母线上即可工作 。其响应速度可以达到 3μs以内 ,
响应速度快 ,是理想的电流检测方法 。采集到的信
号比较弱 ,不为系统 CPU 所识别 ,因此作了放大处
理 ,放大倍数为 :

A =

1

+

R

6

R

7

(

1

)

根据需要设定

R

6

、

R

7

的值

,

可得到理想的放大

倍数

,

如图 1所示 。

图

1

　采用

IEM

模块采集定子相电流原理图

1

.

2　定子相电流的处理

通过电流霍尔传感器及放大电路得到反映三相

电流量的电压信号后

,

还需要设计模拟量前向滤波

电路

,

其作用是通过滤波电路

,

滤掉模拟量在传输过

程中产生的干扰信号

,

获取性能稳定的信号 。

现在广

泛采用的是滤波效果较好的 2阶低通滤波器 。

通入

到电机中的电流最高频率为

:

f =

pn

60

(

2

)

式中 　

p

—电机极对数

; n

—电机最高转速 。

一般需要将截

n

频率设定得略高于电机的工作

频率

,

故设计 2阶低通滤波电路的截止频率为

:

f

c

=

1

2π

R

5

R

6

C

3

C

4

(

3

)

取合适的

R

5

、

R

6

、

C

3

、

C

4

值即可 。

要想得到理想

的反馈信号

,

还要充分考虑到过流保护等措施 。2阶

低通滤波器的原理

,

如图 2所示 。

图

2

　

2

阶低通滤波器

1. 3　直流母线电压检测电路

在交流伺服系统中 ,电压信号的检测是一个容

易被忽视但又重要的问题 ,要对电压进行闭环调节 ,
就要实时地获取当前电网电压波动情况 ,那么就需
要将 IPM 直流侧母线电压值经过采样 、

隔离后送至

控制器的 A /D 转换模块进行处理 。电压的检测方
式通常有以下 3种

[ 2 ]

: ①分压电阻采样 ; ②采用电压

互感器 ; ③采用磁场平衡式霍尔电压传感器 (LEM
模块 ) 。分压电阻采样可以用于直流母线电压的检
测 ,交流伺服系统中所要检测的即是直流母线电压 ,
因此使用本方法 ,但要进行强 、

弱电隔离时 ,需采用

光电耦合电路 。一般情况下所测得的直流母线电压
范围达到百伏量级 ,因此通过电阻分压电路将其按
比例分压成控制器能够识别的电压级别 ( 0～5 V ) 。
为了实现模拟量的隔离转换 ,通常采用线性光耦电
压信号的隔离转换 。在电压检测电路中还要进行过
压 、

欠压保护电路设计和母线电压补偿 ,用差分电路

反防止共模干扰 。

2

　电机速度 、

转子位置检测电路

2. 1　电机速度 、

转子位置信号的检测

目前广泛用于交流伺服电机的速度和位置检测

的方法是采用光电编码器来检测 。按脉冲与对应位
置 (角度 )的关系 ,光电编码器通常分为增量式光电
编码器 、

绝对式光电编码器以及将上述两者结合为

一体的混合式光电编码器 3类 。采用光电编码器从
电机检测到的 6路信号分别为

[ 3 ]

: 检测转子空间绝

对位置的互差 120°

的

U

、

V

、

W

脉冲信号 ,该组信号

与电机对应的相的反电势同相位 、

同频率 ,脉宽为

180°

;用于检测转子旋转速度的两个频率变化且正

交的 A、B 脉冲信号 ,其频率一般为电动机机械转速
频率的几百甚至几千倍 ,相位相差 1 /4脉冲周期 ;每
转一个周期的 Z信号脉冲 ,该信号通常配置在

U

信

号的上升沿处 。

为了提高检测的精度 ,通常将 A、B 序列脉冲 4

倍频后送入相应的计数器 ,记数方向由 A、B 序列脉
冲的相位差决定 ,这样通过软件定时读取该计数器
的值即可计算电机转子位置 、

转速和转向 。

U

、

V

、

W

脉冲信号经 A /D 转换送入控制器以确定电机启动
时的初始位置 。电机速度 、

转子位置检测的原理 ,如

图 3所示 。

图

3

　电机速度 、

转子位置检测电路

2. 2　电机速度信号的处理

通过脉冲计算转速的常用方法有 M 法 、T法和

M / T法 。M 法通过检测固定时间间隔内的脉冲数

・

3

5

・

第

6

期

凌有铸

,

等

:

永磁同步电机交流伺服系统检测电路