一種直流無(wú)刷電機(jī)母線電流換相時(shí)刻的檢測(cè)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電機(jī)內(nèi)部的檢測(cè)電路，尤其涉及一種直流無(wú)刷電機(jī)母線電流換相時(shí)刻的檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]直流無(wú)刷電機(jī)是隨著電力電子技術(shù)和高性能永磁材料而迅速發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用的新機(jī)種。無(wú)刷直流電機(jī)不僅保持了傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)良好的動(dòng)、靜態(tài)調(diào)速的特性，而且具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，易于控制，維護(hù)方便，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。它的應(yīng)用從最初的軍事工業(yè)，向航空航天、信息、家電、醫(yī)療等領(lǐng)域迅速發(fā)展。在醫(yī)療行業(yè)使用以無(wú)刷直流電機(jī)渦輪供氣，不僅可以大幅度縮小氣源的體積，節(jié)省能源，降低成本，還可以對(duì)渦輪進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的控制，從而獲得穩(wěn)定的氣流與壓力。
[0003]以三相全橋驅(qū)動(dòng)方式下的三相無(wú)刷直流電機(jī)為例，其采用兩項(xiàng)導(dǎo)通的工作方式，正常運(yùn)行時(shí)，無(wú)刷直流電機(jī)在兩相導(dǎo)通狀態(tài)和換相過(guò)程之間不斷切換。一般兩相導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)；換相過(guò)程雖然持續(xù)時(shí)間較短，但也對(duì)電機(jī)的性能產(chǎn)生了重要的作用。由無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方程可知，影響電磁轉(zhuǎn)矩的因素主要有相電流及相反電動(dòng)勢(shì)。在換相過(guò)程中，相反電動(dòng)勢(shì)受磁漏等因素的影響，同時(shí)相反電動(dòng)勢(shì)又影響著相電流。因此，通過(guò)檢測(cè)與分析直流無(wú)刷電機(jī)換相過(guò)程中相電流的變化情況，可以達(dá)到分析電磁轉(zhuǎn)矩的目的。
[0004]在通常的電機(jī)控制使用中，只對(duì)母線電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到的平均電流作為電機(jī)的控制輸入變量，不考慮電機(jī)換相時(shí)刻的母線電流變化。實(shí)際上，直流無(wú)刷電機(jī)換相過(guò)程中電流變化直接影響到母線電流，通過(guò)檢測(cè)母線電流的變化，就可以反映出電機(jī)換相時(shí)刻的相電流變化，從而間接的得到電機(jī)相電流的變化。在麻醉機(jī)通氣的過(guò)程中，需要電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速不能有劇烈的變化；從而使麻醉機(jī)提供穩(wěn)定的通氣流速?，F(xiàn)有技術(shù)無(wú)法對(duì)母線電流換相時(shí)刻的變化進(jìn)行檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種直流無(wú)刷電機(jī)母線電流換相時(shí)刻的檢測(cè)電路，其目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法對(duì)母線電流換相時(shí)刻的變化進(jìn)行檢測(cè)的缺陷。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種無(wú)刷直流電機(jī)母線電流換相時(shí)刻的檢測(cè)電路，包括:用于采樣電流的母線電流采樣電路，用于對(duì)母線電流波形進(jìn)行微分的母線電流微分電路，用于將母線電流換相時(shí)刻的過(guò)零點(diǎn)轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號(hào)的遲滯比較電路；
[0008]所述的母線電流采樣電路包括第一反相運(yùn)放、第二反相運(yùn)放、第一負(fù)反饋電路和第二負(fù)反饋電路；
