CN205139221U - 电机定子相电压检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机定子相电压检测装置，包括电压获取模块、占空比获取模块和控制模块，其中控制模块与电压获取模块和占空比获取模块连接，根据电压模块获取的实时母线电压和占空比获取模块获取的占空比，确定电机定子相电压，简单可行，且没有经过拟合过程，可有效降低误差，提高精确性和抗干扰能力。

Description

电机定子相电压检测装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统领域，特别涉及一种电机定子相电压检测装置。

背景技术

三相交流电机相电压的大小对电机运行有至关重要作用，所以常常需要检测电机定子相电压，目前相电压的大小一般采用电阻分压、电容滤波、经充电放电过程拟合成相电压的波形，再通过AD采样的方式获取，该方式简单可行。但是，一方面，经过电阻分压和充电放电过程拟合会不可避免的产生误差，经过电容滤波会不可避免的产生延时，所以采样的精度不高，且抗干扰性差。因此，如何提高采样精度和抗干扰性，是目前相电压检测亟待解决的重要问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种电机定子相电压检测装置，以解决采样精度不高、抗干扰性差的问题。

一方面，本实用新型提供了一种电机定子相电压检测装置，包括：

电压获取模块，用于获取所述电机定子的实时母线电压；

占空比获取模块，用于获取所述电机定子任一相相电压的占空比；

控制模块，与所述电压获取模块和所述占空比获取模块连接，用于根据所述实时母线电压和所述占空比，确定所述电机定子相电压。

优选的，所述电压获取模块，包括第一电阻和模数转换器；

所述第一电阻的一端与所述电机定子的母线和所述模数转换器的一端连接，所述第一电阻的另一端与地连接，所述模数转换器的另一端与所述控制模块的采样端连接。

优选的，所述占空比获取模块，包括：

时间获取单元，用于获取所述电机定子任一相相电压为高电平的第一时间和低电平的第二时间；

占空比获取单元，与所述时间获取单元连接，用于根据所述第一时间和所述第二时间，确定所述电机定子任一相相电压的占空比。

优选的，所述时间获取单元，包括触发器、计数器、第一时间获取子单元和第二时间获取子单元；

所述触发器，与所述计数器连接，用于在所述相电压由低电平跳变至高电平的上升沿时，触发所述计数器开始第一次计数，在所述相电压由高电平跳变至低电压的下降沿时，触发所述计数器停止所述第一次计数，得到第一计数结果，同时触发所述计数器开始第二次计数，并在所述相电压由低电平跳变至高电平的下一个上升沿时，触发所述计数器停止所述第二次计数，得到第二计数结果；

所述第一时间获取子单元，与所述计数器连接，用于根据所述第一计数结果，获取所述相电压为高电平的第一时间；

所述第二时间获取子单元，与所述计数器连接，用于根据所述第二计数结果，获取所述相电压为低电平的第二时间。

优选的，所述占空比获取单元，根据所述第一时间和所述第二时间，确定所述电机定子任一相相电压的占空比的公式为：

P＝T₁/(T₁+T₂)

所述控制模块，根据所述实时母线电压和所述占空比，确定所述电机定子相电压的公式为：

V_T＝V_B*P

其中，T₁为所述相电压为高电平的所述第一时间，所述T₂为所述相电压为低电平的所述第二时间，P为所述相电压的占空比，V_B为所述实时母线电压，V_T为所述电机定子相电压。

优选的，所述占空比获取模块的数量为3个，记为第一占空比获取模块、第二占空比获取模块和第三占空比获取模块；

所述第一占空比获取模块，用于获取所述电机定子A相相电压的占空比；

所述第二占空比获取模块，用于获取所述电机定子B相相电压的占空比；

所述第三占空比获取模块，用于获取所述电机定子C相相电压的占空比；

所述控制模块，包括：

第一计算单元，用于根据所述实时母线电压和所述电机定子A相相电压的占空比，确定电机定子A相相电压；

第二计算单元，用于根据所述实时母线电压和所述电机定子B相相电压的占空比，确定电机定子B相相电压；

第三计算单元，用于根据所述实时母线电压和所述电机定子C相相电压的占空比，确定电机定子C相相电压；

第四计算单元，用于获取所述A相相电压、所述B相相电压和所述C相相电压的平均值，作为所述电机定子相电压。

本实用新型提供的电机定子相电压检测装置，通过获取电机定子的实时母线电压，并捕获电机定子任一相相电压的占空比，确定电机定子相电压，简单可行，且没有经过拟合过程，可有效降低误差，提高精确性和抗干扰能力。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型电机定子相电压检测装置的一个实施例的结构图；

