本發明涉及電機驅動領域，更確切地是一種直流電機參數在線測量系統。

背景技術：

1、直流電機應用廣泛，具有優異的帶載和調速性能，為了監視電機運行狀態和提高電機的工作性能，通常需要測量電機電感、電阻、轉速、平均電流和電流紋波等參數，從而了解電機的靜態特性和電氣特性，為電機的設計和分析提供重要數據，保證電機的安全和穩定運行；此外，準確的電機參數和運行參數結合先進的控制算法，可以提高系統的控制精度和性能。

2、傳統的參數測量方法有：通過應用恒流源或者恒壓源來測量電機的電阻，電機的電阻可以用于計算電機的功率損耗、熱穩定性等；通過施加交流信號，測量電機的電流響應來計算電機的電感，電機的電感可以用于分析電機的動態特性和響應速度；采用編碼器或者霍爾傳感器測量電機轉速，電機的轉速是一個關鍵的性能參數，對于控制電機的運行速度和位置具有重要意義；采用電流傳感器或者電流互感器來測量電機的電流，電機的電流是反映電機負載和工作狀態的重要參數，可以用于監測電機的工作情況；通過使用示波器等設備來測量電機輸出電流的紋波情況，電流紋波是反映電機輸出電流質量的重要參數，可以用于評估電機輸出的穩定性和平滑性。然而，上述這些方法存在測試工作繁冗、傳感器成本高、安裝復雜、維護不便且易受外部干擾等問題。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本發明提供了一種直流電機參數在線測量系統，其能夠實現對電機電感、電阻、轉速、平均電流i和電流紋波的精準檢測。

2、其技術方案是這樣的：一種直流電機參數在線測量系統，其包括數字控制單元、h橋、第一模擬比較器、第二模擬比較器、第一模數轉換器、第二模數轉換器，h橋連接尾電流感應電阻，第一模擬比較器、第二模擬比較器比較尾電流與數字控制單元給出的預設電流值，將比較結果發送至數字控制單元；pwm控制信號作為輸入占空比duty_in進入數字控制單元，數字控制單元根據限流要求進行整流，電機電流不超過提供給第一模數轉換器的預設電流值itrip，整流后的輸出有效占空比duty_out小于輸入占空比duty_in，計算得到電感l＝udc·t1itrip，其中udc為母線電壓，t1為電機線圈電流在電源電壓的作用下達到預設電流值itrip的時間，電阻r＝udc·duty_outitrip，pwm衰減階段的電流滿足將上述電感代入得任意時刻電流波紋：其中toff為pwm低電平時間，vb為反電勢，整流狀態下的平均電流i_mean＝itrip-δi/2；轉速上升后脫離整流狀態，數字控制單元提供給第二數模轉換器的預設電流值itrip2信號為itrip-δi，第二模擬比較器比較流經尾電阻電流與itrip2的大小，并將比較結果反饋給數字控制單元，數字控制單元通過計時可得出小于itrip2的時間t1和大于itrip2的時間t2，得到平均電流i_mean＝itrip2+(0.5-t1/ton)δi，其中ton為pwm高電平時間；當t2為0時，使用itrip2-δi更新itrip2；當t1為0時，使用使用itrip2+δi更新itrip2，如此迭代下去，得到實時平均電流：i_mean＝itrip2+(0.5-t1/ton)δi；根據平均電流和電阻得到轉速對應的反電動勢值，計算任意時刻的轉速值。

3、采用本發明后，無需額外的傳感器，只需要兩個比較器，極大地減少系統成本和安裝復雜度；可在啟動初期測量電感和電阻；實時監測電機電流(紋波和平均電流)和轉速情況。

技術特征：

1.一種直流電機參數在線測量系統，其特征在于，其包括數字控制單元、h橋、第一模擬比較器、第二模擬比較器、第一模數轉換器、第二模數轉換器，h橋連接尾電流感應電阻，第一模擬比較器、第二模擬比較器比較尾電流與數字控制單元給出的預設電流值，將比較結果發送至數字控制單元；pwm控制信號作為輸入占空比duty_in進入數字控制單元，數字控制單元根據限流要求進行整流，電機電流不超過提供給第一模數轉換器的預設電流值itrip，整流后的輸出有效占空比duty_out小于輸入占空比duty_in，計算得到電感l＝udc·t1itrip，其中udc為母線電壓，t1為電機線圈電流在電源電壓的作用下達到預設電流值itrip的時間，電阻r＝udc·duty_outitrip，pwm衰減階段的電流滿足將上述電感代入得任意時刻電流波紋：其中toff為pwm低電平時間，vb為反電勢，整流狀態下的平均電流i_mean＝itrip-δi/2；轉速上升后脫離整流狀態，數字控制單元提供給第二數模轉換器的預設電流值itrip2信號為itrip-δi，第二模擬比較器比較流經尾電阻電流與itrip2的大小，并將比較結果反饋給數字控制單元，數字控制單元通過計時可得出小于itrip2的時間t1和大于itrip2的時間t2，得到平均電流i_mean＝itrip2+(0.5-t1/ton)δi，其中ton為pwm高電平時間；當t2為0時，使用itrip2-δi更新itrip2；當t1為0時，使用使用itrip2+δi更新itrip2，如此迭代下去，得到實時平均電流：i_mean＝itrip2+(0.5-t1/ton)δi；根據平均電流和電阻得到轉速對應的反電動勢值，計算任意時刻的轉速值。

技術總結
本發明涉及電機驅動領域，更確切地是一種直流電機參數在線測量系統，其包括數字控制單元、H橋、第一模擬比較器、第二模擬比較器、第一模數轉換器、第二模數轉換器，H橋連接尾電流感應電阻，第一模擬比較器、第二模擬比較器比較尾電流與數字控制單元給出的預設電流值，將比較結果發送至數字控制單元，數字控制單元對其進行計算處理，實現對電機電感、電阻、轉速、平均電流I和電流紋波的精準檢測，系統無需額外的傳感器，只需要兩個比較器，極大地減少系統成本和安裝復雜度；可在啟動初期測量電感和電阻；實時監測電機電流（紋波和平均電流）和轉速情況。

技術研發人員：吳建林,黃海濱
受保護的技術使用者：杭州思泰微電子有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28