无刷直流电动机的电流取样
钟仁人（西安微电机研究所 710077）
直流电动机的电枢电流有重要意义，由于其正比于轴上转矩，往往作为电动机转矩的代表。无论对指示、控制，它都有着不可忽视的作用。电枢电流流过绕组与电路器件会发热，因此它又是电机与装置安全运行的重要参数。电流负反馈与过电流保护几乎是所有驱动装置不可缺少的环节，可见，电枢电流取样在电机驱动中是十分重要的。
1 无刷直流电动机的工作简述
无刷电机有矩形波驱动与正弦波驱动，本文讨论的是前者。图1示出三相星形接线方式的桥式线路，这是最常见的方式。
图2示出其正常运行时的通电情况。u、v、n为转子位置传感器的输出信号。
这里采用晶体管脉宽调制方式进行调压，以实现电机调速。图3为典型的方框图，这是一个具有电流负反馈与速度负反馈
图4表示出电机处于(0度～60度)区间工作的晶体管桥(设ult>o，电机正转)。
设此区间wa与wc通电（电枢电流从wa流人，由wc流出），晶体管vl、v3、v4与v6处于斩波工作状态，波形见图5。
这里uig为三角波电压魄与控制电压ult相加后经比较器整形所得的方波电压，简化表示为ua+ult，图中ua- ult亦然。
电机端电压ud及电流id的波形也在图中示出。由图中可知电枢电压的脉宽正比于控制电压ult。改变ult的符号，ud、id方向随之而变，这样便实现了调速。绕组的通电情况变换一次，斩波工作的晶体管也更换一次。各区间晶体管的导通情况见图2b。图中以阴影区表示晶体管工作时栅极施加u。+ult，以虚线表示施加u - ult。由于v4、v5、v6分别与v1、v2、v3同时处于斩波状态，但导通与截止情况正好相反，故图中以v1表示。注意，这仅表示斩波状态的关系。在非斩波状态，晶体管均处于关断，且ud的****占空比不应达到********。
由于ult>o．uig= u4g= ua+ ult，例如区间（-60度，60度），电枢电流id流入wa。而ulc=u4g= u△- ult，如区间(120度，240度)，id自wa流出。其他绕组及晶体管的情况类似。晶体管的导通区间以及栅极施加的是ua+ult还是u - ult，只取决于转子空间位置叫f，即相对于电角的关系是固定的，各绕组的通电情况与电角的关系也是固定的。从而保证了定子绕组的合成磁势在空间始终超前（按转向）于转子磁场90度（实际上因换相而存在±30度的摆动）。
2通常所采用的电流取样方式
在图2a中可以看到电机绕组wa. wb.wc轮流间断通电，电路上任何一点都不存在连续的电枢电流。电枢电流id需要按时间顺序轮流取各相电流拼接而成。这可利用逻辑电路控制模拟开关实现。为解决电位隔离，在电机引线上各穿一个电流传感器（第三相电流可由另两相电流合成，以省去一个传感器），传感器的输出量正比于原方电流， 开关的输入量，将输出量叠加代表电枢电流的i用三选一模拟开关实现很容易。图6示出其逻辑电路，这也可用gal实现。
当ult>o id为正
当ult
这种取样方式目前被广泛采用。或者说几乎是无刷直流电动机****的取样方式。电流****值+判向”的取样方式
这里提出另一种电流取样方式。
3.1 电流****值的取得
如果在电机引线串人反并二极管，并令同向二极管的连线同穿入一个电流传感器，见图7。由于任何时候按某方向穿图7在电流传感器上取得电枢电流****值人（或穿出）电流传感器的导线只有一根，且必有一根流过电流，因此在传感器的副方得到连续的电流ia，其值与原方电流之比等于传感器的变比。这是代表电枢电流****值的量，可直接用于电机电流与转矩指示，过电流保护。亦可在仅运 |
