TWI477935B - 電流量測電路及具有該電流量測電路的電機控制裝置 - Google Patents

Description

電流量測電路及具有該電流量測電路的電機控制裝置

本發明涉及一種電流量測電路及具有該電流量測電路的電機控制裝置。

習知的電機控制裝置大都通過一驅動電路輸出交流電，以驅動電機工作。在該電機控制裝置工作時，通常需要一電流量測電路量測電機工作時的電流，以在電流產生異常的突變時控制電機停止工作。惟，習知的電流量測電路自採集到電流訊號後，在處理過程中均以類比訊號的方式傳遞該等電流訊號，但是該類比訊號在傳遞過程中往往會隨著傳輸路徑增長而衰減，也有可能會被其它雜訊干擾而產生很大的誤差，並導致電流量測電路在控制電機時出現誤動作，而無法正確判斷目前電機的正確電流，導致無法保護電機及其機台。

鑒於以上情況，有必要提供一種測量更加精確的電流量測電路。

另，還有必要提供一種具有上述電流量測電路的電機控制裝置。

一種電流量測電路，應用於電機控制裝置，該電機控制裝置包括驅動電路及電機，該驅動電路向電機輸出電流，該電流量測電路包括電流採集單元、編碼模組及控制模組，該電流採集單元與驅 動電路電性連接，用於採集驅動電路輸出的電流，並藉此輸出第一方波訊號，該電流採集單元還用於輸出電壓一定佔空比不變的第二方波訊號，該編碼模組與電流採集單元電性連接，用於依據第二方波訊號計算第一方波訊號的電壓，並將計算出的第一方波訊號的電壓編碼成數位訊號，該控制模組同時與編碼模組及該驅動電路電性連接，該控制模組用於依據數位訊號控制驅動電路。

一種電機控制裝置，其包括驅動電路、電流量測電路及電機，該驅動電路向電機輸出電流，該電流量測電路包括電流採集單元、編碼模組及控制模組，該電流採集單元與驅動電路電性連接，用於採集驅動電路輸出的電流，並藉此輸出第一方波訊號，該電流採集單元還用於輸出電壓一定佔空比不變的第二方波訊號，該編碼模組與電流採集單元電性連接，用於依據第二方波訊號計算第一方波訊號的電壓，並將計算出的第一方波訊號的電壓編碼成數位訊號，該控制模組同時與編碼模組及該驅動電路電性連接，該控制模組用於依據數位訊號控制驅動電路。

上述的電流量測電路通過電流採集單元採集驅動電路輸出的電流，並輸出第一方波訊號及第二方波訊號，編碼模組依據第二方波訊號計算第一方波訊號的電壓並對應輸出數字訊號，同時控制模組依據該數位訊號控制驅動電路，進而達到控制電機的目的。由於本案在採集到電流後，通過編碼模組轉換出數位訊號，並傳送至控制模組，該數位訊號在傳輸過程中，與類比訊號相比具有更好的抗衰減與抗干擾性能，使得控制模組可以依據該數位訊號準確控制驅動電路。該電機控制裝置可準確控制電機，誤差較小。

100‧‧‧電機控制裝置

200‧‧‧電流量測電路

10‧‧‧電源

20‧‧‧電源轉換電路

30‧‧‧驅動電路

40‧‧‧電流採集單元

R‧‧‧電阻

42‧‧‧訊號產生模組

I1、I2‧‧‧輸入端

O1‧‧‧第一輸出端

O2‧‧‧第二輸出端

50‧‧‧編碼模組

60‧‧‧控制模組

70‧‧‧顯示模組

80‧‧‧電機

圖1係本發明較佳實施方式電機控制裝置之功能模組圖。

請參閱圖1，本發明的較佳實施方式提供一種電機控制裝置100，其應用於各種電機設備中。

該電機控制裝置100包括電源10、電源轉換電路20、驅動電路30、電流採集單元40、編碼模組50、控制模組60、顯示模組70及電機80。其中，該電流採集單元40、編碼模組50、控制模組60及顯示模組70構成電流量測電路200。

該電源10為交流電源(例如220V或380V)，用於輸出交流電。

該電源轉換電路20與電源10電性連接，用於將電源10輸出的交流電轉換為直流電。

該驅動電路30包括若干電晶體(圖未示)，所述若干電晶體均與電源轉換電路20電性連接，以獲取工作電壓。同時，所述若干電晶體均與控制模組60電性連接，以在控制模組60的控制下導通或截止，進而使得該驅動電路30輸出弦波的交流電。例如，控制模組60輸出SVPWM向量波形控制驅動電路，進而控制電晶體開關，而使電機80運轉。

