一种电机参数采集装置、电机及其电机参数采集方法

摘要

本发明公开了一种电机参数采集装置、电机及其电机参数采集方法，该装置包括：采样单元，用于采集电机的相电压；模数转换单元，用于对采集得到的电机的相电压进行模数转换处理，以得到设定位数的数字信号；信号处理单元，用于对模数转换处理得到的数字信号进行滤波抽取处理，以得到与采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内平均电压值线性相关的采样参数；电机控制器，用于根据该采样参数进行比例运算，以得到采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内的平均电压值。本发明的方案，可以解决根据电机PWM电压信号测量电机相电压的实际数值的测量难度大问题，达到减小测量难度的效果。

权利要求

1.一种电机参数采集装置，其特征在于，包括：采样单元、模数转换单元、信号处理单元和电机控制器；其中，所述采样单元，用于采集电机的相电压；

所述模数转换单元，用于对采集得到的电机的相电压进行模数转换处理，以得到设定位数的数字信号；

所述信号处理单元，用于对模数转换处理得到的数字信号进行滤波抽取处理，以得到与采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内平均电压值线性相关的采样参数；

所述电机控制器，用于根据该采样参数进行比例运算，以得到采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内的平均电压值；

模数转换单元包括模拟Delta-Sigma调制器，信号处理单元包括数字信号处理模块，数字信号处理模块支持Delta-Sigma信号解调，通过调整设置Delta-Sigma的调制时钟、以及数字信号处理模块的数字转换输出速率，使得Delta-Sigma ADC的处理速率和PWM电压的频率匹配。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采样单元，包括：分压模块和采样模块；其中，所述分压模块和所述采样模块，串联在电机的相电压测量点和电机的母线电压低电平端之间；

所述采样模块，并联在所述模数转换模块的正相输入端和所述模数转换模块的负相输入端之间。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分压模块，包括：第一电阻；所述采样模块，包括：第二电阻；

所述第一电阻的阻值和所述第二电阻的阻值均大于或等于设定电阻阈值，以使得所述第二电阻两端电压满足所述模数转换单元的设定电压输入范围。

4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述模拟Delta-Sigma调制器的调制时钟，与所述信号处理单元的输出速率同步；且所述信号处理单元的处理频率与电机的PWM频率相同。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述模拟Delta-Sigma调制器，选用二阶及以上的Delta-Sigma调制器。

6.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元，包括：滤波器和抽取模块；所述滤波器和所述抽取模块，依次设置在所述模数转换单元和所述电机控制器之间。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滤波器，包括：sinc数字滤波器；所述抽取模块，具有设定抽取率。

8.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，还包括：基准单元；

所述基准单元，用于为所述模数转换单元提供基准供电电压。

9.一种电机，其特征在于，包括：如权利要求1-8任一所述的电机参数采集装置。

10.一种如权利要求9所述的电机的电机参数采集方法，其特征在于，包括：采集电机的相电压；

对采集得到的电机的相电压进行模数转换处理，以得到设定位数的数字信号；

对模数转换处理得到的数字信号进行滤波抽取处理，以得到与采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内平均电压值线性相关的采样参数；

根据该采样参数进行比例运算，以得到采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内的平均电压值。

说明书

一种电机参数采集装置、电机及其电机参数采集方法

技术领域

[0001] 本发明属于电机技术领域，具体涉及一种电机参数采集装置、电机及其电机参数采集方法，尤其涉及基于Delta-Sigma原理的电机相电压高精度采样装置、电机及其电机参数采集方法。

背景技术

[0002] 目前，主流的永磁同步电机控制算法为基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的控制方法，基于此算法，永磁同步电机得到的电压为占空比不同的脉冲宽度调制(PWM)电压(如脉冲信号)。在需要检测电机电压的应用场景，普遍通过获取控制器(如MCU微处理器等芯片)输出的电压参考值，结合考虑逆变器的压降，来估算电机相电压的实际值。然而，逆变器的压降受死区时间、开关导通关断时间、管压降、母线电压的幅值以及电流大小等其他非线性因素影响，因此很难准确的得知逆变器的压降，由此会导致估算难度高且精度低。

