伺服電機控制系統電流采樣的三種方案分析與比較
伺服電機控制系統轉矩環的性能直接影響著系統的控制效果，電流采樣的精度和實時性很大程度上決定了系統的動、靜態性能，精確的電流檢測是提高系統控制精度、穩定性和快速性的重要環節，也是實現高性能閉環控制系統的關鍵。在伺服電機控制系統中，電流檢測的方案有多種，常見的一種方案是使用霍耳傳感器，將電流信號經過電磁轉換，變換為直流電壓信號輸出，然后，通過運放和比較器構成的處理電路處理后，輸入到處理器;另一種方案是，取采樣電阻兩端的電壓，經線性光藕或者隔離放大器進行信號隔離，調理后接A/D轉換器輸入進行數字化，獲取電流的采樣值，而數字化的過程即可以利用處理器中的A/D轉換通道實現，也可以利用根據
原理實現的模擬量直接轉換為數字量的隔離調制芯片來實現。以下是華科星小編分析理解出的三種伺服電機控制系統電流采樣方案，這有利于基于不同的條件選擇合適的方案來提高伺服控制系統的整體性能。
伺服電機控制系統簡介
本系統采用交直交電壓型變頻電路，主電路由整流電路、濾波電路及智能功率模塊IPM逆變電路構成，控制部分以DSP芯片TMS320LF2812為核心，CPLD作為輔助處理模塊，構成功能齊全的全數字矢量控制系統，系統結構如圖1所示，從圖1可以看出，本系統是一個有電流、轉速和位置負反饋的三閉環系統，
DSP負責采樣各相電流，計算電機的轉速和位置，最后運用矢量控制算法，得到電壓矢量PWM控制信號，經過光藕隔離電路后，驅動逆變器功率開關器件;同時DSP還監控變頻調速系統的運行狀態，當系統出現短路、過流、過壓、過熱等故障時，DSP將封鎖SVPWM信號，使電機停機，并通過LED顯示。CPLD模塊負責對光柵尺反饋的位置信息和上位機發送脈沖形式指令信息進行濾波和計數，并將數據以總線方式傳送給DSP;同時處理鍵盤輸入和顯示輸出，以及開關量的輸入輸出。
伺服電機控制系統中電流采樣的作用就是檢測交流同步電動機的三相定子電流并轉換成相應的信號輸入到DSP中，再由DSP的AD模塊轉化成數字量進行處理。因為本文研究的是三相平衡系統Ia+Ib+Ic=0，因此只要檢測其中的兩路電流，就可以得到三相電流。
伺服電機控制系統三種電流采樣方案的分析與比較
一、利用霍耳傳感器采樣電流
LEM霍耳傳感器介紹
采用霍爾電流傳感器(LEM模塊)--
LA25-NP對電流進行檢測。霍爾器件根據磁補償原理制作而成，它可傳感從直流到數百千赫茲的信號。它突出的特點是在整個工作區域內輸出特性是線性的，功耗小，重量輕，溫度穩定性好，測量頻帶寬，能測量各種波形的電流，而且電隔離，輸出為電壓信號或電流信號，精度普遍較高，因而使用極為方便可靠，是理想的電流傳感器;但是成本較高。
二、電流采樣電路設計
電流采樣電路由于TMS320F2812片內的ADC模塊要求輸入0～3V的單極信號，必須將LEM輸出的小電流信號轉換為電壓信號，再經過放大濾波后輸入DSP。因此，設計了電路來進行信號的轉換，霍爾傳感器件所允許的負載電阻，考慮到霍爾器件的輸出電流信號較弱，選用運放構成反相放大器，反相放大器的輸入阻抗很高，R2的影響可以忽略，反相端通過可調電阻輸入的參考電壓為2V，設定電機的最大啟動電流為
20A，當I = 20A時，對應的ADC輸入為3V;當I = -20A時，對應的 ADC輸入為0V;I =
0時，ADC的輸入為1.5V，將具有正負極性的電流反饋信號轉換為單極信號送入DSP。
三、?利用采樣電阻結合A/D轉換隔離調制芯片采樣電流
?7860以及接口芯片0872介紹
HCPL-7860/0872是Agilent公司的兩款用于隔離A/D轉換的IC，其典型應用電路如圖3所示，其中HCPL-7860為隔離調制器部分，HCPL-0872為數字接口部分,它們一起組合成一套隔離可編程雙芯片A/D轉換器。HCPL-7860/0872組成的可編程A/D轉換器具有12位的線性度，轉換時間為800nS，可提供5種轉換模式，輸入電壓范圍為-200mV～+200mV，單5V電源供給，HCPL-7860內部分為轉換編碼模塊和譯碼模塊，轉換編碼模塊包含一個式過采樣A/D轉換器，它將輸入的低帶寬模擬電壓信號轉化為一位高速串行數據流。
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