0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

浅析电机驱动控制器中的电流检测

jf_35337777 来源:jf_35337777 作者:jf_35337777 2024-10-22 15:46 次阅读

1、电动汽车电机驱动控制器发展趋势

随着我国新能源汽车的高速发展,以及全球对环境保护和可持续发展的重视,新能源电动汽车市场呈现出快速增长的态势。根据中汽协数据显示,2023年中国新能源汽车产销分别为958.7万辆和949.5万辆,同比增长35.8%和37.9%,市场占有率已经达到31.6%。新能源电动汽车市场的持续高涨,将带动电机驱动控制器装机量快速提升。预计到2029年,全球电动汽车电机控制器市场规模将达到数千亿人民币的规模,年复合增长率保持在较高的水平。

在中国市场,随着新能源汽车产业政策的不断完善和新能源汽车市场的不断扩大,消费者对新能源汽车的续航里程、安全性能等方面要求的提高,市场对电机驱动控制器的性能和质量要求也不断提高。

新能源电动汽车电驱动结构是电动汽车动力系统的核心部分,主要由驱动电机、控制器和变速器三大核心部件组成。电机驱动控制器接受整车控制器(VCU)的指令,通过IGBT模块的开关状态,将动力电池提供的直流电转换成交流电,供给驱动电机使用。同时,通过监测传感器信号和电路状态,实现对电机和控制电路的实时保护。如图1电动汽车电驱动系统结构。

wKgaomcXVPOAJ6GyAAB80B8Hplg035.png图1电动汽车电驱动系统结构

2、电机驱动控制器电路结构

电机驱动控制器由低压和高压部分组成,通常包括功率电路、控制电路、传感器接口保护电路等。功率电路负责将电池的直流电转换为电机所需的交流电,核心部件是逆变器,通常采用IGBT或SiC MOSFET等功率半导体器件。控制电路则负责实施电机控制算法,如矢量控制或直接转矩控制,以实现精确的电机转速和转矩控制。传感器接口则用于接收电机和环境变量的反馈信号,如电流、电压、温度等,以便于实现闭环控制。保护电路则包括过流、过压、过热等保护功能,确保系统的安全稳定运行。电路结构如图2。

2.1低压部分

低压部分主要包括以下模块:

输入/输出接口电路:负责外部输入信号与控制器主板的转换连接,以及控制器主板输出信号与外部设备的转换连接。

控制主板:与整车控制器(VCU)通信,对旋变传感器供电并分析旋变信号,控制IGBT模块,监测高压直流母线电流、IGBT模块温度及高压插头连接情况等。

运算器与存储器:处理控制算法和存储相关数据。

传感器:电流传感器、电压传感器和温度传感器,用于监测电机和控制器的工作状态并提供保护和控制。

辅助电源:为控制电路提供必要的电源支持。

2.2高压部分

高压部分主要包含以下模块:

IGBT模块,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块是电机控制器的核心部件,负责将直流电转换成三相交流电,并控制电机的转速和转动方向。在车辆减速时,还能回收能量,将三相交流电转换成高压直流电,对动力电池进行充电。

超级电容:与高压直流母线并联,作用是在电机启动时保持电压稳定,确保电机平稳启动。

放电电阻:用于在需要时快速放电,保护电路安全。

直流高压插接器与UVW插接器:负责高压电路的连接与断开,确保电流和电压的稳定传输。

2.3 三相逆变器拓扑结构

以新能源电动汽车中最常用的三相逆变桥结构为例,三相逆变器拓扑结构是交流电机驱动控制器的常用结构。它将直流电转换为三相交流电,供给电机使用。

如图2,三相逆变桥结构通常由六个开关元件组成(IGBT模块),分为三组,每组控制一相输出。通过控制这些开关元件的通断状态,可以产生三相交流电,其频率和幅值可调,从而控制电机的转速和转矩。

三相逆变桥拓扑结构能够产生平滑的三相交流电,适用于高性能的交流电机控制场景。比如电动汽车领域的交流电机驱动控制器。同时,随着新能源电动汽车的发展,对电机驱动控制器的集成化要求越来越高。集成化电机驱动控制器将电机控制器、功率变换器、传感器等原件集成在一起,形成紧凑且高效的驱动系统。

wKgZoWcXVReAATAJAAK7WQadd88217.png图2电机驱动控制器三相逆变桥结构图

3、三相逆变结构电机驱动控制器电流检测要求及方案

3.1三相逆变桥电机驱动控制器电流检测要求及电流检测点

三相逆变桥结构电机驱动控制器的电流检测是至关重要的,它们用于实时监测和控制电机的运行状态,确保电机能够高效、稳定工作。在三相逆变桥结构电机驱动控制器中,通过准确检测电机的相电流,可以实现对电机转矩、转速的精确控制,同时监测电流是否超过额定值,防止电机过载或短路等故障发生。

通常来说,在三相逆变桥结构电机驱动系统中,需要在三相逆变器输出端或者直流母线侧做电流检测。

三相逆变器输出端:选择在三相逆变器输出端,即电机输入端,是因为逆变后输出电流直接反映了电机是实际运行电流,通过在每个输出相上安装电流传感器,可以实时掌握电机的运行状态,用于电机的闭环控制、故障诊断和过载保护。

