CN211235982U

CN211235982U - 应用于电机的电压检测装置及电机控制系统

Info

Publication number: CN211235982U
Application number: CN201922127685.7U
Authority: CN
Inventors: 蒋哲; 虞冠杰; 乔海; 张驰; 陈进华
Original assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Current assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2029-12-02

Abstract

本实用新型公开了一种应用于电机的电压检测装置及电机控制系统。所述电压检测装置包括第一、第二、第三电阻，第一、第二电容，以及隔离运算放大器等；第一电阻与第一电容并联且连接于电机端部，第一电阻与第三电阻并联设置形成分压电路，并且第一、第二电阻串联设置，第二电阻与第二电容并联形成一阶低通滤波电路，该一阶低通滤波电路连接隔离运算放大器。本实用新型的电压检测装置主要由隔离运算放大器和电阻、电容等元件构成，其硬件成本低廉，且所需器件数量少，体积小，电阻功耗低，不仅可以实现对电机端部电压的隔离采集，还实现了强弱电的隔离，能显著提升电路可靠性。

Description

应用于电机的电压检测装置及电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种电机，特别是一种应用于电机的电压检测装置及电机控制系统，属于电子技术领域。

背景技术

电机已经成为当代社会不可或缺的一种动力源。但是电机，例如轮缘电机在运行时，需要实时检测电机的端部三相电压，以供控制器内部电机模型计算需要。目前一般采用电压霍尔传感器对常规电机的三相端部电压进行检测。但是电压霍尔传感器体积较大、在应用中至少需要三个，不仅成本较高，而且采样电阻前端还需要根据霍尔采样输入电流选择电阻，电阻功耗较高，发热严重，对可靠性会产生影响。

所以，发展出一种小体积、低成本且具有良好可靠性的电机端部电压检测装置已经成为业界亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种应用于电机的电压检测装置，从而克服现有技术的不足。

为了达到前述发明目的，本实用新型采用了以下方案：

本发明实施例提供了一种应用于电机的电压检测装置，其包括第一电阻、第一电容、第二电阻、第三电阻、第二电容以及隔离运算放大器；其中，所述第一电阻与第一电容并联且连接于电机端部，所述第一电阻与第三电阻并联设置形成分压电路，并且所述第一电阻与第二电阻串联设置，所述第二电阻与第二电容并联形成一阶低通滤波电路，所述一阶低通滤波电路的信号输出端连接隔离运算放大器的输入正端，所述第一电容、第二电容及第三电阻的公共端为所述隔离运算放大器的原边公共点位，所述隔离运算放大器的输入负端与所述原边公共点位电连接，所述原边公共点位与电机驱动器正负直流母线的负端连接。

在一些实施方案中，所述隔离运算放大器的原边供电端经第三电容与原边公共点位电连接。

在一些实施方案中，所述隔离运算放大器的副边供电端经第四电容与副边公共点位电连接。

在一些实施方案中，所述第一电阻为多个，该多个第一电阻相互串联后再与所述第一电容并联。

在一些实施方案中，所述第三电阻为多个，该多个第三电阻相互串联后再与所述第一电阻并联形成分压电路。

在一些实施方案中，所述隔离运算放大器的一个以上输出端还连接有第五电阻。

进一步的，所述隔离运算放大器的两个输出端分别连接有第五电阻。

在一些实施方案中，所述电机为多相电机，所述电机的每一端部分别连接一所述的电压检测装置。例如，所述电机为三相电机。

本实用新型实施例还提供了一种电机控制系统，包括电机控制模块以及所述的电压检测装置，所述电压检测装置与电机控制模块连接。

较之现有技术，本实用新型的电压检测装置主要由隔离运算放大器和电阻、电容等元件构成，其硬件成本低廉，且所需器件数量少，体积小，电阻功耗低，不仅可以实现对电机端部电压的隔离采集，还实现了强弱电的隔离，能显著提升电路的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种单路电机端部的电压检测装置；

