CN111426868A - 一种控制器电流采样系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制器电流采样系统，包括：通道选择模块、电流采样调理模块、控制模块；通道选择模块包括三个通道选择子模块；电流采样调理模块包括三个电流采样调理电路；每个通道选择子模块的输入分别连接三相电流信号和基准信号；每个通道选择子模块的输出连接对应的电流采样调理电路的输入；控制模块对通道选择模块的通道选通进行控制，以及收集电流采样调理模块输出的三相电流采样信号来实现对电机的控制。可以实现电路的自由切换和不同组合，当采样系统一路异常时，可通过通道选择，利用剩余可正常工作的电路，组合起来保障控制器的正常工作；同时还能通过通道的不同选择，对电路进行自检，快速定位故障原因。

Description

一种控制器电流采样系统
技术领域
本发明属于电机控制器领域，涉及一种控制器电流采样系统。
背景技术
电流电压采样系统作为电机控制器中的重要部分，实时反馈控制器工作过程中实际采样的数值，传递给控制器的控制模块，控制模块根据反馈信息进而发送指令调整“偏差”以达到闭环反馈，从而保证控制精度。
如图1所示，目前市场上控制器采用的电流采样方案通常是使用3个电流传感器分别采样UVW电机三相实际工作过程中的电流，并相应的分别将三相电流采样信号通过UVW三相电流采样调理电路处理后传递给控制模块。通过一一对应的电流采样方式对采样信号进行处理，当出现电流采样系统异常时，导致电机控制器扭矩出现波动，严重时甚至导致控制器报电流故障信号，从而控制器无法工作，此时系统无法自检确认是电流传感器故障还是采样调理电路异常，无法定位故障原因，从而无法进行下一步工作。
发明内容
本发明目的是：提供一种实现电路的自由切换，保障控制器正常工作的控制器电流采样系统。
本发明的技术方案是：一种控制器电流采样系统，包括：通道选择模块、电流采样调理模块、控制模块；
所述通道选择模块包括第一通道选择子模块、第二通道选择子模块、第三通道选择子模块；所述电流采样调理模块包括第一电流采样调理电路、第二电流采样调理电路、第三电流采样调理电路；
所述第一通道选择子模块、所述第二通道选择子模块、所述第三通道选择子模块的输入分别连接三相电流信号和基准信号；所述第一通道选择子模块的输出连接所述第一电流采样调理电路的输入，所述第二通道选择子模块的输出连接所述第二电流采样调理电路的输入，所述第三通道选择子模块的输出连接所述第三电流采样调理电路的输入；
所述控制模块对所述通道选择模块的通道选通进行控制，以及收集所述电流采样调理模块输出的三相电流采样信号来实现对电机的控制。
其进一步的技术方案是：对于所述第一通道选择子模块、所述第二通道选择子模块、所述第三通道选择子模块，每个通道选择子模块包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、输出端、使能端、选通信号端；
所述第一输入端用于连接U相电流信号，所述第二输入端用于连接V相电流信号，所述第三输入端用于连接W相电流信号，所述第四输入端用于连接基准电压；
所述使能端为高电平时，对应的通道选择子模块进行通道选择工作，根据所述选通信号端的输入电平确定打开相应通道，接入对应输入端的电流信号；所述使能端为低电平时，所有通道关闭。
其进一步的技术方案是：所述基准电压由5V电源、第一电阻和第二电阻分压得到2.5V的基准电压。
其进一步的技术方案是：所述通道选择模块由电路搭建实现或由选择芯片实现。
本发明的优点是：
通过在采样系统中，增加通道选择模块，可以实现电路的自由切换和不同组合，当采样系统一路异常时，可通过通道选择，利用剩余可正常工作的电路，组合起来保障控制器的正常工作；同时还能通过通道的不同选择，对电路进行自检，快速定位故障原因。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是目前已有的电流采样系统的原理图；
图2是本申请提供的控制器电流采样系统的原理图；
图3是本申请提供的通道选择子模块的示意图；
图4是本申请提供的控制器电流采样系统的自检流程图。
具体实施方式
实施例：在实际应用中，U相电流传感器采集到的U相电流信号Iu，V相电流传感器采集到的V相电流信号Iv，W相电流传感器采集到的W相电流信号Iw。本申请提供了一种控制器电流采样系统，如图2所示，该系统可以包括：通道选择模块10、电流采样调理模块20、控制模块30。
通道选择模块10包括第一通道选择子模块101、第二通道选择子模块102、第三通道选择子模块103；电流采样调理模块20包括第一电流采样调理电路201、第二电流采样调理电路202、第三电流采样调理电路203。
第一通道选择子模块101、第二通道选择子模块102、第三通道选择子模块103的输入分别连接三相电流信号和基准信号；第一通道选择子模块101的输出连接第一电流采样调理电路201的输入，第二通道选择子模块102的输出连接第二电流采样调理电路202的输入，第三通道选择子模块103的输出连接第三电流采样调理电路203的输入。
控制模块30对通道选择模块10的通道选通进行控制，以及收集电流采样调理模块20输出的三相电流采样信号来实现对电机的控制。
