一種全電子式電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)檢測(cè)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)轉(zhuǎn)矩檢測(cè)領(lǐng)域，具體公開一種全電子式電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步與發(fā)展，在機(jī)械制造、自動(dòng)控制、航空航天以及國防等眾多領(lǐng) 域已大量使用了力矩電機(jī)。生產(chǎn)科研的實(shí)踐要求力矩電機(jī)具有較高的可靠、穩(wěn)定性、可控性 以及節(jié)能環(huán)保性，其中在運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性方面要求電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，所以在電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)情 況的檢測(cè)過程中，如何提高檢測(cè)可靠性是非常關(guān)鍵的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于：為解決以上問題提供一種結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用的全電子式電機(jī)轉(zhuǎn) 矩實(shí)時(shí)檢測(cè)電路。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是這樣的：
[0005] -種全電子式電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)檢測(cè)電路，包括電機(jī)三相電源接線U、V、W，
[0006] 還包括CPU、電壓互感器、電流互感器、峰值檢波電路、電流放大及峰值檢波電路、 第一過零比較器、第二過零比較器、相對(duì)編碼器，
[0007] 所述電壓互感器與所述三相電源接線任意兩相電源接線連接，所述電壓互感器輸 出兩路信號(hào)，一路與所述第二過零比較器連接后再與CPU連接，一路與所述峰值檢波電路 連接后再與CPU連接；
[0008] 所述電流互感器與所述三相電源接線任意一相連接，所述電流互感器輸出兩路信 號(hào)，一路與所述第一過零比較器連接后再與CPU連接，一路與所述電流放大及峰值檢波電 路連接后再與CPU連接；
[0009] 進(jìn)一步地，所述相對(duì)編碼器與所述CPU連接，輸出速度方波信號(hào)。
[0010] 進(jìn)一步地，所述第一過零比較器輸出50Hz方波，與所連接的相電源接線上電流相 位一致。
[0011] 進(jìn)一步地，所述第二過零比較器輸出50Hz方波，與所連接的所述兩相電源接線上 電壓相位一致。
[0012] 進(jìn)一步地，所述相對(duì)編碼器輸出信號(hào)頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。
[0013] 進(jìn)一步地，所述CPU采用STM32F103系列32位ARM，具有16路12位模數(shù)通道，6 組16位內(nèi)部定時(shí)器，最大72MHz時(shí)鐘。
[0014] 綜上所述，由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0015] 本發(fā)明簡單實(shí)用，可優(yōu)先檢測(cè)電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018] 如圖1所示，一種全電子式電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)檢測(cè)電路，包括電機(jī)三相電源接線U、V、 W，還包括CPU、電壓互感器、電流互感器、峰值檢波電路、電流放大及峰值檢波電路、第一過 零比較器、第二過零比較器、相對(duì)編碼器，
[0019] 所述電壓互感器與所述三相電源接線任意兩相電源接線連接，所述電壓互感器輸 出兩路信號(hào)，一路與所述第二過零比較器連接后再與CPU連接，一路與所述峰值檢波電路 連接后再與CPU連接；
[0020] 所述電流互感器與所述三相電源接線任意一相連接，所述電流互感器輸出兩路信 號(hào)，一路與所述第一過零比較器連接后再與CPU連接，一路與所述電流放大及峰值檢波電 路連接后再與CPU連接；
[0021] 所述相對(duì)編碼器與所述CPU連接，輸出速度方波信號(hào)，所述相對(duì)編碼器輸出信號(hào) 頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。
[0022] 所述第一過零比較器輸出50Hz方波，與所連接的相電源接線上電流相位一致。
[0023] 所述第二過零比較器輸出50Hz方波，與所連接的所述兩相電源接線上電壓相位 一致。
[0024] 所述CPU采用STM32F103系列32位ARM，具有16路12位模數(shù)通道，6組16位內(nèi) 部定時(shí)器，最大72MHz時(shí)鐘。
[0025] 公式：
[0026] 電機(jī)電功率PD=V3Ulcos0 ;
[0027] 電機(jī)機(jī)械功率PN=nT/9. 55 ;
[0028] PN=nPD，T= 9. 55 ;
[0029] 其中：PD電機(jī)輸入電功率，單位瓦W;U三相電機(jī)相電壓有效值，單位伏特V;I三相 電機(jī)相電流有效值，單位安倍A;0電機(jī)電壓電流相角，單位度；PN電機(jī)輸出機(jī)械功率，單位 瓦W;n電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速，單位每分鐘轉(zhuǎn)速RPM;T電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)矩，單位牛頓米N.m;n電機(jī) 效率。