[0003] 当前通用的方法，很难根据电机PWM电压信号测量电机相电压(在PWM周期内平均电压值)的实际数值。例如：目前测量方法主要为面积等效法，需要通过高采样率的示波器或专用仪表，通过采集相电压PWM周期内波形，确认占空比和母线电压两端电平幅值，来计算电机相电压的平均数值。又如：设定PWM周期为T，母线电压为U，通过捕获计时获取高电平时间ton，以此获得PWM周期内平均电压Uavg＝U*(ton/T)。而使用FPGA进行实际占空比计算的方法，适用于母线电压两端电平幅值已知的情况，且需要额外的高采样率专用仪器，成本极高，不具备通用性。

[0004] 上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种电机参数采集装置、电机及其电机参数采集方法，以解决根据电机PWM电压信号测量电机相电压的实际数值的测量难度大问题，达到减小测量难度的效果。

[0006] 本发明提供一种电机参数采集装置，包括：采样单元、模数转换单元、信号处理单元和电机控制器；其中，所述采样单元，用于采集电机的相电压；所述模数转换单元，用于对采集得到的电机的相电压进行模数转换处理，以得到设定位数的数字信号；所述信号处理单元，用于对模数转换处理得到的数字信号进行滤波抽取处理，以得到与采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内平均电压值线性相关的采样参数；所述电机控制器，用于根据该采样参数进行比例运算，以得到采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内的平均电压值。

[0007] 可选地，所述采样单元，包括：分压模块和采样模块；其中，所述分压模块和所述采样模块，串联在电机的相电压测量点和电机的母线电压低电平端之间；所述采样模块，并联在所述模数转换模块的正相输入端和所述模数转换模块的负相输入端之间。

[0008] 可选地，所述分压模块，包括：第一电阻；所述采样模块，包括：第二电阻；所述第一电阻的阻值和所述第二电阻的阻值均在设定电阻阈值以上，以使得所述第二电阻两端电压满足所述模数转换单元的设定电压输入范围。

[0009] 可选地，所述模数转换单元，包括：模拟Delta-Sigma调制器；所述模拟Delta-Sigma调制器的调制时钟，与所述信号处理单元的输出速率同步；且所述信号处理单元的处理频率与电机的PWM频率相同。

[0010] 可选地，所述模拟Delta-Sigma调制器，选用二阶及以上的Delta-Sigma调制器。

[0011] 可选地，所述信号处理单元，包括：滤波器和抽取模块；所述滤波器和所述抽取模块，依次设置在所述模数转换单元和所述电机控制器之间。

[0012] 可选地，所述滤波器，包括：sinc数字滤波器；所述抽取模块，具有设定抽取率。

[0013] 可选地，还包括：基准单元；所述基准单元，用于为所述模数转换单元提供基准供电电压。

[0014] 与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种电机，包括：以上所述的电机参数采集装置。

[0015] 与上述电机相匹配，本发明再一方面提供一种电机的电机参数采集方法，包括：采集电机的相电压；对采集得到的电机的相电压进行模数转换处理，以得到设定位数的数字信号；对模数转换处理得到的数字信号进行滤波抽取处理，以得到与采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内平均电压值线性相关的采样参数；根据该采样参数进行比例运算，以得到采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内的平均电压值。

[0016] 本发明的方案，通过FPGA或者使用微处理器的标准外设实现电压值的获取，无需母线电压的数值，并可以实时获得电机相电压数值，测量难度小、精度高，且成本低。

[0017] 进一步，本发明的方案，通过采用Delta-Sigma单一ADC芯片，能够实时测量电机在PWM周期内平均电压，即实现电机PWM相电压的高精度测量，测量精度高，且操作过程简单、成本低。

[0018] 进一步，本发明的方案，通过使用Delta-Sigma型ADC对电机相电压进行采样，设置数字抽取滤波器的吞吐率与PWM调制频率相同，在线实时测量PWM控制周期内电机相电压的平均电压值，结构简单，易于实现、精度高、成本低且通用性强。