[0009]所述的第一負(fù)反饋電路的兩端分別與所述第一反相運(yùn)放的輸出端和所述第一反相運(yùn)放反相輸入端連接；所述第二負(fù)反饋電路的兩端分別與所述第二反相運(yùn)放的輸出端和第二反相運(yùn)放反相輸入端連接；所述第一反相運(yùn)放的輸出端與第二反相運(yùn)放的反向輸入端連接；
[0010]所述母線電流采樣電路中采樣電阻兩端分別與第一反相運(yùn)放的反相輸入端和第二反相運(yùn)放的反相輸入端連接；
[0011]所述母線電流微分電路包括第三反相運(yùn)放、第三負(fù)反饋電路；
[0012]所述遲滯比較電路包括第四反相運(yùn)放、第四負(fù)反饋電路、第五正反饋電路；
[0013]所述第三負(fù)反饋電路的兩端分別于所述第三反相運(yùn)放的輸出端和所述第三反相運(yùn)放的反相輸入端連接；所述第四反饋電路的兩端分別與所述第四反相運(yùn)放的輸出端和第四反相運(yùn)放反相輸入端連接；所述第五正反饋電路的兩端分別于所述第四反相運(yùn)放的輸出端和第四反相運(yùn)放的正向輸入端連接；所述第三反相運(yùn)放的輸出端與第四運(yùn)放的反相輸入端連接；
[0014]所述第二反相運(yùn)放的輸出端與第三反相運(yùn)放的輸入端連接。
[0015]進(jìn)一步的，所述母線電流采樣電路中還包括第一電阻和第二電阻，且母線電流采樣電路中的第一反相運(yùn)放的反相輸入端與第一電阻的一端連接，第一電阻的另一端與采樣電阻一端連接；母線電流采樣電路中的第二反相運(yùn)放的反相輸入端與第二電阻的一端連接，第二電阻的另一端與采樣電阻的另一端連接。
[0016]進(jìn)一步的，所述母線電流采樣電路中還包括第三電阻，且母線電流采樣電路中的第一反相運(yùn)放的輸出端與第三電阻的一端連接，第三電阻的另一端與母線電流采樣電路中第二反相運(yùn)放的反相輸入端連接。
[0017]進(jìn)一步的，所述母線電流采樣電路中還包括第四電阻、第五電阻、第一電容和第二電容，所述母線電流微分電路中還包括第六電阻和第三電容，所述遲滯比較電路中還包括第七電阻、第八電阻和第九電阻；所述母線電流采樣電路中的第一負(fù)反饋電路包括并聯(lián)的第四電阻和第一電容，所述第二反饋電路包括并聯(lián)的第二電容和第五電阻；所述母線電流微分電路中第三反饋電路包括并聯(lián)的第三電容和第六電阻，所述遲滯比較電路中第四反饋電路包括串聯(lián)的第七電阻和第八電阻，所述第五正反饋電路中串聯(lián)第九電阻。
[0018]進(jìn)一步的，所述母線電流采樣電路中還包括第十電阻和第i^一電阻，所述母線電流采樣電路中的第一反相運(yùn)放的正相輸入端與母線電流采樣電路中第十電阻的一端連接，第十電阻的另一端接地；所述母線電流采樣電路中的第二反相運(yùn)放的正相輸入端與母線電流采樣電路中第十一電阻的一端連接，第六電阻的另一端接地。
[0019]進(jìn)一步的，所述第一電阻的阻值與第二電阻的阻值相同；所述第四電阻的阻值與第三電阻的阻值相同；所述第十電阻的阻值與第十一電阻的阻值相同。
[0020]進(jìn)一步的，所述檢測(cè)電路中還包括第十二電阻，且母線電流采樣電路中的第二反相運(yùn)放的輸出端與第十二電阻的一端連接，第十二電阻的另一端連接第四電容的一端，第四電容的另一端與母線電流微分電路中的第三反相運(yùn)放的反相輸入端連接。
[0021]進(jìn)一步的，所述母線電流微分電路中還包括第十三電阻、所述遲滯比較電路中還包括第十四電阻，且母線電流微分電路中的第三反相運(yùn)放的正相輸入端與第十三電阻一端連接，第十三電阻另一端接地；所述遲滯比較電路中的第四反相運(yùn)放的正相輸入端與第十四電阻一端連接，電阻另一端接地。
[0022]進(jìn)一步的，所述母線電流檢測(cè)電路中第一反相運(yùn)放、母線電流檢測(cè)電路中第二反相運(yùn)放的供電電壓均為+5VA和-5VA ;母線電流微分電路第三反相運(yùn)放和遲滯比較電路中第四反相運(yùn)放的供電電壓為OVA和+5VA。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明公開了一種直流無(wú)刷電機(jī)母線電流換相時(shí)刻的檢測(cè)電路，包括換相時(shí)刻的母線電流的采樣電路、換相時(shí)刻的母線電流的微分電路以及遲滯比較電路。通過(guò)上述母線電流的采樣電路提取電機(jī)上母線電流，得到母線電流的變化波形；之后通過(guò)微分電路對(duì)電流波形進(jìn)行微分，得到母線電流的過(guò)零點(diǎn)；遲滯比較器將母線過(guò)零點(diǎn)變換成數(shù)字脈沖，方便后面的CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明應(yīng)用在電機(jī)的換相時(shí)刻，此時(shí)通過(guò)檢測(cè)換相電流的具體變化情況，可以提出此刻對(duì)直流無(wú)刷電機(jī)平穩(wěn)轉(zhuǎn)速的控制方法，保證麻醉機(jī)流速穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0024]下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明該發(fā)明；
