如何提高電機電流采集電路抗干擾能力

　　電機相電流的采樣對于FOC控制來(lái)說(shuō)是不可或缺的，在設計電機控制電路時(shí)，為了能夠準確的采樣到電機繞組中的電流值，需要提高電流采集的抗干擾能力。那么如何保證我們的設計是合理的，小編帶大家探討下電機電流采集電路的三個(gè)基本要素。

　　一、引言

　　由于電機的寬范圍調速以電機自身不能獲得理想的正弦氣隙磁場(chǎng)，導致在系統控制時(shí)采樣的相電流含有不規則的高次諧波和隨機干擾，再加上電流采樣電路的不穩定性和A/D轉換單元偏差的存在，更是加大了及高速特性，加上實(shí)際采樣到的電流誤差。

　　眾所周知，電流的采樣對電機矢量控制是非常重要的。電流采樣方式主要有3種。

　　表1.1 電流采樣方式

　　對于大部分電機應用，采用雙電阻相電流采樣的方法具有一定的優(yōu)勢，所以小編這里重點(diǎn)和大家探討下雙電阻方式下，如何提高相電流采樣的抗干擾能力。

　　二、抗干擾設計

　　1、采樣電阻

　　采樣電阻是基本的電阻元器件，同時(shí)其參數的選擇對采樣精確度也是重要的影響因素。

　　電機控制器對電機的其中兩相電流通過(guò)采樣電阻進(jìn)行采樣，如圖1所示，從采樣電阻上獲取的電壓信號經(jīng)過(guò)電壓偏置和放大，輸入到微處理器的A/D單元，從而得到其中兩相電流，再根據基爾霍夫定律，三相電流矢量和為0，推算出第三相的電流的值。

　　圖1 雙電阻采樣

　　對于320V供電空調壓縮機，電機內阻0.2Ω，如果采樣電阻合適，則對回路沒(méi)有什么影響。如果采樣電阻的阻值過(guò)大，會(huì )引起電壓的損耗，使能量效率變低，較大的阻值會(huì )使負載電壓發(fā)生偏移，產(chǎn)生電磁干擾，產(chǎn)生系統對噪聲敏感的問(wèn)題。當確定好阻值后還需要考慮電阻的穩定性能和阻值誤差。

　　2、運放設計

　　在電機的電路設計過(guò)程中需著(zhù)重考慮運放電路的設計，下面為相電流采樣電路的設計說(shuō)明。本文中采用的是ON公司的NCV20034汽車(chē)級運放芯片，擁有高達7MHz的增益帶寬，集成4路獨立運放于一身。

　　運放芯片本身對共模干擾有抵抗作用，而在差模干擾的抵抗作用稍弱，所以設計的時(shí)候要著(zhù)重提高差分線(xiàn)上的差?？垢蓴_能力。如圖2所示，C2電容就是為了提高抗差模干擾能力。差分線(xiàn)上的電阻(R34、R35)和反饋電阻(R39)應使用高精度的電阻，使得理論計算得到的參數是準確可靠的。然后與運放的輸出連接的AD口引腳上并連一個(gè)RC電路濾掉高次諧波干擾和隨機脈沖干擾，從而提升抗干擾能力。

　　圖2電流測量

　　3、PCB布置

　　為了能夠準確的采樣電流，應將運放芯片在PCB上的位置盡量靠近采樣電阻，同時(shí)又要使運放芯片不能遠離MCU，運放的地和MCU的地應該盡量靠攏。如圖3所示，采樣電阻(R98、R99、R100)兩端走差分線(xiàn)到運放的同相和反相端口，差分線(xiàn)應等距并且盡量短，以避免其他的干擾產(chǎn)生。壓縮機涉及到高壓和低壓部分，在布局電流地的時(shí)候，應使大電流地和小電流地能很好的單點(diǎn)隔離。

　　圖3運放差分走線(xiàn)

　　以上經(jīng)過(guò)硬件濾波后，如圖4所示，3相電流波形得到顯著(zhù)的優(yōu)化。

　　圖4三相電流波形