CN206818788U - 电流检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机控制技术领域，具体地说涉及一种用于电动汽车电机控制器的电流检测电路，其特征在于设有：电压检测电路，用于检测电机控制器的逆变电路中任意两桥臂中金属氧化层半导体场效应晶体管MOSFET漏极和源极两端的电压；运算放大电路，用于放大处理所述的电压检测电路检测到的电压；微处理器，用于对所述采样放大后的电压进行模数转换、电压电流转换和空间矢量SVPWM算法的实现，利用固有的逆变MOSFET桥臂来检测电流，节省了硬件成本，同时又能达到电流传感器同样的性能，在电动汽车电机控制器上应用具有非常好的成本优势，并且其具有功耗小、易于印制板布局实现等优点。

Description

电流检测电路

技术领域：

本实用新型涉及电机控制技术领域，具体地说涉及一种用于电动汽车电机控制器的电流检测电路。

背景技术：

目前针对电动汽车电机控制器输出电流检测的方法主要有电阻分流器检测和霍尔电流传感器检测。采用电阻分流器检测，方法简单，但是其缺点是：需要使用精密电阻，其成本较高；并且只适合在输出电流比较小的情况下应用。但是电动汽车电机控制器产品属于低压大电流产品，一般都有几百安培的输出电流，在驱动器的输出电流较大时，检测电阻上的功耗也会很大，此时所需要采用的分流器的体积则必然较大，从而不能满足驱动器的有限的印制板面积资源的要求；若采用阻值较小的分流器进行电流采样，虽然可以解决功耗的体积的问题，但是由于采样得到信号较小，其抗干扰性和采样精度都较差。

另外一种方法是采用霍尔传感器检测其两相输出电流，其第三相电流为矢量和求得，该方法有较好的电流采样精度，并且在软件处理实现方面也较为简便。但由于霍尔传感器价格通常较为昂贵，在实际产品应用中会极大地增加电动汽车电机控制器的成本，并且由于霍尔传感器通常具有较大的体积，因此其对于具有有限印制板面积资源的电动汽车电机控制器产品而言是个瓶颈。

综上所述，现有的电流采样电路不是应用体积较大的分流器，就是应用成本较高的电流霍尔传感器，均很难大批量有效地应用于电动汽车电机控制器产品的电流检测上。

发明内容：

本实用新型针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种电路结构简单，成本相对较低的特别适用于电动汽车电机控制器产品的电流检测电路。

本实用新型采用以下技术方案实现：

一种电流检测电路，其特征在于设有：电压检测电路，用于检测电机控制器的逆变电路中任意两桥臂中金属氧化层半导体场效应晶体管MOSFET漏极和源极两端的电压；

运算放大电路，用于放大处理所述的电压检测电路检测到的电压；

微处理器，用于对所述采样放大后的电压进行模数转换、电压电流转换和空间矢量SVPWM算法的实现。

本实用新型中所述电压检测电路包含采样开关，用于在相应的MOSFET导通阶段时的漏极和源极两端的电压的采样和非导通阶段时MOSFET漏极和源极两端高阻抗状态的保持及高压隔离；所述电压检测电路设有MOSFET Q2和MOSFET Q3作为采样开关，电阻R1作为采样电阻，MOSFET Q2和MOSFET Q3的栅极与主逆变桥臂MOSFET Q1的栅极相连，MOSFET Q2漏极与主逆变桥臂中点连接，MOSFET Q2的源极和MOSFET Q3源极连接，MOSFET Q3漏极与采样电阻R1串联后接地。

本实用新型中所述运算放大电路中设有运算放大器IC1，应用差分放大电路对采样电阻R1两端的电压进行放大，并经RC滤波电路R8和C1滤波后送入微处理器；所述微处理器采用Microchip公司Dspic33FJ系列芯片。

本实用新型所述微处理器包括模数转换单元，用于对所述采样放大电压进行模数转换。

本实用新型工作时，先通过电压检测电路检测电机控制器的逆变电路中任意两桥臂中金属氧化层半导体场效应晶体管MOSFET漏极和源极两端的电压；然后通过运算放大电路对采样电压进行放大处理；此后微处理器对放大后的电压进行模数转换后，在微处理器中根据所述电压以及功率MOSFET的导通内阻计算获得功率逆变电路相应桥臂的导通电流；其中，可以检测电机控制器的逆变电路中任意量桥臂中金属氧化层半导体场效应晶体管MOSFET漏极和源极两端的电压；对所述得到的任意两桥臂相电流根据卡拉克Clarke-派克Park变换进行处理，得到用于闭环矢量控制的力矩电流给定值及磁通电流给定值。

通过上述本实用新型的技术方案可以看出，本申请利用电流流过MOSFET本体在其导通电阻上形成的压降，通过分时同步检测，从而达到检测电流的目的，省去了复杂昂贵的霍尔电流传感器，利用固有的逆变MOSFET桥臂来检测电流，节省了硬件成本，同时又能达到电流传感器同样的性能，在电动汽车电机控制器上应用具有非常好的成本优势，并且其具有功耗小、易于印制板布局实现等优点。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是本实用新型中电压检测电路的原理图。

