一種直流無刷電機母線電流換相時刻的檢測電路的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電機內部的檢測電路，尤其涉及一種直流無刷電機母線電流換相時刻的檢測電路。
【背景技術】
[0002]直流無刷電機是隨著電力電子技術和高性能永磁材料而迅速發(fā)展并得到廣泛應用的新機種。無刷直流電機不僅保持了傳統(tǒng)直流電動機良好的動、靜態(tài)調速的特性，而且具有交流電機結構簡單，運行可靠，易于控制，維護方便，壽命長等優(yōu)點。它的應用從最初的軍事工業(yè)，向航空航天、信息、家電、醫(yī)療等領域迅速發(fā)展。在醫(yī)療行業(yè)使用以無刷直流電機渦輪供氣，不僅可以大幅度縮小氣源的體積，節(jié)省能源，降低成本，還可以對渦輪進行準確可靠的控制，從而獲得穩(wěn)定的氣流與壓力。
[0003]以三相全橋驅動方式下的三相無刷直流電機為例，其采用兩項導通的工作方式，正常運行時，無刷直流電機在兩相導通狀態(tài)和換相過程之間不斷切換。一般兩相導通持續(xù)時間較長；換相過程雖然持續(xù)時間較短，但也對電機的性能產生了重要的作用。由無刷直流電機的電磁轉矩方程可知，影響電磁轉矩的因素主要有相電流及相反電動勢。在換相過程中，相反電動勢受磁漏等因素的影響，同時相反電動勢又影響著相電流。因此，通過檢測與分析直流無刷電機換相過程中相電流的變化情況，可以達到分析電磁轉矩的目的。
[0004]在通常的電機控制使用中，只對母線電流進行監(jiān)測，得到的平均電流作為電機的控制輸入變量，不考慮電機換相時刻的母線電流變化。實際上，直流無刷電機換相過程中電流變化直接影響到母線電流，通過檢測母線電流的變化，就可以反映出電機換相時刻的相電流變化，從而間接的得到電機相電流的變化。在麻醉機通氣的過程中，需要電機平穩(wěn)運轉，轉速不能有劇烈的變化；從而使麻醉機提供穩(wěn)定的通氣流速。現有技術無法對母線電流換相時刻的變化進行檢測。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供一種直流無刷電機母線電流換相時刻的檢測電路，其目的在于解決現有技術中無法對母線電流換相時刻的變化進行檢測的缺陷。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0007]一種無刷直流電機母線電流換相時刻的檢測電路，包括:用于采樣電流的母線電流采樣電路，用于對母線電流波形進行微分的母線電流微分電路，用于將母線電流換相時刻的過零點轉化為數字脈沖信號的遲滯比較電路；
[0008]所述的母線電流采樣電路包括第一反相運放、第二反相運放、第一負反饋電路和第二負反饋電路；
[0009]所述的第一負反饋電路的兩端分別與所述第一反相運放的輸出端和所述第一反相運放反相輸入端連接；所述第二負反饋電路的兩端分別與所述第二反相運放的輸出端和第二反相運放反相輸入端連接；所述第一反相運放的輸出端與第二反相運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放的反相輸入端和第二反相運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放、第三負反饋電路；
[0012]所述遲滯比較電路包括第四反相運放、第四負反饋電路、第五正反饋電路；
[0013]所述第三負反饋電路的兩端分別于所述第三反相運放的輸出端和所述第三反相運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放的輸出端和第四反相運放反相輸入端連接；所述第五正反饋電路的兩端分別于所述第四反相運放的輸出端和第四反相運放的正向輸入端連接；所述第三反相運放的輸出端與第四運放的反相輸入端連接；
[0014]所述第二反相運放的輸出端與第三反相運放的輸入端連接。
[0015]進一步的，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放的反相輸入端連接。
[0017]進一步的，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反饋電路包括并聯的第四電阻和第一電容，所述第二反饋電路包括并聯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的第七電阻和第八電阻，所述第五正反饋電路中串聯第九電阻。
