标签: pmsm电机

    PMSM 电机相电流采集电路设计笔记 设计需求：     使用FOC控制永磁同步电机，需要采集电机电流，至少需要2路相电流；相电流的电流在电机运转的过程中，电流方向会发生改变，是交流的电流信号，需要在电路上做进一步的处理，然后送到单片机AD进行采集。 电路设计：     单片机只能采集0-5V之间的电压信号，我们使用闭环的霍尔电流传感器采集电流（0-50A），LEM的LA58-P传感器在50A量程时，副边感应的电流为50mA，选择50ohm的匹配电阻，使得电流信号的幅值在-2.5~+2.5V之间，故需要设计电路使电流信号叠加一直流分量，使结果在0-5V之间，以便于单片机采集，设计电路如下： 1)    电路设计1：   常规的交流信号处理一般采用双电源供电的运放，直接采用运放求和电路使得U 0 = U i + 2.5V： 参数计算： (1/2Vcc-U P )/R 5 + (V i -U p )/R 4 = U p /R 9       (1) U N /R 2 = (U 0 -U N )/R 3                        (2) U N = U P                                  (3)     联立方程组，可求得上述图中的参数值。 该电路需要使用双电源供电，电路和成本较复杂！为了较小误差，最好选择轨对轨的运放，运放的失调电压尽量小。使用Multisim仿真的结果如下：   上述电路进行过实际测试验证！实测的结果和模拟仿真的结果稍有偏差，主要是NE5532不是轨对轨的运放，接近5V时，直接钳位到了4.5V左右，低压时不能输出到0V左右，大约0.6V就钳位了。     为了减小成本，我们试图省掉给运放提供1/2Vcc偏压（偏压电阻为10K）的片子时，发现：结果异常：     将2.5V偏压电路的分压电阻改成100K，测试结果：   结果变成跟随的效果了，没有叠加上直流分量！ 原因分析：应该是2.5V偏压的电压源的输出阻抗过大导致！查找原因：将2.5V的偏压电阻改成10ohm后，模拟的结果如下：       现在看来，问题明朗了，2.5V偏压源和输入信号源是并行输入的，需要较低的输出阻抗才可以正常工作，在2.5V偏压源高阻抗时，信号直接加在了运放的同相端。 2)    电路设计2：       在电路1的基础上，为了减小成本和电路的复杂度，我们考虑使用单电源轨对轨的低噪声的运放，设计电路如上。     参数计算：               U P =Vcc * R 15 /(R 14 +R 15 )             (1)               U P =U N                            (2)               (U I -U N )/R 12 = (U N -U 0 )/R 11            (3)     假设R12=R11=2K，则R16=R11//R12,联立方程组，求解：               U 0 = 2 Vcc * R 15 /(R 14 +R 15 ) - U I     我们需要叠加2.5V的直流分量，所以2 Vcc * R 15 /(R 14 +R 15 ) = 2.5V     故，我们选取：R 15 =33K，R 14 =100K     当然，使用电路1中所示的偏压电路最为理想了。     使用Multisim仿真，结果如下：       注意：输入和输出反向了，使用时需要在软件中反相一下！ 3)    电路设计3：     在电路2的基础上，为了减小软件的复杂度，我们打算使得输出和输入的结果完全同相且单位增益输出，设计电路如下：       参数计算：               U N = U 0 * R 18 /(R 18 +R 19 )              (1)               U P =U N                                (2)               (U I -U P )/R 10 = (U P -1/2Vcc)/R 13          (3)     联立方程组，假设R 13 =R 10 =1K，可求得上述参数值               U 0 = 1/2(U I +1/2Vcc) * (R 18 +R 19 )/R 18     若R 18 =R 19 =1K，则U 0 = U I +1/2Vcc     使用Multisim仿真，结果如下：