該電流採集單元40電性連接於驅動電路30與電機80之間，以量測三相電機80的各相電流。該電流採集單元40包括電阻R及訊號產生模組42。該電阻R電性連接於驅動電路30與電機80之間，使得電機80獲得驅動電路30輸出的交流電而實現轉動(正轉或反轉)。該訊號產生模組42包括二輸入端I1、I2、第一輸出端O1及第二輸出端O2。該二輸入端I1、I2分別電性連接於電阻R的兩端，用於 採集流過該電阻R的電壓。該訊號產生模組42用於依據電阻R的電阻值及流過該電阻R的電流計算電阻R兩端的電壓，並通過第一輸出端O1輸出第一方波訊號以表徵該電壓的大小。由於電機80工作過程中所需的負載不同，導致控制模組60傳送至驅動電路30的PWM的佔空比也不同，藉此控制電機80的負載，而電機80的負載大小也直接影響了電流大小的輸出，所以造成電阻R兩端的電壓會有所不同。在本實施例中，以第一方波訊號的佔空比表徵電阻R兩端的交流電電壓，電阻R兩端的正值電壓越大，表示目前電機80為正轉，同時第一方波訊號的佔空比越大；電阻R兩端的負值電壓越大，表示目前電機80為反轉，第一方波訊號的佔空比越小。該訊號產生模組42還用於通過第二輸出端O2輸出一組電壓一定、佔空比不變的第二方波訊號。

該編碼模組50與電流採集單元40電性連接，用於接收由電流採集單元40輸出的第一方波訊號及第二方波訊號。該編碼模組50用於以第二方波訊號的佔空比及電壓作為參考，並將第一方波訊號的佔空比與第二方波訊號的佔空比作比對，進而計算出該第二方波訊號的電壓，具體計算所依據的法則是：第一方波訊號的佔空比與第二方波訊號的佔空比之比等於第一方波訊號的電壓與第二方波訊號的電壓之比。同時，該編碼模組50用於對該第二方波訊號的電壓進行編碼，以輸出一串數位訊號，如01101。

該控制模組60與編碼模組50電性連接，用於接收由編碼模組50輸出的數位訊號。該控制模組60進一步用於將接收到的數位訊號換算成對應的電流值。例如，該控制模組60內預先存儲不同的數位訊號所對應的電流值，以便將接收到的數位訊號與預先存儲的不 同的數位訊號逐一進行比對，進而換算出對應的電流值，藉此設定電流保護範圍及電機80額定負載的保護等功能。該控制模組60還與驅動電路30電性連接，該控制模組60進一步用於將換算出的電流值與預設的標準值進行比對，若該換算出的電流值超過或低於標準值一定範圍時，該控制模組60向驅動電路30的若干電晶體輸出控制訊號，以控制驅動電路30停止工作，進而使得電機80停止工作。

同時，該控制模組60還與顯示模組70電性連接，以將換算出的電流值傳送至顯示模組70，便於操作者監控。

下面進一步說明該電機控制裝置100的工作原理：首先電源10輸出波形為弦波的交流電，電源轉換電路20將該波形為弦波的交流電轉換為直流電以供驅動電路30工作。該驅動電路30在控制模組60的控制下交替導通或截止，以驅動電機80。其後，該電流採集單元40採集流過該電阻R的電流，並計算出電阻R兩端的電壓，進而輸出第一方波訊號；同時，該電流採集單元40輸出第二方波訊號。該編碼模組50接收到第一方波訊號及第二方波訊號後，以第二方波訊號的佔空比及電壓作為參考，從而計算出第一方波訊號的電壓，同時對該第一方波訊號的電壓進行編碼，並對應地輸出一串數位訊號。然後，控制模組60將該串數位訊號換算成對應的電流值，並判斷換算出的電流值是否超過或低於標準值一定範圍。當電機80在工作過程中出現電流突變時，該換算出的電流值將超過或低於標準值一定範圍，控制模組60隨即向驅動電路30輸出控制訊號，以控制驅動電路30停止工作，進而使得電機80停止工作。