图2为本实用新型电机定子相电压检测装置的一个实施例的详细示意图；

图3为本实用新型电机定子相电压检测装置的电压获取模块的一个实施例的结构图；

图4为本实用新型电机定子相电压检测装置的占空比获取模块的一个实施例的结构图；

图5为本实用新型电机定子相电压检测装置的时间获取单元的一个实施例的结构图；

图6为本实用新型电机定子相电压波形的示意图；

图7为本实用新型电机定子相电压检测装置的一个优选实施例的结构图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，显示了本实用新型的第一实施例，一种电机定子相电压检测装置，包括：

电压获取模块10，用于获取电机定子的实时母线电压。

占空比获取模块20，用于获取电机定子任一相相电压的占空比。

控制模块30，与电压获取模块10和占空比获取模块20连接，用于根据实时母线电压和占空比，确定电机定子相电压。

在该实施例中，通过获取电机定子的实时母线电压，并捕获电机定子任一相相电压的占空比，确定电机定子相电压，简单可行，且没有经过拟合过程，可有效降低误差，提高精确性和抗干扰能力。

参见图2，下面将对该实施例作进一步的解释说明，以图2所示的电机系统为例，电源经过由6个IGBT或MOS管等开关器件组成的逆变器，为电机系统供电，本实用新型第一实施例电机定子相电压检测装置的电压获取模块10，可与该电机系统的母线直接连接，获取电机定子的实时母线电压，占空比获取模块20可与该电机系统的任一相连接，获取电机定子任一相相电压的占空比，并将该获取的实时母线电压和占空比输入控制模块30，控制模块30经过分析计算，确定电机定子相电压。

优选的，如图3所示，电压获取模块10，包括第一电阻R1和模数转换器11。

第一电阻R1的一端与电机定子的母线和模数转换器11的一端连接，第一电阻R1的另一端与地连接，模数转换器11的另一端与控制模块30的采样端连接。

该优选实施例，给出了电压获取模块10的一种具体实施方式，由于控制模块30的采样端电压一般很低，如3.3V，而电机定子的实时母线电压可能达到48V，甚至更大。所以，通过第一电阻R1分压后，可将实时母线电压降压至3.3V以内，再经模数转换器11转换后，供控制模块30采样，进而由控制模块30根据第一电阻R1的阻值，转换折算该采样信号，获得电机定子的实时母线电压。相较于将电机定子的实时母线电压直接提供给控制模块30采样的实施例而言，该优选实施例引入第一电阻R1起到分压的作用，能避免采样信号超过控制模块30的采样阈值，导致控制模块30烧损的情况。

优选的，如图4所示，占空比获取模块20，包括：

时间获取单元21，用于获取电机定子任一相相电压为高电平的第一时间和低电平的第二时间。

占空比获取单元22，与时间获取单元21连接，用于根据第一时间和第二时间，确定电机定子任一相相电压的占空比。

具体的，如图5、6所示，时间获取单元21，包括触发器211、计数器212、第一时间获取子单元213和第二时间获取子单元214。

触发器211，与计数器212连接，用于在相电压由低电平跳变至高电平的上升沿(参见图6所示的时间点t₁)时，触发该计数器212开始第一次计数，在相电压由高电平跳变至低电压的下降沿(参见图6所示的时间点t₂)时，触发计数器212停止第一次计数，得到第一计数结果，同时触发该计数器212开始第二次计数，并在相电压由低电平跳变至高电平的下一个上升沿(参见图6所示的时间点t₃)时，触发该计数器212停止第二次计数，得到第二计数结果。

第一时间获取子单元213，与计数器212连接，用于根据第一计数结果，获取相电压为高电平的第一时间。

第二时间获取子单元214，与计数器212连接，用于根据第二计数结果，获取相电压为低电平的第二时间。

具体的，第一时间获取子单元213，根据t₁至t₂的第一计数结果，结合计数器212的计数频率，获取相电压为高电平的第一时间(参见附图6所示的时间间隔T₁)，第二时间获取子单元214，根据t₂至t₃的第二计数结果，结合计数器212的计数频率，获取相电压为低电平的第二时间(参见附图6所示的时间间隔T₂)。该第一时间T₁和第二时间T₂的和，即为一个PWM周期T。

优选的，占空比获取单元20，根据第一时间和第二时间，确定电机定子任一相相电压的占空比的公式为：

P＝T₁/(T₁+T₂)

