CN102135557B - 三相交流测速电机的无延时采样电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相交流测速电机的无延时采样电路，属于三相交流测速电机采样领域。该电路由平方和电路和开方电路组成，所述平方和电路处理三相交流测速电机在某时刻t发出的理想三相交流信号瞬时值a、b、c，得到输出W₁＝(a²+b²+c²)/i，其中i由平方和电路的参数决定；所述开方电路输入为W₁，输出

W₂为电压有效值U的

倍。依照电压与被测对象转速成正比的理论，最终获得转速值。该电路免去采样过程中除必要的A/D转换时间和软件指令执行时间外的所有延时，有效解决了传统三相交流测速电机采样方法中在转速低的情况下，存在较大延时的问题。尤其适用于对调节品质及稳定性要求较高的快速过程控制系统中。

Description

三相交流测速电机的无延时采样电路

所属领域

本发明涉及一种三相交流测速电机的无延时采样电路，属于三相交流测速电机采样领域。

背景技术

三相交流测速电机采样是以电路或软件的形式实现对三相交流测速电机输出信号的采样和处理，得到标准的频率或电压信号，依照频率或电压与被测对象转速成正比的理论，最终获得转速值。

现有的三相交流测速电机采样方法，可以分为测频方式和测电压方式。

测频方式通常将电机相间交流电压整形成脉冲信号，通过测量脉冲信号周期或单位时间内脉冲个数获取转速值。此方法精度较高，但测周期法最少需要一个周期的时间，而直接计数测频法延时也远远大于一个周期，故对于频率低的测量对象必定存在较大延时。

测电压方式通常将电机相间交流信号整流滤波形成直流电压，通过测量电压获取转速值。此方法滤波的时间常数必须远大于交流周期，否则无法达到较理想的滤波效果，因此也引入了较大延时。

上述两种方式都存在较大延时，特别是在转速低、周期长的情况下。在快速过程控制系统中，采样的延时常常成为制约调节品质及稳定性的重要因素。

发明内容

本发明的目的是：为了克服现有三相交流测速电机采样方法中存在较大延时的不足，提出一种三相交流测速电机的无延时采样电路，该电路能实现三相交流测速电机的无延时采样。

本发明的技术方案是：

测速电机在某时刻t发出的理想三相交流信号a、b、c瞬时值分别为：

$a=\sqrt{2}U\cos (\mathrm{wt}+\mathrm{\φ});$

$b=\sqrt{2}U\cos (\mathrm{wt}+\mathrm{\φ}-\frac{2}{3}\mathrm{\π});$

$c=\sqrt{2}U\cos (\mathrm{wt}+\mathrm{\φ}-\frac{4}{3}\mathrm{\π});$

其中，U为电压有效值，w为角频率，φ为初相角。

利用三角公式，它们的平方分别为：

a²＝U²+U²cos(2wt+2φ)；

$b^2=U^2+U^2\cos (2\mathrm{wt}+2\mathrm{\φ}-\frac{4}{3}\mathrm{\π});$

$c^2=U^2+U^2\cos (2\mathrm{wt}+2\mathrm{\φ}-\frac{8}{3}\mathrm{\π});$

将其相加，第二项恰好完全对消为0。即三相交流信号a、b、c瞬时值的平方和等于一个常数：

a²+b²+c²＝3U²

所以： $\sqrt{3}U=\sqrt{a^2+b^2+c^2}$

其中U就是相电压的有效值。

由于

反映了三相交流测速电机的转速，本发明提出的三相交流测速电机的无延时采样电路就是提供一种能即时获得

的电路。

本发明就是根据上述推导，提出一种三相交流测速电机的无延时采样电路，该电路由平方和电路和开方电路组成，所述平方和电路处理三相交流测速电机在某时刻t发出的理想三相交流信号瞬时值a、b、c，得到输出W₁＝(a²+b²+c²)/i，其中i由平方和电路的参数决定；所述开方电路输入为W₁，输出W₂为电压有效值U的

