无刷直流电机高精度采样保护电路设计

时间:2022-03-16来源:佚名

摘要

本文设计了一种高精度采样及保护电路,该电路可以对无刷直流电机工作时的三相电流进行实时采集,以便于控制系统进行闭环控制,并对电机和控制系统快速实施保护。最后通过实验证明了该电路精度高、可靠性好,可以有效的保障控制系统和电机的正常运行。

在无刷直流电机控制系统中,电流采样及保护电路作为其中的一个反馈环节,作用是对电机运行时的电流进行实时检测采集,经过处理后,把电流信号转换为控制系统可以识别的小电压信号,让控制系统可以做出相应的控制和保护动作。由于电机电流是交流电流,因此电流采样及保护电路需要具备整流功能,普通整流电路的核心元件是具有单向导电性能的二极管,通常使用1个、2个或4个二极管组成半波、全波或者桥式整流电路。但二极管在小信号时表现为非线性,这将使整流的波形产生失真(小信号部分),更为严重的是,二极管存在死区电压,在输人信号小于死区电压时,二极管并未导通,因此使输出信号产生严重畸变,引起误差,小信号时这种误差将不可忽略。为了提高精度,文中利用集成运放的放大作用和深度负反馈产生的特性来克服二极管的非线性造成的误差,为某型号无刷直流电机设计了一种可靠性高、精度高的采样保护电路。

1 高精度半波整流电路

整流电路是把正、负交变的电压转换为单极性电压的电路。本文的半波高精度整流电路是在比例放大电路中加入二极管,利用二极管的单向导电性实现正副两半周内引入不同深度的负反馈。按这种思路构成的半波高精度整流电路如图1所示。

图1 半波高精度整流电路

在ui》0期间(0~t1、t2~t3)。当ui还很小时,D1和D2均截止,运放处于开环状态,开环放大倍数很大。因此ui只需稍大,就会使u0‘足够大,且为正值。只要u0’大于0.7 V,就会使D1导通,而D2截止(a点为零电位),因此D1和Rf串联引入了适度的负反馈,这时的电路相当于反相比例放大电路,因此输出为u0=-Rf/R1 * ui。输出u0与输入ui成比例关系,u0与波形-ui的形状相同,但按一定的比例放大或者缩小了,若R1=Rf,则u0=-ui。由以上分析可知,即使输入电压ui小于二极管的起始导通电压,仍有-Rf/R1输出。

在ui《0期间(t1~t2)。当|ui|还很小时,D1和D2均为导通,这时运算放大器处于开环状态,其开环放大倍数很大,因此|ui|只需稍大一些,运放输出u0’就会很大,且为负值,这使二极管D1截止、D2导通,D2的导通给运放引入了深度的负反馈。由于a点电位为零(虚地),故u0’≈-0.7 V;而D1截止,且a点电位为零,故u0=0,即u0端波无波形。整个过程如图2所示。

图2 半波整流波形图

例如假设输入信号的频率为50 Hz,在该频率下运放的开环电压放大倍数为5x104,二极管的起始导通电压为0.5V,则最小整流电压(即输入信号)仅为10μA。也就是说只要输入信号大于10 μA,整流器就进入正常工作状态;而对于普通二极管半波整流器,输入电压必须大于0.5 V(5×105μV)才能正常工作,其输入电压是前者的5万倍,可见该电路大大提高了整流精度。图3为该整流电路的传输特性,它是一条过原点斜率为-Rf/R1的直线。

相关阅读

全光谱照明与健康光环境:超越全光谱的深度解析

在健康人居与智能照明的发展浪潮中,“全光谱照明”一度成为健康光环境的代名词,市场也陷入了“全光谱即健康”的认知误区。但真正的健康光环境,绝非单一的...
2026-04-27
全光谱照明与健康光环境:超越全光谱的深度解析

专业照明必读——为什么游泳场地照明没有GR眩光值标准要求?

最近有学员问我,为什么体育照明标准中的游泳场地标准里没有眩光GR的限值? ↑JGJ153-2016《体育照明设计及检测标准》中的游泳馆场地照明标准值,没有GR值 其实不光是游泳...
2026-05-14
专业照明必读——为什么游泳场地照明没有GR眩光值标准要求?

古建筑夜景亮化要准确地传达建筑的文化内涵

古建筑大致分为真古建筑和仿古建筑。仿古建筑是在现代技术条件下利用现代建筑材料建造仿古建筑的一种风格,可分为中西仿古建筑。中国古代建筑主要有宫殿、塔楼、牌楼、庙宇等...
2022-07-22
古建筑夜景亮化要准确地传达建筑的文化内涵

城市夜景照明应细数六个原则

城市夜景照明 是城市基础设施和城市容貌的重要内容,是城市综合实力的外在表现,一定程度上也代表着一个城市的文化氛围和管理水平。城市夜景照明不仅可以美化城市,展示城市形...
2022-07-15

城市智能照明为人们提供便捷的生活-河南明亮照明

无论是白天还是晚上,灯光对我们的生活和运营造成了很大的影响,城市智能照明也得到了我们的认可。从外部获得的信息80%是根据视觉系统完成的。因此,舒适的自然光环境对每个人...
2022-08-23
城市智能照明为人们提供便捷的生活-河南明亮照明

热销商品

四氟包覆/FEP/PTFE包覆胶O型圈全氟醛FFKMO型圈耐化学腐蚀氟胶

四氟包覆(FEP/PTFE)O型圈及全氟醚(FFKM)O型圈是高性能密封解决方案,专为极端化学环境设计。FEP或PTFE包覆氟橡胶(FKM)芯材的O型圈兼具外层优异的耐化学腐蚀性、抗溶胀性...
5

100%桑蚕丝香云纱饰品发圈发夹口罩眼罩发带腰封直播专拍单拍无效

100%桑蚕丝香云纱饰品系列,精选天然桑蚕丝与非遗香云纱工艺匠心打造,质感柔滑亲肤,光泽雅致,尽显东方韵味。包含发圈、发夹、口罩、眼罩、发带、腰封等多款实用配饰,适...
0.85

日本田岛美工刀工业用重型全钢加厚壁纸刀切割工具刀进口美工刀架

日本田岛美工刀是一款专为工业用途设计的高品质切割工具,采用重型全钢加厚结构,具备卓越的耐用性与稳定性。其刀架由进口优质钢材精工打造,防锈耐磨,可长时间保持锋利...
15.3

氟胶星型密封圈X型圈线径1.78/2.62/3.53/5.33氟橡胶星形圈X-ring

氟胶星型密封圈(X型圈)采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有优异的耐高温、耐油、耐化学腐蚀及耐老化性能,广泛应用于汽车、航空航天、液压系统及高端机械设备中。其独特...
2

大量现货 NBR耐油 密封圈 O型圈 橡胶密封圈

大量现货供应NBR耐油密封圈、O型圈及橡胶密封圈,采用优质丁腈橡胶(NBR)材质,具有优异的耐油性、耐磨性和抗压缩永久变形性能,适用于-30℃至+120℃的工作环境。产品广泛...
1

网站栏目