附图3是本实用新型中运算放大电路的原理图。

附图4是本实用新型中一种实施方式示意图。

附图标记：1电动汽车电机控制器产品功率逆变电路、2功率逆变电路中应用的MOSFET、3电压检测电路、4运算放大电路、5微处理器。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型利用MOSFET的导通压降进行计算得到流过该桥臂的电流值，电动汽车电机控制器产品中一般采用MOSFET作为逆变桥臂的开关管，它具有导通压降低和电流可以反向流动的特点，也就是说无论电流正向流过MOSFEST还是反向流过MOSFET都可以在MOSFET上产生相应的压降，因此在本申请中，通过测试流过MOSFET的导通电阻上形成的电压降，即可通过欧姆定律计算出流过该MOSFET的电流，本申请正是利用该特点设计该电流检测电路和方法，以实施电流采样。

如附图1、附图2以及附图3所示，本实用新型提供的一种电流检测电路，其包括：

电压检测电路3，用于检测电机控制器产品的功率逆变电路1中任意两路金属氧化层半导体场效晶体管MOSFET 2两端的电压。

如附图3所示所述电压检测电路设有MOSFET Q2和Q3作为采样开关，电阻R1作为采样电阻。Q2和Q3的栅极与主逆变桥臂MOSFET Q1的栅极相连，Q2漏极与主逆变桥臂中点连接，Q2的源极和Q3源极连接，Q3漏极与采样电阻R1串联后接地。

运算放大电路4，用于分别根据所述电压以及MOSFET 2的导通电阻获得功率逆变电路1相应桥臂的导通电流，并经放大处理后将得到的采样电流均提供至微处理器5。

如附图4所示，所述运算放大电路中设有运算放大器IC1，应用差分放大电路对附图3中采样电阻R1两端的电压进行放大，并经RC滤波电路R8和C1滤波后送入微处理器5。

微处理器5，用于对所述采样电流进行模数转换后，依据卡拉克Clarke-派克Park变换进行处理，得到用于闭环矢量控制的力矩电流给定值及磁通电流给定值。

本实用新型中所述微处理器采用Microchip公司Dspic33FJ系列芯片。

本实用新型中，优选地，所述电压检测电路3包含采样开关，用于在相应的MOSFET2处于非导通阶段时的高阻抗状态保持和高压隔离。

本实用新型在工作时，通过电压采样电路3，检测电机汽车电机控制器产品中任意两个桥臂上通过MOSFET 2的电流在其导通内阻上形成的压降，然后通过放大电路4进行信号放大，放大后的信号经过微处理器5进行AD采样，采样后的信号在微处理器内部进行欧姆定律变化处理、信号偏置处理、符号处理等得到通过该桥臂的电流。然后应用卡拉克Clarke-派克Park变换进行处理，最后经过矢量变换得到矢量控制中的力矩和磁通电流，其中克拉克Clarke变换公式如下：

步骤2，派克Park变换：

以上公式中，θ为矢量角，因为为闭环矢量，采用业界流行的间接磁通定向解耦获得。

本实用新型与现有技术相比，省去了复杂昂贵的霍尔电流传感器，利用固有的逆变MOSFET桥臂来检测电流，节省了硬件成本，同时又能达到电流传感器同样的性能，在电动汽车电机控制器上应用具有非常好的成本优势，并且其具有功耗小、易于印制板布局实现等优点。

Claims (5)

1.一种电流检测电路，其特征在于设有：电压检测电路，用于检测电机控制器的逆变电路中任意两桥臂中金属氧化层半导体场效应晶体管MOSFET漏极和源极两端的电压；运算放大电路，用于放大处理所述的电压检测电路检测到的电压；微处理器，用于对所述采样放大后的电压进行模数转换、电压电流转换和空间矢量SVPWM算法的实现。

2.根据权利要求1所述的一种电流检测电路，其特征在于所述电压检测电路包含采样开关，用于在相应的MOSFET导通阶段时的漏极和源极两端的电压的采样和非导通阶段时MOSFET漏极和源极两端高阻抗状态的保持及高压隔离。

3.根据权利要求1所述的一种电流检测电路，其特征在于所述电压检测电路设有MOSFET Q2和MOSFET Q3作为采样开关，电阻R1作为采样电阻，MOSFET Q2和MOSFET Q3的栅极与主逆变桥臂MOSFET Q1的栅极相连，MOSFET Q2漏极与主逆变桥臂中点连接，MOSFET Q2的源极和MOSFET Q3源极连接，MOSFET Q3漏极与采样电阻R1串联后接地。

4.根据权利要求3所述的一种电流检测电路，其特征在于所述运算放大电路中设有运算放大器IC1，应用差分放大电路对采样电阻R1两端的电压进行放大，并经RC滤波电路R8和C1滤波后送入微处理器。

5.根据权利要求1所述的一种电流检测电路，其特征在于所述微处理器包括模数转换单元，用于对所述采样放大电压进行模数转换，所述微处理器采用Microchip公司Dspic33FJ系列芯片。