在于，小电流加权平均算法公式如下：

技术总结
本发明公开了电流采集装置及方法，属于电流采集技术领域，本发明要解决的技术问题为如何提高电流采集的准确性，同时保障电机运行的可靠性，采用的技术方案为：包括MCU、U相、V相及W相，MCU分别电连接U相、V相及W相；U相、V相及W相分别部署电路采集单元一、电流采集单元二、运放单元一以及运放模块二，电流采集单元一电连接运放单元一；MCU将采集到的电流采集单元一和电流采集单元二中电流值分别通过对应的运放单元一和运放单元二的增益倍数和分压系数转换成真正的电流值，并通过对比每一相的电流差值，获取电流差值最大的一相电流值，利用另外两相的数据获取理想电流值，再通过加权平均法预估当前时刻电流差值最大的一相电流的最大值。

技术研发人员：娄本山
受保护的技术使用者：山东新一代信息产业技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13