电机控制系统、电流采样方法和电机控制方法与流程

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种电机控制系统、电流采样方法和电机控制方法。

背景技术：

1、无刷永磁电机是一种进行驱动的支撑设备。在控制电机时，需要采集电机三相线圈相电流实现电机的pwm调制控制。单电阻电流采样是一种常用的低成本采集方法。现有技术中，直接对采样电阻进行采样，采样过程容易受到电机运行等因素的干扰，导致采样结果出现误差，无法实现低噪音的电机控制。

2、另外，单电阻采样需要在一个pwm周期内进行两次采样，然后通过三相电流重构得到三相电流。每次采样都需要进行占空比移相，预留一定的窗口时间来完成采样信号的ad转换，然后触发下一相pwm控制信号，再加上各相pwm控制信号的两个互补信号需要设置死区时间间隔，这使得pwm控制信号频率受限无法提高，并存在电流畸变过大的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种电机控制系统、电流采样方法和电机控制方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电机控制系统，包括：控制单元、驱动单元、单电阻采样单元和保持单元；

3、所述驱动单元连接在直流母线和电机之间，将直流母线电流转换为三相电流，以驱动电机；

4、所述单电阻采样单元连接所述驱动单元，用于采样流经所述驱动单元的直流母线电流，得到采样电流信号；

5、所述保持单元与所述单电阻采样单元接通，获取所述采样电流信号并进行保持；

6、所述控制单元连接所述保持单元和所述驱动单元，用于控制所述驱动单元的不同状态以调制电机的三相电流，以及在所述保持单元完成对所述采样电流信号的保持后，断开所述保持单元与所述单电阻采样单元的连接，从所述保持单元对被保持的采样电流信号进行ad转换，从而得到电机的三相电流值。

7、进一步地，还包括：连接在所述单电阻采样单元和所述保持单元之间的开关单元；

8、所述控制单元连接所述开关单元，通过控制所述开关单元的开关来接通或断开所述保持单元与所述单电阻采样单元的连接。

9、进一步地，所述保持单元包括滤波电路、电压跟随器和储能电容；

10、所述电压跟随器的同相输入端连接所述单电阻采样单元、并通过所述储能电容接地；所述电压跟随器的输出端通过所述滤波电路连接所述控制单元；

11、所述储能电容存储所述采样电流信号，经过所述电压跟随器和所述滤波电路后输出所述被保持的采样电流信号。

12、进一步地，所述单电阻采样单元包括采样电阻和差分放大电路；

13、所述驱动单元通过所述采样电阻接地；所述差分放大电路连接所述采样电阻和所述保持单元，获取所述采样电阻两端的分压后进行差分放大处理，得到所述采样电流信号。

14、进一步地，所述驱动单元为三相全桥式逆变电路，包括第一相上桥臂、第一相下桥臂、第二相上桥臂、第二相下桥臂、第三相上桥臂和第三相下桥臂；

15、所述第一相上桥臂连接所述第一相下桥臂的一端还连接电机的第一端，所述第二相上桥臂连接所述第二相下桥臂的一端还连接电机的第二端，所述第三相上桥臂连接所述第三相下桥臂的一端还连接电机的第三端；

16、各个上桥臂的另一端均连接直流母线，各个下桥臂的另一端均通过所述单电阻采样单元接地；

17、各个桥臂的控制端连接所述控制单元，分别从所述控制单元接收对应的控制信号，以使所述驱动单元切换至对应的状态。

18、进一步地，所述不同状态包括初始状态、第一状态、第二状态和第三状态；

19、所述初始状态为：所有第一桥臂断开，所有第二桥臂导通；

20、所述第一状态为：第一相第一桥臂、第二相第二桥臂和第三相第二桥臂导通，其他桥臂断开；

21、所述第二状态为：第一相第一桥臂、第二相第一桥臂和第三相第二桥臂导通，其他桥臂断开；

22、所述第三状态为：所有第二桥臂断开，所有第一桥臂导通；

23、其中，当第一桥臂为上桥臂时，第二桥臂为下桥臂；当第一桥臂为下桥臂时，第二桥臂为上桥臂。

24、进一步地，还包括：连接在所述控制单元和所述驱动单元之间的信号放大单元，用于放大所述控制单元输送给所述驱动单元的控制信号。

25、还提供一种基于单电阻电流采样保持的电流采样方法，应用于上述任一项所述的电机控制系统，其中，控制单元控制驱动单元依次切换至初始状态、第一状态、第二状态和第三状态；该方法包括以下步骤：