图2是本实用新型实施例中另一种单路电机端部的电压检测装置；

图3是本实用新型实施例中电机端部的三相电压检测装置。

具体实施方式

本实用新型实施例的一个方面提供了一种采用对电机端部电压进行低通滤波，并进行电阻分压，通过隔离运放将分压后的信号以差分形式输出的电路，实现对电机端部电压的采集。

进一步的，本实用新型一实施例中的一种单路电机端部的电压检测装置请参阅图1，其中，U为电机端部，UM-为驱动器正负直流母线的负端；电阻R1与电容C1并联，其中电容C1用于滤除高频噪音1；R1与电阻R3并联形成分压电路，且R1与R2串联；所述分压电路的输出信号通过由电阻R2与电容C2并联构成的一阶低通滤波电路，此低通滤波电路用于滤除高频分量；其中U1为隔离运算放大器(如下简称隔离运放)，用于隔离输入输出信号，U1的原边供电为VDD1，UM-为原边公共点位，VDD2为副边供电电压，GND2为副边公共点位，OUT1、OUT2为U1输出的差分电压，用于内部控制；在上述电路中C1、C2、R3的公共端为UM-，电阻R2与电容C2并联形成的一阶低通滤波电路的输出与U1的输入正端相连，UM-与U1的输入负端相连。进一步的，U1的原边还经电容C3接UM-，副边经电容C4接GND2，利用该电容C3、C4的旁路作用，还有助于消除电源上的噪音。更进一步的，U1的两个输出端OUT1、OUT2还连接电阻R4、R5，其可以用于限流。上述检测装置可用于检测U相端部电压。

当然，图1所示电路结构仅仅是本实用新型所提供应用于电机的电压检测装置的一个具体应用形式之一，其还可以依据实际应用的需求而相应调整，包括但不限于增加或减少电路元件以及调整各电路元件的分布位置等等。

例如，在本实用新型的一些实施例中，一种单路电机端部的电压检测装置可扩展为如图2所示的结构，其中U为电机端部，UM-为驱动器正负直流母线的负端；电阻R1、……Rn(可以定义这些电阻为第一电阻，n>1)串联后与电容C1并联，电容C1用于滤除电机端部输出信号中的高频噪音；同时，由电阻R1、……Rn形成的串联电路与由Rn+1、……、Rn+j(可以定义这些电阻为第三电阻，j>1)串联形成的串联电路并联形成分压电路，同时，由电阻R1、……Rn形成的串联电路与电阻Rn+j+1串联；前述分压电路与由电阻Rn+j+1(可以定义其为第二电阻)及电容C2(可以定义其为第二电容)并联形成的一阶低通滤波电路串联，此低通滤波电路用于滤除高频分量；其中U1为隔离运放，用于隔离输入输出信号，U1的原边供电为VDD1，UM-为原边公共点位，VDD2为副边供电电压，GND2为副边公共点位，OUT1、OUT2为U1输出的差分电压，用于内部控制；在上述电路中，C1、C2、Rn+j的公共端为UM-，电阻Rn+j+1与电容C2形成的一阶低通滤波电路的输出与U1的输入正端相连，UM-与U1的输入负端相连。进一步的，U1的原边还经电容C3(可以定义其为第三电容)接UM-，副边经电容C4(可以定义其为第四电容)接GND2，利用该电容C3、C4的旁路作用，还有助于消除电源上的噪音。更进一步的，U1的两个输出端OUT1、OUT2还连接电阻Rn+j+2、Rn+j+3(可以定义其为第四电阻)，其可以用于限流。上述检测装置可用于检测U相端部电压。上述检测装置也可用于检测U相端部电压。

针对实际需求，可以将多个前述的电压检测装置组合使用。例如，当有当有多个电路组合时，可以采集多相电机的端部电压。

以三相电机为例，配合其使用的一种三相电压检测装置可以参阅图3所示。其中，U为电机端部，UM-为驱动器正负直流母线的负端；电阻R1与电容C1并联，电容C1用于滤除高频噪音；R1与电阻R3并联形成分压电路，且R1与R2串联；所述分压电路的输出信号通过由电阻R2与电容C2并联构成的一阶低通滤波电路，此低通滤波电路用于滤除高频分量；其中U1为隔离运算放大器(如下简称隔离运放)，用于隔离输入输出信号，U1的原边供电为VDD1，UM-为原边公共点位，VDD2为副边供电电压，GND2为副边公共点位，OUT1、OUT2为U1输出的差分电压，用于内部控制；在上述电路中C1、C2、R3的公共端为UM-，电阻R2与电容C2形成的一阶低通滤波电路的输出与U1的输入正端相连，UM-与U1的输入负端相连。进一步的，U1的原边还经电容C3接UM-，副边经电容C4接GND2，利用该电容C3、C4的旁路作用，还有助于消除电源上的噪音。更进一步的，U1的两个输出端OUT1、OUT2还连接电阻R4、R5，其可以用于限流。上述检测装置可用于检测U相端部电压。