经过电流采样调理模块20处理后的U、V、W三相电流输出信号分别为Iu_DSP、Iv_DSP、Iw_DSP。控制模块30对电流输出信号Iu_DSP、Iv_DSP、Iw_DSP进行收集，进一步实现对电机的控制。
结合参考图3，对于第一通道选择子模块101、第二通道选择子模块102、第三通道选择子模块103，每个通道选择子模块包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、输出端、使能端、选通信号端。
第一输入端S1用于连接U相电流信号Iu，第二输入端S2用于连接V相电流信号Iv，第三输入端S3用于连接W相电流信号Iw，第四输入端S4用于连接基准电压。S1、S1、S3、S4作为通道选择子模块的信号输入，输入信号可以是模拟信号，D1是通道选择子模块的输出信号，EN是通道选择子模块的使能信号，A1、A0是通道选择子模块的选通信号，当EN为高电平时通道选择才会工作，此时通过A0、A1的输入电平情况，确定具体打开S1、S2、S3、S4的某一通道；当EN为低电平时，所有通道关闭。具体的通道选择情况如下表1所示。
表1
EN A1 A0 通道状态
0 X X 所有通道关闭
1 0 0 S1
1 0 1 S2
1 1 0 S3
1 1 1 S4
可选的，基准电压由5V电源、第一电阻和第二电阻分压得到2.5V的基准电压。
通过电流传感器采样U相电流信号Iu，分别接入到第一通道选择子模块101的S1、第二通道选择子模块102的S1、第三通道选择子模块103的S1；通过电流传感器采样V相电流信号Iv，分别接入到第一通道选择子模块101的S2、第二通道选择子模块102的S2、第三通道选择子模块103的S2；通过电流传感器采样W相电流信号Iw，分别接入到第一通道选择子模块101的S3、第二通道选择子模块102的S3、第三通道选择子模块103的S3；通过5V电源，电阻R1、R2分压得到一个2.5V的基准电压，分别提供给三个通道选择子模块的S4脚。第一通道选择子模块101的输出D1接入到第一电流采样调理电路201，第二通道选择子模块102的输出D1接入到第二电流采样调理电路202，第三通道选择子模块103的输出D1接入到第三电流采样调理电路203。
使能端EN为高电平时，对应的通道选择子模块进行通道选择工作，根据选通信号端A1和A0的输入电平确定打开相应通道，接入对应输入端的电流信号；使能端EN为低电平时，所有通道关闭。
可选的，通道选择模块10由电路搭建实现或由选择芯片实现。
正常工作情况下，第一通道选择子模块101的EN、第二通道选择子模块102的EN、第三通道选择子模块103的EN全部为高电平，第一通道选择子模块101的选通信号A1为低电平(下文以0代表低电平)，选通信号A0为低电平0，此时选择打开第一通道选择子模块101的S1通道；第二通道选择子模块102的选通信号A1为0，选通信号A0为高电平(下文以1代表高电平)，此时选择打开第二通道选择子模块102的S2通道；第三通道选择子模块103的选通信号A1为1，选通信号A0为0，此时选择打开第三通道选择子模块103的S3通道；第一电流采样调理电路201对电流传感器采样的U相电流信号Iu进行处理，第二电流采样调理电路202对电流传感器采样的V相电流信号Iv进行处理；第三电流采样调理电路203对电流传感器采样的W相电流信号Iw进行处理，此时将调理后的Iu_DSP、Iv_DSP、Iw_DSP信号提供给控制模块30。
结合参考图4，当电流采样系统异常时，只低压供电，进入自检状态；第一通道选择子模块101的EN、第二通道选择子模块102的EN、第三通道选择子模块103的EN全部为1；第一通道选择子模块101的选通信号A1为1，选通信号A0为1，此时选择打开第一通道选择子模块101的S4通道；第二通道选择子模块102的选通信号A1为1，选通信号A0为1，此时选择打开第二通道选择子模块102的S4通道；第三通道选择子模块103的选通信号A1为1，选通信号A0为1，此时选择打开第三通道选择子模块103的S4通道；基准信号2.5V接入系统，控制模块30采集经过第一电流采样调理电路201，第二电流采样调理电路202，第三电流采样调理电路203处理后的Iu_DSP、Iv_DSP、Iw_DSP信号；2.5V代表电流采样的0A(正常电流传感器采集0A电流时，输出电压为2.5V)；若控制模块30反馈采集到的电流为0A，则代表电流采样调理模块20工作正常；若控制模块30反馈采集到的电流超出0A，则代表其中的电流采样调理模块20中有损坏，并可以根据实际采样错误的通道具体断定是第一电流采样调理电路201、第二电流采样调理电路202、第三电流采样调理电路203的损坏情况。