[0019] 由此，本发明的方案，通过使用Delta-Sigma型ADC对电机相电压进行采样，设置数字抽取滤波器的吞吐率与PWM调制频率相同，可以在线实时获取电机相电压在PWM周期内平均电压值，解决根据电机PWM电压信号测量电机相电压的实际数值的测量难度大问题，达到减小测量难度的效果。

[0020] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

[0021] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0022] 图1为本发明的电机参数采集装置的一实施例的结构示意图；

[0023] 图2为本发明的电机参数采集装置的一实施例的Delta-Sigma ADC转化时的信号链；

[0024] 图3为本发明的电机参数采集装置的一优选实施例的结构示意图，具体为基于Delta-Sigma原理的电机相电压测量原理示意图；

[0025] 图4为本发明的电机参数采集装置的一实施例的实际相电压测量值的曲线示意图；

[0026] 图5为本发明的电机参数采集方法的一实施例的流程示意图。

具体实施方式

[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 根据本发明的实施例，提供了一种电机参数采集装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该电机参数采集装置可以包括：采样单元、模数转换单元、信号处理单元和电机控制器。所述采样单元，设置在电机的相电压检测端与模数转换单元的信号输入端之间。模数转换单元的信号输出端，连接至电机的电机控制器的信号输入端。

[0029] 在一个可选例子中，所述采样单元，设置在电机的相电压检测端，可以用于采集电机的相电压。其中，采集得到的电机的相电压，可以包括：某一相的相电压，或某几相的相电压。

[0030] 可选地，所述采样单元，可以包括：分压模块和采样模块。

[0031] 其中，所述分压模块和所述采样模块，串联在电机的相电压测量点和电机的母线电压低电平端之间。所述分压模块的第一连接端，连接至电机的相电压测量端。所述分压模块的第二连接端，连接至所述模数转换模块的正相输入端。所述采样模块，并联在所述模数转换模块的正相输入端和所述模数转换模块的负相输入端之间。

[0032] 例如：通过串联合适电阻值、低感值、高精确度的电阻R1和R2，使电阻R2两端电压满足Delta-Sigma调制器的电压输入范围。测量得到电阻R1两端电压值，再通过比例换算可以在线实时获得电机相电压在PMW周期内的平均电压值；其中由于采样以及滤波造成的延时取决于不同的结构类型。

[0033] 由此，通过分压模块和采样模块构成采样单元，结构简单，且能保证对电机相电压采样的安全性和精准性。

[0034] 更可选地，所述分压模块，可以包括：第一电阻。所述采样模块，可以包括：第二电阻。

[0035] 其中，所述第一电阻的阻值和所述第二电阻的阻值均在设定电阻阈值以上，以使得所述第二电阻两端电压满足所述模数转换单元的设定电压输入范围。

[0036] 例如：在电机相电压测量点和母线电压低电平之间串联分压电阻R1和采样电阻R2，R1、R2适合选取大阻值电阻，且电阻R2的阻值受限于Delta-Sigma调制器。采样电阻R2两端并联到Delta-Sigma调制器输入端。

[0037] 由此，通过利用电阻实现分压和采样，并设置电阻的阻值形式，可以保证采样的精准性和可靠性。

[0038] 在一个可选例子中，所述模数转换单元，设置在采样单元的输出侧，可以用于对采集得到的电机的相电压进行模数转换处理，以得到设定位数的数字信号。

[0039] 可选地，所述模数转换单元，可以包括：模拟Delta-Sigma调制器。

[0040] 其中，所述模拟Delta-Sigma调制器的调制时钟，与所述信号处理单元的输出速率同步，且所述信号处理单元的处理频率与电机的PWM频率相同。

[0041] 例如：基于广泛应用的Delta-Sigma型ADC芯片，通过FPGA或者使用微处理器的标准外设实现电压值的获取，无需母线电压的数值，并可以实时获得电机相电压数值。当然，实际应用中也可以通过此方法测量得到电机的线电压。