[0018]進一步的，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]進一步的，所述檢測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放的反相輸入端連接。
[0021]進一步的，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]進一步的，所述母線電流檢測電路中第一反相運放、母線電流檢測電路中第二反相運放的供電電壓均為+5VA和-5VA ;母線電流微分電路第三反相運放和遲滯比較電路中第四反相運放的供電電壓為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刷電機母線電流換相時刻的檢測電路，包括換相時刻的母線電流的采樣電路、換相時刻的母線電流的微分電路以及遲滯比較電路。通過上述母線電流的采樣電路提取電機上母線電流，得到母線電流的變化波形；之后通過微分電路對電流波形進行微分，得到母線電流的過零點；遲滯比較器將母線過零點變換成數字脈沖，方便后面的CPU進行數據處理。本發(fā)明應用在電機的換相時刻，此時通過檢測換相電流的具體變化情況，可以提出此刻對直流無刷電機平穩(wěn)轉速的控制方法，保證麻醉機流速穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0024]下面結合附圖作進一步說明該發(fā)明；
[0025]圖1是本發(fā)明實施例中直流無刷電機母線電流換相時刻的檢測電路的示意圖；
[0026]圖2是圖1所示實施例中母線電流采樣電路的示意圖；
[0027]圖3是圖1所示實施例中母線電流微分電路和遲滯比較電路的示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0029]本發(fā)明實施例中，直流無刷電機的轉子是由永磁材料制成的，具有一定的磁極對數的永磁體。無刷電機的轉子磁鋼的形狀呈弧形，產生梯形波感應電動勢。直流無刷電機的工作由電子開關電路驅動，因此由電動機本體、轉子位置傳感器和電子開關電路三部分組成了直流無刷電機的控制系統(tǒng)。直流電源通過開關電路向電動機定子繞組供電，位置傳感器隨時檢測到轉子所處的位置，并根據位置信號來控制開關管的導通和截止，從而自動地控制了哪些繞組通電，哪些繞組斷電，實現了電子換相。在電機換相的過程中，電流變化直接影響到母線電流，通過檢測母線電流的變化，就可以反映出電機換相時刻的相電流變化，從而間接的得到電機相電流的變化。
[0030]針對本發(fā)明所應用到實施例，為了保證在麻醉機通氣過程中，電機運轉平穩(wěn)，電流流速均勻，不會產生劇烈的轉速變化；下面對實施例提供的直流無刷電機在換相時刻的母線電流檢測電路作進一步說明。
[0031]如圖1所示，一種麻醉機的直流無刷電機母線電流換相時刻的檢測電路,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。直流無刷電機母線電流經過上述母線電流采樣電路，得到對應的母線電流變化的波形；其后微分電路對上述經過母線電流采樣電路所得到的母線電流波形進行微分，得到母線電流的換相時刻，即檢測出電流換相時刻的過零點；最后經過遲滯比較電路將母線電流換相時刻的過零點轉化為數字脈沖信號，方便下一步對電流信號進行進一步處理。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成了本發(fā)明所要保護的麻醉機的直流無刷電機母線電流換相時亥Ij的檢測電路。
[0032]如圖2所示，母線電流采樣電路的主體是由第一反相運放A和第二反相運放B組成的差分放大電路，經過采樣電阻Rs上的電流即為無刷直流電機的母線電流，Vciutl作為該差分電路的輸出端；米樣電阻Rf； —端為電壓信號Vs輸入端S，另一端為電壓信號Vg輸入端G0
[0033]該母線電流采樣電路包括第一反相運放A、第二反相運放B、第一負反饋電路和第二負反饋電路；且第一負反饋電路的兩端分別與所述第一反相運放A的輸出端和所述第一反相運放反相輸入端連接；第二負反饋電路的兩端分別與所述第二反相運放B的輸出端和第二反相運放B的反相輸入端連接。
[0034]所述第一反相運放A的輸出端與第三電阻R3—