倍。

本发明的有益效果是：本发明提出的三相交流测速电机的无延时采样电路可以根据瞬时值立即取得三相交流测速电机在某时刻t发出的理想三相交流信号的电压有效值U的

倍，免去采样过程中除必要的A/D转换时间和软件指令执行时间外的所有延时。

附图说明

图1是实施例1中三相交流测速电机的无延时采样电路原理图。

图2是实施例2中三相交流测速电机的无延时采样电路原理图。

具体实施方式

实施例1：

参阅图1，本实施例的三相交流测速电机的无延时采样电路，由平方和电路和开方电路组成，所述平方和电路包括3个级连的模拟乘法器AD534，第一、第二、第三模拟乘法器AD534的X₁和Y₁引脚分别与三相交流测速电机的三相交流信号a、b、c连接，3个模拟乘法器AD534的X₂和Y₂引脚均与三相交流测速电机的中线d连接，第三模拟乘法器AD534的OUT引脚与第二模拟乘法器AD534的Z₂引脚连接，将第二模拟乘法器AD534的OUT引脚与第一模拟乘法器AD534的Z₂引脚连接，从第一模拟乘法器AD534的OUT引脚得到输出W₁＝(a²+b²+c²)/10V；所述开方电路为一个模拟乘法器AD534，从平方和电路得到的输出W₁＝(a²+b²+c²)/10V连接到该模拟乘法器AD534的Z₂引脚，将该模拟乘法器AD534的X₁、Y₂和OUT引脚相连，得到输出

W₂为电压有效值U的

倍。

实施例2：

参阅图2，本实施例的三相交流测速电机的无延时采样电路，由平方和电路和开方电路组成，所述平方和电路包括3个级连的模拟乘法器AD734，第一、第二、第三模拟乘法器AD734的X₁和Y₁引脚分别与三相交流测速电机的三相交流信号a、b、c连接，3个模拟乘法器AD734的X₂和Y₂引脚均与三相交流测速电机的中线d连接，第三模拟乘法器AD734的W引脚与第二模拟乘法器AD734的Z₂引脚连接，将第二模拟乘法器AD734的W引脚与第一模拟乘法器AD734的Z₂引脚连接，从第一模拟乘法器AD734的W引脚得到输出W₁＝(a²+b²+c²)/10V；所述开方电路为一个模拟乘法器AD734，从平方和电路得到的输出W₁＝(a²+b²+c²)/10V连接到该模拟乘法器AD734的Z₂引脚，将该模拟乘法器AD734的X₁、Y₂和W引脚相连，得到输出

W₂为电压有效值U的

倍。

Claims (3)

1.一种三相交流测速电机的无延时采样电路，该电路由平方和电路和开方电路组成，所述平方和电路处理三相交流测速电机在某时刻t发出的理想三相交流信号瞬时值a、b、c，得到输出W₁＝(a²+b²+c²)/i，其中i由平方和电路的参数决定；所述开方电路输入为W₁，输出

W₂为电压有效值U的倍。

2.一种如权利要求1所述的三相交流测速电机的无延时采样电路，其特征在于，所述的平方和电路包括3个级连的模拟乘法器AD534，第一、第二、第三模拟乘法器AD534的X₁和Y₁引脚分别与三相交流测速电机的三相交流信号a、b、c连接，3个模拟乘法器AD534的X₂和Y₂引脚均与三相交流测速电机的中线d连接，第三模拟乘法器AD534的OUT引脚与第二模拟乘法器AD534的Z₂引脚连接，将第二模拟乘法器AD534的OUT引脚与第一模拟乘法器AD534的Z₂引脚连接，从第一模拟乘法器AD534的OUT引脚得到输出W₁＝(a²+b²+c²)/10V；所述的开方电路为一个模拟乘法器AD534，从平方和电路得到的输出W₁＝(a²+b²+c²)/10V连接到开方电路的模拟乘法器AD534的Z₂引脚，将开方电路的模拟乘法器AD534的X₁、Y₂和OUT引脚相连，得到输出 $W_2=\sqrt{a^2+b^2+c^2}.$

3.一种如权利要求1所述的三相交流测速电机的无延时采样电路，其特征在于，所述平方和电路包括3个级连的模拟乘法器AD734，第一、第二、第三模拟乘法器AD734的X₁和Y₁引脚分别与三相交流测速电机的三相交流信号a、b、c连接，3个模拟乘法器AD734的X₂和Y₂引脚均与三相交流测速电机的中线d连接，第三模拟乘法器AD734的W引脚与第二模拟乘法器AD734的Z₂引脚连接，将第二模拟乘法器AD734的W引脚与第一模拟乘法器AD734的Z₂引脚连接，从第一模拟乘法器AD734的W引脚得到输出W₁＝(a²+b²+c²)/10V；所述开方电路为一个模拟乘法器AD734，从平方和电路得到的输出W₁＝(a²+b²+c²)/10V连接到开方电路的模拟乘法器AD734的Z₂引脚，将开方电路的模拟乘法器AD734的X₁、Y₂和W引脚相连，得到输出

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