[0042] 例如：采用Delta-Sigma单一ADC芯片，由于不是对PWM电压信号进行占空比分析，因此不需要已知母线电压两端电平幅值。即，母线电压未知，本发明的方案能够实时测量电机在PWM周期内平均电压，即实现电机PWM相电压的高精度测量，测量精度高，且操作过程简单、成本低。

[0043] 例如：使用Delta-Sigma型ADC对电机相电压进行采样，设置数字抽取滤波器的吞吐率与PWM调制频率相同，可以在线实时获取电机相电压在PWM周期内平均电压值。

[0044] 由此，通过使用模拟Delta-Sigma调制器进行模数转换，并根据信号处理单元的输出速率设置其调制时钟，可以更及时且精准地对采样得到的电机的相电压进行模数转换处理。

[0045] 更可选地，所述模拟Delta-Sigma调制器，选用二阶及以上的Delta-Sigma调制器。

[0046] 例如：模拟Delta-Sigma调制器一般选取二阶及以上结构。

[0047] 例如：Delta-Sigma调制器输出1位数字信号(码流)到数字信号处理模块。当数字信号处理频率与PWM频率相同，数字信号处理模块对1位码流进行滤波抽取，可以得到与相电压在PWM周期内平均电压值线性相关的数值，通过运算处理器进行比例换算，可以得到电机相电压在PWM周期内的平均电压值。

[0048] 由此，通过选用二阶及以上的Delta-Sigma调制器，处理效率高、处理结果精准。

[0049] 在一个可选例子中，所述信号处理单元，设置在模数转换单元与电机的电机控制器之间，可以用于对模数转换处理得到的数字信号进行滤波抽取处理，以得到与采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内平均电压值线性相关的采样参数。

[0050] 例如：利用数字信号处理模块对于Delta-Sigma输出的码流(如1位数字信号)进行数据处理。其中，本发明的方案的实现，可以有多种解决方案，且设计灵活。

[0051] 可选地，所述信号处理单元，可以包括：滤波器和抽取模块。所述滤波器和所述抽取模块，依次设置在所述模数转换单元和所述电机控制器之间。

[0052] 例如：滤波器和抽取模块组成数字信号处理模块，作用是对Delta-Sigma调制器输出的信号进行处理，获得所需电机相电压的电压值。

[0053] 例如：通过设置Delta-Sigma调制器时钟，以及选取适当吞吐率的数字抽取滤波器，使数字信号处理器的吞吐率(数字转换输出速率)与PWM开关频率匹配，即两者速率相等同步，可以以同等速率在线实时获取电机相电压值。

[0054] 由此，通过滤波器与抽取模块的配合设置，可以实现对模数转换单元输出的数字信号的滤波和抽取处理，结构简单、且处理效果好。

[0055] 更可选地，所述滤波器，可以包括：sinc数字滤波器。所述抽取模块，具有设定抽取率。

[0056] 例如：数字信号处理的滤波器一般选取sinc3或sinc5+sinc1数字滤波。

[0057] 由此，通过设置滤波器的形式和抽取模块的抽取率，可以更高效且更精准地实现对数字信号的滤波和抽取。

[0058] 在一个可选例子中，所述电机控制器，设置在所述信号处理单元的输出侧，可以用于根据该采样参数进行比例运算，以得到采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内的平均电压值。

[0059] 例如：可以通过调整设置Delta-Sigma的调制时钟、以及数字信号处理模块的吞吐率(等同于数字转换输出速率)，使得Delta-Sigma ADC的处理速率和PWM电压的频率匹配，可以获得在PWM周期内的分压电阻两端电压的平均值，再通过比例换算可以在线实时得到相电压在PWM周期内的平均电压值。

[0060] 由此，通过采集电机的相电压，进而对该相电压进行模数转换和信号处理后再发送至电机控制器，经比例运算得到电机的相电压在电机的PWM周期内的平均电压值，使得对该平均电压值的获取方式简便、且获取结果精准，而且成本低。