直流母线侧:为了简化系统结构和降低成本,也可以选择在直流母线侧进行电流检测。这种方法需要采用特殊的电流检测算法和信号处理威廉希尔官方网站 ,从而准确计算出电机的三相电流。

wKgaomcXVSGAKoCeAABu_Nk4q7Y493.png图3 电机逆变器结构

3.2三相逆变桥电机驱动控制器电流检测方案

在电机驱动控制器电路中,电流检测常用的威廉希尔官方网站 有:1.采样电阻;2.霍尔电流传感器;3.电流互感器;4.磁通门。在逆变电路中,通常使用是基于霍尔效应、霍尔元件的霍尔电流传感器。霍尔电流传感器具有测量范围广,响应速度快,测量精度高,动态性能好,工作频带宽,可靠性高等优点,使用霍尔传感器检测电流最大的优势是霍尔电流传感器通过磁场感应测量电流,无需与被测电路直接接触,同时,原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离,因此不会对被测电路造成干扰和损伤,提高了系统的安全性和可靠性。

霍尔传感器从原理上可分为两大类,开环霍尔元件和闭环霍尔元件,其测量原理如下图所示:

wKgaoWcXVTmAMkr3AAJXcZPXTe0688.png图4霍尔元件原理图

开环霍尔元件直接检测由待测电流激发出的磁场磁感应强度;闭环霍尔元件则是在磁环上又缠绕了一组线圈,其中电流通过反馈确定,以保证最终磁环中的磁感应强度为0,这样通过测量线圈中电流的大小即可推算出待测电流的大小。闭环霍尔元件与开环霍尔元件相比,其检测精度较高,并且在响应时间、带宽等指标上也优于开环霍尔元件。


审核编辑 黄宇

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    电机控制器的MOS驱动

    ,我们称之为“预驱”。在设计汽车风机、水泵、油泵等电机驱动控制器时,使用车规MCU+车规预驱+车规N沟道功率MOSFET,可以适配不同功率、各种通信方式和各种驱动方式。
    发表于 07-27 10:10 2070次阅读

    电机控制器电流故障产生原因

    )电动汽车电机控制器输出端三相线出现短路,导致过电流;(2)电动车出现冲击负载或者电动车爬坡出现驱动电机堵转时,导致
    发表于 10-26 10:54

    东昊电机浅析无刷驱动器电流检测

    无刷驱动系统需要位置和电流传感器来进行控制。三相无刷电机电流控制
    发表于 05-27 18:40

    STM32电机控制器电流限制是如何工作的?

    我正在使用 BLDC 电机控制器,目前我的限流算法存在问题。谁能帮我了解电机控制器电流限制是
    发表于 01-06 08:45

    电流型PWM控制器在开关磁阻电机驱动的应用

    电流型PWM控制器在开关磁阻电机驱动的应用
    发表于 04-25 09:51 16次下载

    基于FPGA的交流电机驱动器电流控制器1

    本文的主要目的在于讲述在数字控制器中使用FPGA作为组成部分的好处。出于这个目的,各种应用于直流电机驱动器电流控制威廉希尔官方网站 得到了设计和实施。
    发表于 02-11 10:39 1641次阅读
    基于FPGA的交流<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>驱动器</b>的<b class='flag-5'>电流</b><b class='flag-5'>控制器</b>1

    步进电机控制器驱动器功能区别

    步进电机控制器是一种能够发出平均脉冲信号的电子产品,它发出的信号进入步进电机驱动器后,会由驱动器转换成步进
    发表于 10-01 15:10 6034次阅读
    步进<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>控制器</b>和<b class='flag-5'>驱动器</b>功能区别

    步进电机控制器原理_步进电机控制器编程实例

    步进电机控制器是一种能够发出均匀脉冲信号的电子产品,它发出的信号进入步进电机驱动器后,会由驱动器转换成步进
    发表于 10-01 08:58 1.6w次阅读

    步进电机控制器与伺服电机控制器的区别

    步进电机控制器:它是一种能够发出均匀脉冲信号的电子产品,它发出的信号进入步进电机驱动器后,会由驱动器转换成步进
    发表于 12-10 08:49 8705次阅读

    ADMC328:28引线基于ROM的DSP电机控制器,带电流检测数据表

    ADMC328:28引线基于ROM的DSP电机控制器,带电流检测数据表
    发表于 05-25 19:42 2次下载
    ADMC328:28引线基于ROM的DSP<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>控制器</b>,带<b class='flag-5'>电流</b><b class='flag-5'>检测</b>数据表

    无刷电机驱动器电流检测

    感应无刷电机驱动器电流是必不可少的,即使它只是为了限流。如果要在整个工作范围内优化性能和稳定性,则电流读数必须保持一致。有多种方法可以切
    发表于 08-08 09:38 4332次阅读
    无刷<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>驱动器</b><b class='flag-5'>中</b>的<b class='flag-5'>电流</b><b class='flag-5'>检测</b>

    电机控制器的工作原理与电机控制器的主要作用分解

    会对检测到的信号进行处理,包括滤波、放大、转换等操作,以提取出有用的信息,同时保证信号的准确性和稳定性。 3. 驱动信号输出:根据检测到的信号和控制要求,
    的头像 发表于 06-02 15:47 7598次阅读

    电机驱动器电机控制器的区别

    在大多数电子项目或机器人应用电机驱动器电机控制器起着非常重要的作用。
    的头像 发表于 08-16 10:20 6401次阅读
    <b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>驱动器</b>和<b class='flag-5'>电机</b><b class='flag-5'>控制器</b>的区别

    电机控制器的核心部件是什么

    功能包括: 驱动控制电机控制器通过接收输入信号,控制电机的启动、停止、正反转、调速等操作。
    的头像 发表于 06-04 18:20 1765次阅读

    电机控制器硬件的功能介绍

    电机控制器能够精准控制电动汽车电机,同时确保系统的安全稳定运行。电机控制器硬件的协同工作彰显了
    的头像 发表于 08-13 16:09 591次阅读