东昊电机浅析无刷驱动器的电流检测

电路

无刷驱动系统需要位置和电流传感器来进行控制。三相无刷电机的电流控制中至少需要两相的电流。相电流可以从直流母线电流检测到，因此在无刷电机的电流控制中一个传感器已经足够。如果需要电流隔离，电流传感器的价格相对较高。如果不需要隔离，那么电流可以通过检测精密电阻两端的电压降得到，这样成本较低。后一种解决办法在低成本的无刷电机驱动器中使用非常广泛。传感器电阻应与无刷驱动处理器共用，因此传感电流信号可以依赖其得到，从而使得额外的硬件数最少。在这类低成本的系统中，无刷驱动处理器通常将共用器件连接到供给逆变器的直流母线的负端，在这种情况下，为了回馈给逆变器中首要的控制器件的门极/基极，特别是系统工作电压高于12V的汽车电压时，注意从无刷驱动处理器得到的门极信号必须隔离。使用测量得到的电阻传感器两端的电压去估计电流，以及这种方法在整个驱动系统控制电流中的使用时，必须采用这样类似的防护。另一种方法是使用含有内置电流传感器的MOSFET器件去检测电流。作为另一种选择，当MOSFET器件导通时，其相当于一个电阻，本身起到传感电阻的作用。因为温度效应，所以使用漏电压降去估计电流充满了不准确性，并且对于精密的电流控制，利用这个电压降的反馈不是一个可行的方法。霍尔效应电流传感器在电流传感隔离方面非常理想。当前，无刷电机控制中若没有电流反馈,是几乎不可能达到高性能的。

如果不需要精确的转矩和速度控制，那么电流反馈控制和电流传感器都可以去掉。于是一个简单的基于占空比的开环PWM电压无刷驱动器已经足够。尽管如此，对无刷电机相应的相的电流进行控制仍然需要转子位置信息。许多不使用外部安装的传感器去检测转子位置的方法已经应用。那么，除非存在外部的速度反馈控制，仅使用占空比控制而不考虑电流控制的方法有着不能跟随负载转矩变化响应的缺点。考虑到负载转矩的变化会使得转子转速下降，从而使得感应电动势下降，导致在固定占空比的情况下，定子相电流增加。当只控制转矩时，这在无刷电机控制中是可以接受的。这可以跟电压的占空比成比例。因为与无刷电机相比，逆变器器件的热时间常数较小，所以一种形式或其他形式进行有反馈或无反馈的电流控制都是很重要的。实现这个的一种方法是将逆变器器件集电极和发射极的电压检测合并，并且当电流超过设定的限制时，使用它们将其关断。关断信号并不需要来自控制处理器，也可以来自于硬件，就像许多门电路所做的一样，将信号集成在自身基本的无刷驱动器电路内。在无刷电机驱动器需要转速控制的地方，电压的占空比不得根据速度调整部分进行设定。这可以利用一个外部的速度反馈控制来实现。那么为了速度反馈闭环控制，速度传感或者速度检测的问题再次变得重要。如果检测的速度能被使用在这个方案中，控制系统就是一个真正的无传感器控制系统。与电流限幅控制相结合，系统会具有鲁棒性。

jiciwi · 2020-5-27 21:03:34

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