本發明的電流量測電路200通過電流採集單元40採集驅動電路30與電機80之間的電流，並輸出第一方波訊號及第二方波訊號，編碼模組50依據第二方波訊號計算第一方波訊號的電壓並對應輸出數位訊號，同時控制模組60依據該數位訊號控制驅動電路30，進而達到控制電機80的目的。由於本案在採集到電流後，通過編碼模組50轉換出數位訊號，並傳送至控制模組60，該數位訊號在傳輸過程中，與類比訊號相比具有更好的抗衰減與抗干擾性能，使得控制模組60可以依據該數位訊號準確控制驅動電路30。該電機控制裝置100可準確控制電機80，誤差較小。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧電機控制裝置

200‧‧‧電流量測電路

10‧‧‧電源

20‧‧‧電源轉換電路

30‧‧‧驅動電路

40‧‧‧電流採集單元

R‧‧‧電阻

42‧‧‧訊號產生模組

I1、I2‧‧‧輸入端

O1‧‧‧第一輸出端

O2‧‧‧第二輸出端

50‧‧‧編碼模組

60‧‧‧控制模組

70‧‧‧顯示模組

80‧‧‧電機

Claims (10)

1. 一種電流量測電路，應用於電機控制裝置，該電機控制裝置包括驅動電路及電機，該驅動電路向電機輸出電流，其改良在於：該電流量測電路包括電流採集單元、編碼模組及控制模組，該電流採集單元與驅動電路電性連接，用於採集驅動電路輸出的電流，並藉此輸出第一方波訊號，該電流採集單元還用於輸出電壓一定佔空比不變的第二方波訊號，該編碼模組與電流採集單元電性連接，用於依據第二方波訊號計算第一方波訊號的電壓，並將計算出的第一方波訊號的電壓編碼成數位訊號，該控制模組同時與編碼模組及該驅動電路電性連接，該控制模組用於依據數位訊號控制驅動電路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電流量測電路，其中所述電流採集單元包括電阻及訊號產生模組，該電阻電性連接於驅動電路與電機之間，該訊號產生模組依據電阻的電阻值及流過該電阻的電流計算電阻兩端的電壓，並藉此輸出第一方波訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電流量測電路，其中所述訊號產生模組包括二輸入端、第一輸出端及第二輸出端，該二輸入端分別電性連接於電阻的兩端，該第一輸出端用於輸出第一方波訊號，該第二輸出端用於輸出第二方波訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電流量測電路，其中所述控制模組用於將接收到的數位訊號換算成對應的電流值，並將換算出的電流值與預設的標準值進行比對，若該換算出的電流值超過或低於標準值一定範圍時，該控制模組向驅動電路輸出控制訊號，以控制驅動電路停止工作。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電流量測電路，其中所述電流量測電路還包 括顯示模組，該顯示模組與控制模組電性連接，以顯示控制模組換算出的電流值。
6. 一種電機控制裝置，其包括驅動電路、電流量測電路及電機，該驅動電路向電機輸出電流，其改良在於：該電流量測電路包括電流採集單元、編碼模組及控制模組，該電流採集單元與驅動電路電性連接，用於採集驅動電路輸出的電流，並藉此輸出第一方波訊號，該電流採集單元還用於輸出電壓一定佔空比不變的第二方波訊號，該編碼模組與電流採集單元電性連接，用於依據第二方波訊號計算第一方波訊號的電壓，並將計算出的第一方波訊號的電壓編碼成數位訊號，該控制模組同時與編碼模組及該驅動電路電性連接，該控制模組用於依據數位訊號控制驅動電路。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電機控制裝置，其中所述電流採集單元包括電阻及訊號產生模組，該電阻電性連接於驅動電路與電機之間，該訊號產生模組依據電阻的電阻值及流過該電阻的電流計算電阻兩端的電壓，並藉此輸出第一方波訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電機控制裝置，其中所述訊號產生模組包括二輸入端、第一輸出端及第二輸出端，該二輸入端分別電性連接於電阻的兩端，該第一輸出端用於輸出第一方波訊號，該第二輸出端用於輸出第二方波訊號。
9. 如申請專利範圍第6項所述之電機控制裝置，其中所述控制模組用於將接收到的數位訊號換算成對應的電流值，並將換算出的電流值與預設的標準值進行比對，若該換算出的電流值超過或低於標準值一定範圍時，該控制模組向驅動電路輸出控制訊號，以控制驅動電路停止工作。
10. 如申請專利範圍第6項所述之電機控制裝置，其中所述電機控制裝置還包括電源及電源轉換電路，該電源用於向電源轉換電路輸出交流電，該電 源轉換電路用於將電源輸出的交流電轉換為直流電以為驅動電路提供工作電壓。