[发明专利]一种强抗干扰宽范围交流永磁同步电机电流采样电路

说明书

本发明涉及一种强抗干扰宽范围永磁同步电机电流采样电路，包括：霍尔电流传感器单元、全差分放大器调理单元、Delta‑Sigma调制单元和MCU微控制单元。霍尔电流传感器单元将采集到的交流永磁同步电机的电流转变为交变电压信号；全差分放大器调理单元将交变电压信号调理得到差分式电压信号；Delta‑Sigma调制单元将差分式电压信号转换为高速单比特数据流；MCU微控制单元将高速单比特数据流还原为原始电流波形。本发明提供的采样电路能够在提高交流永磁同步电机相电流检测精度的基础上，在交流永磁同步电机低频直至过载运行时实现宽范围采样，并具备强抗干扰能力，从而提高交流伺服控制系统对交流永磁同步电机快速且准确地动态控制，增加系统的可靠性与安全性。

技术领域

本发明涉及采样电路技术领域，特别是涉及一种强抗干扰宽范围交流永磁同步电机电流采样电路。

背景技术

现如今，交流永磁同步电机因为其优良的性能，已经在工业生产中占据了举足轻重的地位，而交流伺服驱动器作为永磁同步电机的控制系统，其本身的优劣将直接影响到驱动电机的使用性能。

在交流伺服驱动控制系统中一般采用典型的三闭环控制结构，包括位置环、速度环与电流环。其中电流环作为最内层环节，需要对实际电流进行精确复现，才能够保证电机达到最快的动态调整，并保证电机转矩的快速响应。

为使交流永磁同步电机被更好的控制，需要至少对两相电机绕组的电流进行采样，这两路电流采样将作为电流反馈信号使伺服驱动实现电流闭环。目前常用的交流永磁同步电机电流采样方法是通过电阻+线性光耦、电流互感器或使用霍尔式电流传感器进行直接采样。

然而，由于交流伺服驱动系统使用环境复杂，开关频率较高，使得交流永磁同步电机相电流具有宽采样范围与高谐波含量的特点。从而使电流采样成为交流伺服控制系统硬件的一个重要模块，也是一大难点。

目前常用的交流永磁同步电机电流采样方法存在以下缺点：电阻+线性光耦方式在大电流驱动场合并不适用，不能保证在具备低频采样的同时又满足电机的过载运行；电流互感器采样方式由于低频特性差，低频电流采样误差较大，不能满足电机低频高性能运行要求；霍尔式电流传感器采样方式线性度较好，然而一旦选用量程较大的传感器，其检测精度会大幅降低，并且由于电流传感器是根据霍尔效应制成，一旦受到外部电磁干扰，电流采样就会出现异常，从而导致交流伺服系统性能下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种强抗干扰宽范围交流永磁同步电机电流采样电路，通过霍尔电流传感单元、全差分放大器调理单元、Delta-Sigma调制单元以及MCU微控制单元的协同作用，能够在提高交流永磁同步电机相电流检测精度的基础上，在交流永磁同步电机低频直至过载运行时实现宽范围采样，并具备强抗干扰能力，从而提高交流伺服控制系统对永磁同步电机快速且准确地动态控制，增加系统的可靠性与安全性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种强抗干扰宽范围交流永磁同步电机电流采样电路，包括：霍尔电流传感器单元、全差分放大器调理单元、Delta-Sigma调制单元和MCU微控制单元；

所述霍尔电流传感器单元，与交流永磁同步电机连接，用于采集所述交流永磁同步电机的电流，并将所述电流转变为交变电压信号；

所述全差分放大器调理单元，与所述霍尔电流传感器单元连接，用于接收所述交变电压信号，并将所述交变电压信号调理得到差分式电压信号；

所述Delta-Sigma调制单元，与所述全差分放大器调理单元连接，用于接收所述差分式电压信号，并将所述差分式电压信号转换为高速单比特数据流；

所述MCU微控制单元，与所述Delta-Sigma调制单元连接，用于接收所述高速单比特数据流，并将所述高速单比特数据流还原为原始电流波形。

可选地，所述霍尔电流传感器单元包括：霍尔电流传感器模块U1、滤波电路；