控制模块30，根据实时母线电压和占空比，确定电机定子相电压的公式为：

V_T＝V_B*P

其中，T₁为相电压为高电平的第一时间，T₂为相电压为低电平的第二时间，P为相电压的占空比，V_B为实时母线电压，V_T为电机定子相电压。

优选的，如图7所示，占空比获取模块的数量为3个，记为第一占空比获取模块、第二占空比获取模块和第三占空比获取模块。

第一占空比获取模块，用于获取电机定子A相相电压的占空比。

第二占空比获取模块，用于获取电机定子B相相电压的占空比。

第三占空比获取模块，用于获取电机定子C相相电压的占空比。

控制模块30，包括：

第一计算单元31，用于根据实时母线电压和电机定子A相相电压的占空比，确定电机定子A相相电压。

第二计算单元32，用于根据实时母线电压和电机定子B相相电压的占空比，确定电机定子B相相电压。

第三计算单元33，用于根据实时母线电压和电机定子C相相电压的占空比，确定电机定子C相相电压。

第四计算单元34，用于获取A相相电压、B相相电压和C相相电压的平均值，作为电机定子相电压。

在该实施例中，采用3个占空比获取模块，分别获取电机定子A、B、C三相相电压的占空比，进而结合对应的实时母线电压计算A、B、C三相相电压。理论上讲，电机定子A、B、C三相相电压的幅值相等，仅仅是相位相差120^。，但是由于检测存在误差，所以计算的A、B、C三相相电压会略有差异，该实施例通过获取A相相电压、B相相电压和C相相电压的平均值，作为电机定子相电压，能进一步减小该检测误差，提高电机定子相电压检测的精准度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电机定子相电压检测装置，其特征在于，包括：

电压获取模块，用于获取所述电机定子的实时母线电压；

占空比获取模块，用于获取所述电机定子任一相相电压的占空比；

控制模块，与所述电压获取模块和所述占空比获取模块连接，用于根据所述实时母线电压和所述占空比，确定所述电机定子相电压。

2.根据权利要求1所述的电机定子相电压检测装置，其特征在于，所述电压获取模块，包括第一电阻和模数转换器；

所述第一电阻的一端与所述电机定子的母线和所述模数转换器的一端连接，所述第一电阻的另一端与地连接，所述模数转换器的另一端与所述控制模块的采样端连接。

3.根据权利要求1所述的电机定子相电压检测装置，其特征在于，所述占空比获取模块，包括：

时间获取单元，用于获取所述电机定子任一相相电压为高电平的第一时间和低电平的第二时间；

占空比获取单元，与所述时间获取单元连接，用于根据所述第一时间和所述第二时间，确定所述电机定子任一相相电压的占空比。

4.根据权利要求3所述的电机定子相电压检测装置，其特征在于，

所述时间获取单元，包括触发器、计数器、第一时间获取子单元和第二时间获取子单元；

所述触发器，与所述计数器连接，用于触发所述计数器开始或停止，得到第一计数结果和第二计数结果；

所述第一时间获取子单元，与所述计数器连接，用于根据所述第一计数结果，获取所述相电压为高电平的第一时间；

所述第二时间获取子单元，与所述计数器连接，用于根据所述第二计数结果，获取所述相电压为低电平的第二时间。

5.根据权利要求3所述的电机定子相电压检测装置，其特征在于，

所述占空比获取单元，根据所述第一时间和所述第二时间，确定所述电机定子任一相相电压的占空比的公式为：

P＝T₁/(T₁+T₂)

所述控制模块，根据所述实时母线电压和所述占空比，确定所述电机定子相电压的公式为：

V_T＝V_B*P

其中，T₁为所述相电压为高电平的所述第一时间，所述T₂为所述相电压为低电平的所述第二时间，P为所述相电压的占空比，V_B为所述实时母线电压，V_T为所述电机定子相电压。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的电机定子相电压检测装置，其特征在于，所述占空比获取模块的数量为3个，记为第一占空比获取模块、第二占空比获取模块和第三占空比获取模块；

所述第一占空比获取模块，用于获取所述电机定子A相相电压的占空比；

所述第二占空比获取模块，用于获取所述电机定子B相相电压的占空比；

所述第三占空比获取模块，用于获取所述电机定子C相相电压的占空比；

所述控制模块，包括：

第一计算单元，用于根据所述实时母线电压和所述电机定子A相相电压的占空比，确定电机定子A相相电压；

第二计算单元，用于根据所述实时母线电压和所述电机定子B相相电压的占空比，确定电机定子B相相电压；

第三计算单元，用于根据所述实时母线电压和所述电机定子C相相电压的占空比，确定电机定子C相相电压；

第四计算单元，用于获取所述A相相电压、所述B相相电压和所述C相相电压的平均值，作为所述电机定子相电压。