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中直流無(wú)刷電機(jī)母線電流換相時(shí)刻的檢測(cè)電路的示意圖；
[0026]圖2是圖1所示實(shí)施例中母線電流采樣電路的示意圖；
[0027]圖3是圖1所示實(shí)施例中母線電流微分電路和遲滯比較電路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例中，直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由永磁材料制成的，具有一定的磁極對(duì)數(shù)的永磁體。無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鋼的形狀呈弧形，產(chǎn)生梯形波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。直流無(wú)刷電機(jī)的工作由電子開關(guān)電路驅(qū)動(dòng)，因此由電動(dòng)機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子開關(guān)電路三部分組成了直流無(wú)刷電機(jī)的控制系統(tǒng)。直流電源通過(guò)開關(guān)電路向電動(dòng)機(jī)定子繞組供電，位置傳感器隨時(shí)檢測(cè)到轉(zhuǎn)子所處的位置，并根據(jù)位置信號(hào)來(lái)控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截止，從而自動(dòng)地控制了哪些繞組通電，哪些繞組斷電，實(shí)現(xiàn)了電子換相。在電機(jī)換相的過(guò)程中，電流變化直接影響到母線電流，通過(guò)檢測(cè)母線電流的變化，就可以反映出電機(jī)換相時(shí)刻的相電流變化，從而間接的得到電機(jī)相電流的變化。
[0030]針對(duì)本發(fā)明所應(yīng)用到實(shí)施例，為了保證在麻醉機(jī)通氣過(guò)程中，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，電流流速均勻，不會(huì)產(chǎn)生劇烈的轉(zhuǎn)速變化；下面對(duì)實(shí)施例提供的直流無(wú)刷電機(jī)在換相時(shí)刻的母線電流檢測(cè)電路作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0031]如圖1所示，一種麻醉機(jī)的直流無(wú)刷電機(jī)母線電流換相時(shí)刻的檢測(cè)電路,包括母線電流采樣電路101、母線電流微分電路102、遲滯比較電路103。直流無(wú)刷電機(jī)母線電流經(jīng)過(guò)上述母線電流采樣電路，得到對(duì)應(yīng)的母線電流變化的波形；其后微分電路對(duì)上述經(jīng)過(guò)母線電流采樣電路所得到的母線電流波形進(jìn)行微分，得到母線電流的換相時(shí)刻，即檢測(cè)出電流換相時(shí)刻的過(guò)零點(diǎn)；最后經(jīng)過(guò)遲滯比較電路將母線電流換相時(shí)刻的過(guò)零點(diǎn)轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號(hào)，方便下一步對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理。上述的母線電流采樣電路、母線電流微分電路和遲滯比較電路即構(gòu)成了本發(fā)明所要保護(hù)的麻醉機(jī)的直流無(wú)刷電機(jī)母線電流換相時(shí)亥Ij的檢測(cè)電路。
[0032]如圖2所示，母線電流采樣電路的主體是由第一反相運(yùn)放A和第二反相運(yùn)放B組成的差分放大電路，經(jīng)過(guò)采樣電阻Rs上的電流即為無(wú)刷直流電機(jī)的母線電流，Vciutl作為該差分電路的輸出端；米樣電阻Rf； —端為電壓信號(hào)Vs輸入端S，另一端為電壓信號(hào)Vg輸入端G0
[0033]該母線電流采樣電路包括第一反相運(yùn)放A、第二反相運(yùn)放B、第一負(fù)反饋電路和第二負(fù)反饋電路；且第一負(fù)反饋電路的兩端分別與所述第一反相運(yùn)放A的輸出端和所述第一反相運(yùn)放反相輸入端連接；第二負(fù)反饋電路的兩端分別與所述第二反相運(yùn)放B的輸出端和第二反相運(yùn)放B的反相輸入端連接。
[0034]所述第一反相運(yùn)放A的輸出端與第三電阻R3—