26、在所述驱动单元切换至第一状态后且切换到第二状态之前，控制所述保持单元接通所述单电阻采样单元，对所述单电阻采样单元得到的采样电流信号完成第一次保持；

27、在第一次保持完成后断开所述保持单元与所述单电阻采样单元，从所述保持单元对被保持的采样电流信号进行第一次ad转换，得到第一采样电流；

28、在所述驱动单元切换至第二状态后且切换至第三状态之前，则控制所述保持单元接通所述单电阻采样单元，对所述单电阻采样单元得到的采样电流信号完成第二次保持；

29、在第二次保持完成后断开所述保持单元与所述单电阻采样单元，从所述保持单元对被保持的采样电流信号进行第二次ad转换，得到第二采样电流；

30、根据所述第一采样电流和所述第二采样电流得到电机的三相电流值。

31、进一步地，驱动单元开始切换至第三状态的时刻与成功切换至第一状态的时刻的差值大于等于第一次保持所需时间、第一次ad转换所需时间和第二次保持所需时间之和。

32、还提供一种基于单电阻电流采样保持的电机控制方法，包括以下步骤：

33、控制单元在当前pwm周期内向驱动单元发送pwm控制信号，控制驱动单元依次切换至初始状态、第一状态、第二状态和第三状态，然后从所述第三状态依次切换至所述初始状态；

34、在控制驱动单元的过程中，所述控制单元执行如上述任一项所述的基于单电阻电流采样保持的电流采样方法，得到所述驱动单元为电机提供的三相电流值；

35、所述控制单元根据所述三相电流值调节下一pwm周期的pwm控制信号，从而调节所述电机的运行。

36、实施本发明具有以下有益效果：通过保持单元对单电阻采样单元得到的采样电流信号进行保持，可以在ad转换过程中保持信号不变，使得采样结果更加稳定准确，能够降低电机控制的噪音。在完成对采样电流信号的保持后，断开保持单元与单电阻采样单元的连接，在ad转换期间不受电机运行情况的影响，从而能够减小占空比移相时间，减小了电流畸变，还可以提高pwm控制信号频率。

技术特征：

1.一种电机控制系统，其特征在于，包括：控制单元、驱动单元、单电阻采样单元和保持单元；

2.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，还包括：连接在所述单电阻采样单元和所述保持单元之间的开关单元；

3.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述保持单元包括滤波电路、电压跟随器和储能电容；

4.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述单电阻采样单元包括采样电阻和差分放大电路；

5.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述驱动单元为三相全桥式逆变电路，包括第一相上桥臂、第一相下桥臂、第二相上桥臂、第二相下桥臂、第三相上桥臂和第三相下桥臂；

6.根据权利要求5所述的电机控制系统，其特征在于，所述不同状态包括初始状态、第一状态、第二状态和第三状态；

7.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，还包括：连接在所述控制单元和所述驱动单元之间的信号放大单元，用于放大所述控制单元输送给所述驱动单元的控制信号。

8.一种基于单电阻电流采样保持的电流采样方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的电机控制系统，其中，控制单元控制驱动单元依次切换至初始状态、第一状态、第二状态和第三状态；该方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的基于单电阻电流采样保持的电流采样方法，其特征在于，驱动单元开始切换至第三状态的时刻与成功切换至第一状态的时刻的差值大于等于第一次保持所需时间、第一次ad转换所需时间和第二次保持所需时间之和。

10.一种基于单电阻电流采样保持的电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及电机控制系统、电流采样方法和电机控制方法。该系统包括控制单元、驱动单元、单电阻采样单元和保持单元。驱动单元将直流母线电流转换为三相电流驱动电机。单电阻采样单元采样得到采样电流信号。保持单元获取采样电流信号并进行保持，在AD转换过程中保持信号不变，使得采样结果更加稳定准确，降低电机控制的噪音。控制单元控制驱动单元的不同状态以调制三相电流，以及在保持单元完成对采样电流信号的保持后，断开保持单元与单电阻采样单元，对被保持的采样电流信号进行AD转换，得到电机的三相电流值，在转换期间不受电机运行影响，能够减小占空比移相时间，减小电流畸变，还提高PWM控制信号频率。

技术研发人员：谭均必,李思宁,江龙辉,石宇
受保护的技术使用者：深圳拓邦股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/13