[0061] 在一个可选实施方式中，还可以包括：基准单元。所述基准单元，设置在所述模数转换单元的供电端，可以用于为所述模数转换单元提供基准供电电压。

[0062] 由此，通过对模数转换单元的基准供电电压进行设置，有利于提升模数转换单元工作的可靠性。

[0063] 经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过FPGA或者使用微处理器的标准外设实现电压值的获取，无需母线电压的数值，并可以实时获得电机相电压数值，测量难度小、精度高，且成本低。

[0064] 根据本发明的实施例，还提供了对应于电机参数采集装置的一种电机。该电机可以包括：以上所述的电机参数采集装置。

[0065] 在一个可选实施方式中，本发明的方案，提出一种基于Delta-Sigma原理的电机相电压高精度采样方法，该方法基于广泛应用的Delta-Sigma型ADC芯片，通过FPGA或者使用微处理器的标准外设实现电压值的获取，无需母线电压的数值，并可以实时获得电机相电压数值。当然，实际应用中也可以通过此方法测量得到电机的线电压。

[0066] 在本发明的方案中，由于主流的电机控制器，都是采用FPGA或者微处理控制芯片。所以，采用本发明的方案，只需在原有电机控制的硬件上加入Delta-Sigma ADC，并在软件中编写合适的代码就可以实现对电机相电压进行高精度的测量，成本低，通用性强。其中，本发明的方案中，电机相电压是基于Delta-Sigma原理采集的。

[0067] 其中，Delta-Sigma ADC，即Sigma-Delta模拟数字转换器，是模数变换器的一种，模拟数字转换器是用于将模拟形式的连续信号转换为数字形式的离散信号的一类设备。

[0068] 进一步地，本发明的方案中，可以进一步利用数字信号处理模块对于Delta-Sigma输出的码流(如1位数字信号)进行数据处理。其中，本发明的方案的实现，可以有多种解决方案，且设计灵活。比如：有至少以下3种解决方案实现对Delta-Sigma芯片输出的信号进行数据处理。

[0069] 例如：数字信号处理模块，可以使用任意FPGA芯片实现；也可以使用任意带有sinc滤波器芯片，比如：型号为ADSP-CM40x的处理器；还可以适应使用支持sinc滤波器(即由sinc函数构造的滤波器)的处理器，比如：型号为MSC1202Y2 8051的CPU。当然，FPGA以及sinc的滤波器芯片以及处理器型号很多，可以根据需要选择使用。

[0070] 其中，本发明的方案中，采用Delta-Sigma单一ADC芯片，由于不是对PWM电压信号进行占空比分析，因此不需要已知母线电压两端电平幅值。即，母线电压未知，本发明的方案能够实时测量电机在PWM周期内平均电压，即实现电机PWM相电压的高精度测量，测量精度高，且操作过程简单、成本低。

[0071] 在一个可选例子中，本发明的方案，使用Delta-Sigma型ADC对电机相电压进行采样，设置数字抽取滤波器的吞吐率与PWM调制频率相同，可以在线实时获取电机相电压在PWM周期内平均电压值。其该方案的结构简单，易于实现。

[0072] 可见，本发明的方案，可以在线实时测量PWM控制周期内电机相电压的平均电压值，结构简单，无需高采样率的专用仪器，只需在原有硬件上加入Delta-Sigma ADC芯片并编译合适的代码即可，易于实现、精度高、成本低且通用性强。通过本发明测量得到的电机相电压，可用于电机状态的实时监测以及电机控制算法的优化等。

[0073] 在一个可选具体实施方式中，可以参见图2至图4所示的例子，对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。

[0074] 在一个可选具体例子中，本发明的方案，提供的是一种在线实时测量电机在PWM周期内平均电压的方案。该方案采用基于Delta-Sigma型ADC进行电压测量。图2为Delta-Sigma型ADC电压采样中信号链的流程图。其主要由两部分组成，第一部分为模拟Delta-Sigma调制器，第二部分为数字信号处理模块。

[0075] 可选地，模拟Delta-Sigma调制器一般选取二阶及以上结构。而现有技术没有使用Delta-Sigma调制器对电机相电压进行模拟信号数字信号的转换方案。

