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  • 怎么提高電機電流采集電路抗干擾能力
    • 發(fā)布時間:2020-07-29 18:11:16
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    怎么提高電機電流采集電路抗干擾能力
    電機相電流的采樣對于FOC控制來說是不可或缺的,在設(shè)計電機控制電路時,為了能夠準確的采樣到電機繞組中的電流值,需要提高電流采集的抗干擾能力。那么如何保證我們的設(shè)計是合理的,小編帶大家探討下電機電流采集電路的三個基本要素。
    一、引言
    由于電機的寬范圍調(diào)速以電機自身不能獲得理想的正弦氣隙磁場,導致在系統(tǒng)控制時采樣的相電流含有不規(guī)則的高次諧波和隨機干擾,再加上電流采樣電路的不穩(wěn)定性和A/D轉(zhuǎn)換單元偏差的存在,更是加大了及高速特性,加上實際采樣到的電流誤差。
    眾所周知,電流的采樣對電機矢量控制是非常重要的。電流采樣方式主要有3種。
    電機電流采集電路抗干擾能力
    表1.1 電流采樣方式
    對于大部分電機應(yīng)用,采用雙電阻相電流采樣的方法具有一定的優(yōu)勢,所以小編這里重點和大家探討下雙電阻方式下,如何提高相電流采樣的抗干擾能力。
    二、抗干擾設(shè)計
    1、采樣電阻
    采樣電阻是基本的電阻元器件,同時其參數(shù)的選擇對采樣精確度也是重要的影響因素。
    電機控制器對電機的其中兩相電流通過采樣電阻進行采樣,如圖1所示,從采樣電阻上獲取的電壓信號經(jīng)過電壓偏置和放大,輸入到微處理器的A/D單元,從而得到其中兩相電流,再根據(jù)基爾霍夫定律,三相電流矢量和為0,推算出第三相的電流的值。
    電機電流采集電路抗干擾能力
    圖1 雙電阻采樣
    對于320V供電空調(diào)壓縮機,電機內(nèi)阻0.2Ω,如果采樣電阻合適,則對回路沒有什么影響。如果采樣電阻的阻值過大,會引起電壓的損耗,使能量效率變低,較大的阻值會使負載電壓發(fā)生偏移,產(chǎn)生電磁干擾,產(chǎn)生系統(tǒng)對噪聲敏感的問題。當確定好阻值后還需要考慮電阻的穩(wěn)定性能和阻值誤差。
    2、運放設(shè)計
    在電機的電路設(shè)計過程中需著重考慮運放電路的設(shè)計,下面為相電流采樣電路的設(shè)計說明。本文中采用的是ON公司的NCV20034汽車級運放芯片,擁有高達7MHz的增益帶寬,集成4路獨立運放于一身。
    運放芯片本身對共模干擾有抵抗作用,而在差模干擾的抵抗作用稍弱,所以設(shè)計的時候要著重提高差分線上的差模抗干擾能力。如圖2所示,C2電容就是為了提高抗差模干擾能力。差分線上的電阻(R34、R35)和反饋電阻(R39)應(yīng)使用高精度的電阻,使得理論計算得到的參數(shù)是準確可靠的。然后與運放的輸出連接的AD口引腳上并連一個RC電路濾掉高次諧波干擾和隨機脈沖干擾,從而提升抗干擾能力。
    電機電流采集電路抗干擾能力
    圖2電流測量
    3、PCB布置
    為了能夠準確的采樣電流,應(yīng)將運放芯片在PCB上的位置盡量靠近采樣電阻,同時又要使運放芯片不能遠離MCU,運放的地和MCU的地應(yīng)該盡量靠攏。如圖3所示,采樣電阻(R98、R99、R100)兩端走差分線到運放的同相和反相端口,差分線應(yīng)等距并且盡量短,以避免其他的干擾產(chǎn)生。壓縮機涉及到高壓和低壓部分,在布局電流地的時候,應(yīng)使大電流地和小電流地能很好的單點隔離。
    電機電流采集電路抗干擾能力
    圖3運放差分走線
    以上經(jīng)過硬件濾波后,如圖4所示,3相電流波形得到顯著的優(yōu)化。
    電機電流采集電路抗干擾能力
    圖4三相電流波形
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