其中，V为电机端部，UM-为驱动器正负直流母线的负端；电阻R1’与电容C1’并联，电容C1’用于滤除高频噪音；R1’与电阻R3’并联形成分压电路，且R1’与R2’串联；所述分压电路的输出信号通过由电阻R2’与电容C2’并联构成的一阶低通滤波电路，此低通滤波电路用于滤除高频分量；其中U2为隔离运算放大器(如下简称隔离运放)，用于隔离输入输出信号，U2的原边供电为VDD1，UM-为原边公共点位，VDD2为副边供电电压，GND2为副边公共点位，OUT1、OUT2为U2输出的差分电压，用于内部控制；在上述电路中C1’、C2’、R3’的公共端为UM-，电阻R2’与电容C2’并联形成的一阶低通滤波电路的输出与U2的输入正端相连，UM-与U2的输入负端相连。进一步的，U2的原边还经电容C3’接UM-，副边经电容C4’接GND2，利用该电容C3’、C4’的旁路作用，还有助于消除电源上的噪音。更进一步的，U2的两个输出端OUT1、OUT2还连接电阻R4’、R5’，其可以用于限流。上述检测装置可用于检测V相端部电压。

其中，W为电机端部，UM-为驱动器正负直流母线的负端；电阻R1”与电容C1”并联，电容C1”用于滤除高频噪音；R1”与电阻R3”并联形成分压电路，且R1”与R2”串联；所述分压电路的输出信号通过由电阻R2”与电容C2”构成的一阶低通滤波电路，此低通滤波电路用于滤除高频分量；其中U3为隔离运算放大器(如下简称隔离运放)，用于隔离输入输出信号，U3的原边供电为VDD1，UM-为原边公共点位，VDD2为副边供电电压，GND2为副边公共点位，OUT1、OUT2为U3输出的差分电压，用于内部控制；在上述电路中C1”、C2”、R3”的公共端为UM-，电阻R2”与电容C2”并联形成的一阶低通滤波电路的输出与U3的输入正端相连，UM-与U3的输入负端相连。进一步的，U3的原边还经电容C3”接UM-，副边经电容C4”接GND2，利用该电容C3”、C4”的旁路作用，还有助于消除电源上的噪音。更进一步的，U3的两个输出端OUT1、OUT2还连接电阻R4”、R5”，其可以用于限流。上述检测装置可用于检测W相端部电压。

本实用新型实施例的另一个方面还提供了一种电机控制系统，包括电机控制模块以及所述的电压检测装置，所述电压检测装置与电机控制模块连接。

本实用新型提供的应用于电机的电压检测装置只需通过隔离运放和电阻、电容等即可实现电机端部电压的隔离采集，即，只需采用较少的器件和较低的电阻功耗就实现对电机端部电压的采集，降低了硬件的成本，减小了电路的体积，并实现了强弱电的隔离，能有效提高电路可靠性。

应理解，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种应用于电机的电压检测装置，其特征在于包括第一电阻、第一电容、第二电阻、第三电阻、第二电容以及隔离运算放大器；其中，所述第一电阻与第一电容并联且连接于电机端部，所述第一电阻与第三电阻并联设置形成分压电路，并且所述第一电阻与第二电阻串联设置，所述第二电阻与第二电容并联形成一阶低通滤波电路，所述一阶低通滤波电路的信号输出端连接隔离运算放大器的输入正端，所述第一电容、第二电容及第三电阻的公共端为所述隔离运算放大器的原边公共点位，所述隔离运算放大器的输入负端与所述原边公共点位电连接，所述原边公共点位与电机驱动器正负直流母线的负端连接。

2.根据权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于：所述隔离运算放大器的原边供电端经第三电容与原边公共点位电连接。

3.根据权利要求1或2所述的电压检测装置，其特征在于：所述隔离运算放大器的副边供电端经第四电容与副边公共点位电连接。

4.根据权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于：所述第一电阻为多个，该多个第一电阻相互串联后再与所述第一电容并联。

5.根据权利要求1或4所述的电压检测装置，其特征在于：所述第三电阻为多个，该多个第三电阻相互串联后再与所述第一电阻并联形成分压电路。

6.根据权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于：所述隔离运算放大器的一个以上输出端还连接有第五电阻。

7.根据权利要求6所述的电压检测装置，其特征在于：所述隔离运算放大器的两个输出端分别连接有第五电阻。

8.根据权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于：所述电机为多相电机，所述电机的每一端部分别连接一所述的电压检测装置。

9.根据权利要求8所述的电压检测装置，其特征在于：所述电机为三相电机。

10.一种电机控制系统，包括电机控制模块，其特征在于还包括权利要求1-9中任一项所述的电压检测装置，所述电压检测装置与电机控制模块连接。