[0076] 可选地，数字信号处理的滤波器一般选取sinc3或sinc5+sinc1数字滤波。本发明的方案中，使用的数字信号处理模块的实现有多种解决方案，设计灵活。而现有技术没有使用Delta-Sigma调制器进行电机相电压测量的案例。其中，本发明的方案中，数字信号处理模块必须支持Delta-Sigma信号解调。

[0077] 在本发明的方案中，可以通过调整设置Delta-Sigma的调制时钟、以及数字信号处理模块的吞吐率(等同于数字转换输出速率)，使得Delta-Sigma ADC的处理速率和PWM电压的频率匹配，可以获得在PWM周期内的分压电阻两端电压的平均值，再通过比例换算可以在线实时得到相电压在PWM周期内的平均电压值。

[0078] 在一个可选具体例子中，图3为本发明的基于Delta-Sigma原理的电机相电压高精度测量实现原理图，以下为具体实施方案。

[0079] 通过串联合适电阻值、低感值、高精确度的电阻R1和R2，使电阻R2两端电压满足Delta-Sigma调制器的电压输入范围。测量得到电阻R1两端电压值，再通过比例换算可以在线实时获得电机相电压在PMW周期内的平均电压值。其中由于采样以及滤波造成的延时取决于不同的结构类型。

[0080] 图3中，电阻R1和R2，实现分压作用，作用是使得电量电阻R2两端的电压满足Delta-Sigma调制器的输入范围。

[0081] 图3中，Delta-Sigma调制器，即Delta-Sigma类型ADC芯片，比如AD7403、MAX11200、AD7710等，其中，Delta-Sigma芯片类型很多，可以根据实际需要选择；作用是作为实现模拟信号转换数字信号，实现对测量电阻R2两端电压的数字转换输出。

[0082] 图3中，基准输入，作用是提供Delta-Sigma调制器所需工作电压，比如AD7403工作需要稳定5V，AD7710需要5V或10V工作电压，等等。

[0083] 图3中，滤波器和抽取模块组成数字信号处理模块，作用是对Delta-Sigma调制器输出的信号进行处理，获得所需电机相电压的电压值。

[0084] 图3中，电机控制运算处理器，即电机控制CPU，为任意满足运算需求的CPU芯片，作用是实现电机控制算法的运算。比如ARM Cortex R4，具体芯片型号个不得已，可以根据电机控制运算数据量选用，手机或者电脑里的CPU也都支持。

[0085] 如图3所示，在电机相电压测量点和母线电压低电平之间串联分压电阻R1和采样电阻R2，R1、R2适合选取大阻值电阻，且电阻R2的阻值受限于Delta-Sigma调制器。采样电阻R2两端并联到Delta-Sigma调制器输入端。Delta-Sigma调制器输出1位数字信号(码流)到数字信号处理模块。当数字信号处理频率与PWM频率相同，数字信号处理模块对1位码流进行滤波抽取，可以得到与相电压在PWM周期内平均电压值线性相关的数值，通过运算处理器进行比例换算，可以得到电机相电压在PWM周期内的平均电压值。实际中Delta-Sigma调制器，数字信号处理模块以及运算处理器在硬件上三者可以相互独立，也有不同组合的集成芯片，实现形式多种多样。

[0086] 其中，关于比例换算，可以参见如图2所示的例子。如图2，数字信号处理模块对1位码流进行滤波抽取，可以得到与相电压在PWM周期内平均电压值，该电压为电阻R2两端的电压U2。设定逆变器的负端为电压0V，串联电阻R1、R2两端的电压U12才是为本发明要测量的相电压。U1和U12均表示在PWM周期内平均电压值。由于Delta-Sigma的输入阻抗非常大，流经R1和R2上的电流接近相等，通过分压公式，可以得到比例关系式，U12/(R1+R2)＝U2/R2。由此，本发明要测量的相电压U12＝U2*(R1+R2)/R2。

[0087] 例如：当使用Delta-Sigma型ADC芯片AD7403，输入测量理想范围为-250mV到+250mV，选择电阻R2为680Ω，电阻R1为1MΩ，数字信号处理模块对1位码流进行滤波抽取，可以得到电压值U2，假设U2为120mV，则待测量电机相电压：