识别到电流采样调理模块20的正常可用子模块后，进一步定位排查是UVW中哪一相采样信号出现异常；以第一电流采样调理电路201损坏，第二电流采样调理电路202正常，第三电流采样调理电路203正常为例，具体操作如下，只低压供电，第一通道选择子模块101的EN为0，关闭第一通道选择子模块101的所有通道，第二通道选择子模块102的EN、第三通道选择子模块103的EN全部为1；第三通道选择子模块103的选通信号A1为1，选通信号A0为1，打开第三通道选择子模块103的S4通道，此时第一电流采样调理电路201和第三电流采样调理电路203不参与排查；利用第二电流采样调理电路202对UVW三相的电流采样信号进行排查，当第二通道选择子模块102的选通信号A1为0，选通信号A0为0，打开第二通道选择子模块102的S1通道，对U相电流采样信号Iu进行检查，当第二通道选择子模块102的选通信号A1为0，选通信号A0为1，打开第二通道选择子模块102的S2通道，对V相电流采样信号Iv进行检查，当第二通道选择子模块102的选通信号A1为1，选通信号A0为0，打开第二通道选择子模块102的S3通道，对W相电流采样信号Iw进行检查；由于正常只低压供电，UVW三相的实际输出电流应该为0A；三相电流信号Iu、Iv、Iw通过第二电流采样调理电路202，输出到控制模块30，从而判断是否检测正常，具体电流采样传感器损坏情况。
当电流采样传感器只损坏一路，或者电流采样调理电路只损坏一路的情况下，可以利用剩余的2路，通过软件的算法，使控制器正常工作；以第一电流采样调理电路201损坏，W相电流采样传感器损坏为例；此时第一通道选择子模块101的EN、第二通道选择子模块102的EN为1，第三通道选择子模块103的EN为0；关闭Iw的采样输出信号，打开Iu、Iv的采样输出信号；第二通道选择子模块102的选通信号A1为0，选通信号A0为1，打开第二通道选择子模块102的S2通道，对V相电流采样信号Iv进行采样，经过第二电流采样调理电路202输出到控制模块30；第三通道选择子模块103的选通信号A1为0，选通信号A0为0，打开第三通道选择子模块103的S1通道，对U相电流采样信号Iu进行采样，经过第三电流采样调理电路203输出到控制模块30；此时可以保障2路电流采样Iu_DSP、Iv_DSP正常工作，软件通过Iu_DSP、Iv_DSP的数据采集以及3相电流的关系，通过算法，实现控制，保障控制器正常运行。
通过通道选择模块20可自由的切换采样系统内部电路，除了可以自检排查异常；当采样系统有损坏电路的情况下，也可保障控制器正常运行；同样利用此类似方式，可以备用电路，当系统损坏时，也可切换至备用电路，继续保障系统正常工作。
此通道选择思路也可以用作其他采样系统或者其他电路工作中；比如说电压采样系统，温度采样系统、驱动电路；当1路工作异常，自动切换至备用电路，对控制器系统的安全起了一定的保障作用；也可对电路进行自检，异常时快速定位故障原因。
综上所述，本申请提供的控制器电流采样系统，通过在采样系统中，增加通道选择模块，可以实现电路的自由切换和不同组合，当采样系统一路异常时，可通过通道选择，利用剩余可正常工作的电路，组合起来保障控制器的正常工作；同时还能通过通道的不同选择，对电路进行自检，快速定位故障原因。
通过自检排查是电流采样传感器异常还是采样调理电路异常，定位故障来源进而确认是否可以利用其它正常的电路部分实现控制，让控制器继续正常运行，为控制器的正常运行提供了保障。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或者两个以上。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种控制器电流采样系统，其特征在于，包括：通道选择模块、电流采样调理模块、控制模块；
所述通道选择模块包括第一通道选择子模块、第二通道选择子模块、第三通道选择子模块；所述电流采样调理模块包括第一电流采样调理电路、第二电流采样调理电路、第三电流采样调理电路；
所述第一通道选择子模块、所述第二通道选择子模块、所述第三通道选择子模块的输入分别连接三相电流信号和基准信号；所述第一通道选择子模块的输出连接所述第一电流采样调理电路的输入，所述第二通道选择子模块的输出连接所述第二电流采样调理电路的输入，所述第三通道选择子模块的输出连接所述第三电流采样调理电路的输入；
所述控制模块对所述通道选择模块的通道选通进行控制，以及收集所述电流采样调理模块输出的三相电流采样信号来实现对电机的控制。
2.根据权利要求1所述的控制器电流采样系统，其特征在于，对于所述第一通道选择子模块、所述第二通道选择子模块、所述第三通道选择子模块，每个通道选择子模块包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、输出端、使能端、选通信号端；
所述第一输入端用于连接U相电流信号，所述第二输入端用于连接V相电流信号，所述第三输入端用于连接W相电流信号，所述第四输入端用于连接基准电压；
所述使能端为高电平时，对应的通道选择子模块进行通道选择工作，根据所述选通信号端的输入电平确定打开相应通道，接入对应输入端的电流信号；所述使能端为低电平时，所有通道关闭。
3.根据权利要求2所述的控制器电流采样系统，其特征在于，所述基准电压由5V电源、第一电阻和第二电阻分压得到2.5V的基准电压。
4.根据权利要求1至3任一所述的控制器电流采样系统，其特征在于，所述通道选择模块由电路搭建实现或由选择芯片实现。
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