[0030] 由上述公式可知，只要實(shí)時(shí)測(cè)出相電壓U，相電流I，電壓電流相位角0，電機(jī)轉(zhuǎn)速 n，就可計(jì)算出實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)效率-轉(zhuǎn)速（n-n)曲線由電機(jī)生產(chǎn)商提供，也可在轉(zhuǎn)距平臺(tái) 實(shí)際測(cè)試獲得。
[0031] 如圖1所示，UVW為電機(jī)的供電電源，PT是VW相電壓互感器，CT是W相電流互感 器，PA為通用峰值檢波電路，輸出信號(hào)UA是經(jīng)過整定的VW相電壓峰值采樣信號(hào)，同樣CA為 電流放大及峰值檢波電路，輸出IA是經(jīng)過整定的W相電流峰值采樣信號(hào)，過零比較器U1A 輸出PHI為50Hz方波，與W相電流相位一致，過零比較器U1B輸出PHU為50Hz方波，與VW 相電壓相位一致，CPU通過外部中斷電路檢測(cè)PHI和PHU的上升下降沿，再由內(nèi)部定時(shí)器精 確測(cè)定兩者之間的時(shí)間差，由此計(jì)算出相位角0。模擬量IA和UA代表相電流和相電壓， 經(jīng)過CPU內(nèi)部快速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路測(cè)量出相應(yīng)的數(shù)字量，由于是測(cè)量的正弦信號(hào)的峰值，所 以要轉(zhuǎn)換成有效值用于公式計(jì)算。相對(duì)編碼器S由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出方波信號(hào)SPEED，其 頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，由于電機(jī)運(yùn)行一周編碼器S輸出256個(gè)方波，CPU測(cè)量方波的周期 可以精確跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速n，CPU采用ST公司STM32F103系列32位ARM，具有16路12位模 數(shù)通道，6組16位內(nèi)部定時(shí)器，最大72MHz時(shí)鐘，足以完成系統(tǒng)實(shí)時(shí)采樣及運(yùn)算任務(wù)。綜上 可獲得相電壓U，相電流I，電壓電流相位角0，電機(jī)轉(zhuǎn)速n，通過公式計(jì)算就可得出電機(jī)轉(zhuǎn) 矩。
[0032] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種全電子式電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)檢測(cè)電路，包括電機(jī)三相電源接線U、V、W，其特征在于： 還包括CPU、電壓互感器、電流互感器、峰值檢波電路、電流放大及峰值檢波電路、第一 過零比較器、第二過零比較器、相對(duì)編碼器， 所述電壓互感器與所述三相電源接線任意兩相電源接線連接，所述電壓互感器輸出兩 路信號(hào)，一路與所述第二過零比較器連接后再與CPU連接，一路與所述峰值檢波電路連接 后再與CPU連接； 所述電流互感器與所述三相電源接線任意相連接，所述電流互感器輸出兩路信號(hào)，一 路與所述第一過零比較器連接后再與CPU連接，一路與所述電流放大及峰值檢波電路連接 后再與CPU連接； 所述相對(duì)編碼器與所述CPU連接，輸出速度方波信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全電子式電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)檢測(cè)電路，其特征在于：所述第 一過零比較器輸出50Hz方波，與所連接的相電源接線上電流相位一致。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全電子式電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)檢測(cè)電路，其特征在于：所述第 二過零比較器輸出50Hz方波，與所連接的所述兩相電源接線上電壓相位一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全電子式電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)檢測(cè)電路，其特征在于：所述相 對(duì)編碼器輸出信號(hào)頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全電子式電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)檢測(cè)電路，其特征在于：所述CPU 采用STM32F103系列32位ARM，具有16路12位模數(shù)通道，6組16位內(nèi)部定時(shí)器，最大72MHz 時(shí)鐘。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全電子式電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)檢測(cè)電路，包括電機(jī)三相電源接線U、V、W，還包括CPU、電壓互感器、電流互感器、峰值檢波電路、電流放大及峰值檢波電路、第一過零比較器、第二過零比較器、相對(duì)編碼器，根據(jù)該電路測(cè)出實(shí)時(shí)電壓、電流、電壓電流相位角、電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過計(jì)算得出實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩。
【IPC分類】G01L3-00
【公開號(hào)】CN104614107
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510018471
【發(fā)明人】許建偉, 于元文, 梅志明
【申請(qǐng)人】江蘇金陵自控技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月12日