[0088] U12＝U2*(R1+R2)/R2＝120mV*(680Ω+1MΩ)/680Ω＝176.60V。

[0089] 可选地，通过设置Delta-Sigma调制器时钟，以及选取适当吞吐率的数字抽取滤波器，使数字信号处理器的吞吐率(数字转换输出速率)与PWM开关频率匹配，即两者速率相等同步，可以以同等速率在线实时获取电机相电压值。其中，图3显示的是只对三相电机其中一相相电压的采集，实际上，采用本发明的方案也可以同时测量多路相电压。

[0090] 例如：当PWM电压频率为fPWM，选取二阶Delta-Sigma调制器，设置合适调制时钟MCLK，选取sinc3数字滤波器，设置合理的抽取率DEC，根据Delta-Sigma调制器性能选取高频率调制时钟且满足MCLK/DEC＝fPWM，以此实现此发明方法。

[0091] 图4为实际实时采集电机相电压数据，实验平台PMW频率为10kHz，Delta-Sigma调制器时钟为10.24MHz，选取sinc3滤波器，设置抽取率为1024，则数字信号处理模块速率为10kHz，等同于PWM频率。由图4可见，该发明方法可以实现电机相电压高精度采样。

[0092] 综上，本发明的方案提供的基于Delta-Sigma原理的电机相电压高精度采样的方案，可以不用依赖于母线电压幅值，不需要高采样率的专用设备，成本大大降低了；仅通过Delta-Sigma调制器、数字信号处理模块以及运算处理器的组合，可以有多种解决方案，且设计灵活。

[0093] 以上所描述的电路图是一种电路结构，具体的电阻阻值以及采样结构、滤波器结构以及MCU(FPGA等处理芯片)类型可根据需要进行调节和选型。

[0094] 由于本实施例的电机所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图4所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

[0095] 经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过采用Delta-Sigma单一ADC芯片，能够实时测量电机在PWM周期内平均电压，即实现电机PWM相电压的高精度测量，测量精度高，且操作过程简单、成本低。

[0096] 根据本发明的实施例，还提供了对应于电机的一种电机的电机参数采集方法，如图5所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该电机的电机参数采集方法可以包括：步骤S110至步骤S140。

[0097] 在步骤S110处，通过设置在电机的相电压检测端的采样单元，采集电机的相电压。其中，采集得到的电机的相电压，包括：某一相的相电压，或某几相的相电压。

[0098] 在步骤S120处，通过设置在采样单元的输出侧的模数转换单元，对采集得到的电机的相电压进行模数转换处理，以得到设定位数的数字信号。

[0099] 在步骤S130处，通过设置在模数转换单元与电机的电机控制器之间的信号处理单元，对模数转换处理得到的数字信号进行滤波抽取处理，以得到与采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内平均电压值线性相关的采样参数。

[0100] 在步骤S140处，通过设置在所述信号处理单元的输出侧的电机控制器，根据该采样参数进行比例运算，以得到采样得到的电机的相电压在电机的PWM周期内的平均电压值。

[0101] 例如：可以通过调整设置Delta-Sigma的调制时钟、以及数字信号处理模块的吞吐率(等同于数字转换输出速率)，使得Delta-Sigma ADC的处理速率和PWM电压的频率匹配，可以获得在PWM周期内的分压电阻两端电压的平均值，再通过比例换算可以在线实时得到相电压在PWM周期内的平均电压值。

[0102] 由此，通过采集电机的相电压，进而对该相电压进行模数转换和信号处理后再发送至电机控制器，经比例运算得到电机的相电压在电机的PWM周期内的平均电压值，使得对该平均电压值的获取方式简便、且获取结果精准，而且成本低。

[0103] 由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电机的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

[0104] 经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过使用Delta-Sigma型ADC对电机相电压进行采样，设置数字抽取滤波器的吞吐率与PWM调制频率相同，在线实时测量PWM控制周期内电机相电压的平均电压值，结构简单，易于实现、精度高、成本低且通用性强。

[0105] 综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

[0106] 以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。