無刷直流電機的保護電路方案

　　本文給出幾種電機的保護方案，它不僅響應(yīng)速度快，控制可靠，而且大大地降低了保護裝置的生產(chǎn)成本。該保護電路與傳統(tǒng)的保護電路相比，省去了熱繼電器、交流接觸器等保護裝置的能耗，與電機為一體。經(jīng)測試驗證，效果良好。

　　1 電流檢測原理

　　要實現(xiàn)過流保護，首要的任務(wù)是檢測電機的電流。通常有2種檢測電流的方法：

　　(1)小阻值無感采樣電阻。通常采用康銅絲或者貼片件，這是一種廉價的方案，但是要注意采樣電阻阻值的選取，功率要足夠大，同時電阻的電感要小，以排除感抗在電阻兩端引起的電壓降。

　　(2)霍爾電流傳感器。適合驅(qū)動開發(fā)，采用LEM公司的LA28-NP霍爾電流傳感器的電流測量，它的優(yōu)點是精度高，可靠性高。

　　在電流采樣的位置上也有2種方法可以選擇：

　　(1)相電流采樣。將采樣電阻或者霍爾電流傳感器置于每一相，假設(shè)三相電流分別為ia，ib和ic，又因為無刷電機的三相電流有如下關(guān)系：ia+ib+ic=0，所以只要檢測出無刷電機中兩相電流就可以得到另一相的電流信息。

　　(2)母線電流采樣。一般是將采樣電阻或者電力傳感器置于母線負側(cè)進行電流采樣。

　　下面介紹一種基于LEM霍爾電流傳感器采樣母線電流的方法，該方法精度高，可靠性高。

　　將霍爾傳感器LA28置于母線負側(cè)到地之間進行電流檢測，LA28將檢測到的初級電流按1 000：1的比例進行縮小，得到次級電流，次級電流經(jīng)過I/V電路之后轉(zhuǎn)化為方便A/D(模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊)采集的電壓量，但是I/V輸出的電壓信號含有豐富的PWM斬波的高次諧波分量，所以如果直接送單片機的A/D口，會檢測不到電壓信息，因此需要加信號調(diào)理電路，即將I/V電路得到的電壓送入巴特沃思(Butterworth)二階低通濾波器進行低通濾波。經(jīng)過低通濾波之后可以將高次諧波分量濾除，進而得到直流分量，同時為了便于A/D口采集，將濾波后的小電壓信號進行比例放大，之后送入A/D口進行檢測。這個硬件電路示意圖如圖1所示。

　　I/V電路如圖2所示。

　　圖3給出了二階低通濾波器的設(shè)計方法。實際設(shè)計時，使R1=R2，C1=2C2，可以實現(xiàn)-40 dB/10倍頻的頻率響應(yīng)。其截至頻率的計算公式為：

　　在實際電路中電阻電容取值為R=100 kΩ，C=1μF，截至頻率f=1.126 Hz，從而將方波電壓信號的中高次諧波分量濾除，進而得到平穩(wěn)的直流分量。