摘要：精确地在线丈量直流母线电压、电流及输出的三相电流信号，是计划高功用变频器商品的必备条件之一，这篇文章经过对电压、电流查看计划比照、剖析，供给了计划变频器中具有极好参看价值的几种有用电路，并给出了相应的试验效果。
1. 前语
变频器是运用电力半导体器材的通断效果将工频电源改换为另一频率的电能操控设备, 其最首要的特征是具有高功率的驱动功用及超卓的操控特性。简略地说变频器是经过改动电机输入电压的频率来改动电机转速的。从电机的转速公式 能够看出，调度电机输入电压的频率f，即可改动电机的转速n。如今简直悉数的低压变频器均选用图1所示主电路拓扑构造。

有些1为整流器，效果是把沟通电变为直流电，有些2为无功缓冲直流环节，在此有些能够选用电容作为缓冲元件，也可用电感作为缓冲元件。有些3是逆变器部 分，效果是把直流电变为频率可调整的三相沟通电。基地环节选用电容器的这种变频器称之为交直交电压型变频器，这种办法是如今通用型变频器广泛运用的主回路 拓扑。这篇文章行将点谈论这种构造在电压、电流查看计划中应留神的一些疑问。变频器在作业进程中为啥要对电压、电流进行查看呢？这就需求从电机的构造和操控 特性上说起：
①三相异步电动机的转矩是由电机的磁通与转子内流过电流之间彼此效果而发作的，在额外频率下，假定电压必定而只下降频率，那么磁通就 过大，磁回路丰满，严峻时将焚毁电机。因而，频率与电压要成份额地改动，即改动频率的一同操控变频器输出电压，使电动机的磁通坚持必定，避免弱磁和磁丰满 景象的发作。
②变频器作业中，过载起动电流为额外电流的1.2~1.5倍；过流保护为额外电流的2.4~3倍（依据纷歧样性质的负载恳求挑选纷歧样的过流保护点）；别的还有电流闭环无跳闸、失速避免等功用都与变频器作业进程中的电流有关。
③为了改进变频器的输出特性，需求对变频器进行死区抵偿，几种常用的死区抵偿办法均需查看输出电流。
④ 电动机在作业中假定下降指令频率过快，则电动状况将变为发电状况作业，再生出来的能量贮积在变频器的直流电容器中，由于电容器的容量和耐压的联络，就需求 对电压进行及时、精确地查看，给变频器供给精确、牢靠的信息，使变频器在过压时进行及时、有用的保护处理。一同变频器上电进程、下电进程都需求差异其时直 流母线电压的状况来差异程序下一步的动作。
鉴于电压、电流查看的首要性，在变频器计划中选用对电压、电流进行精确、有用查看的办法对错常必要的。
2.在线丈量电压的几种计划计划
变频器的过电压或欠电压会团体如今直流母线的电压值上。正常状况下，变频器直流电压为三相全波整流后的均匀值。若以380V线电压核算，则均匀直流电压 。在过电压发作时，直流母线的储能电容将被充电，主电路内的逆变器材、整流器材以及滤波电容等都或许遭到危害，当电压上升至约800V分配时，变频器过电 压保护功用动作；别的变频器发作欠压时（350V分配）也不能正常作业。对变频器而言，有一个正常的作业电压计划，当电压逾越或低于这个计划时均或许损坏 变频器，因而，有必要在线查看母线电压，常用的电压查看计划有三种。
1)变压器计划
图2中，P为直流母线电压正（+），N为直流母线电压负（-）。

变 频器操控回路的电源电压通常选用开关电源的办法来取得，运用开关变压器的特征，在副边添加一组绕组N4（匝数依据实习电路参数挑选）作为母线电压的采样输 出，开关变压器的原边电压为母线电压，而副边输出电压跟着原边输入电压的改动而线性地发作改动，这么既能起到强弱电阻隔效果又能起到降压效果，把此采样信 号经过处理能够送到DSP内进行A/D采样完毕各种保护作业。
2)线性光耦计划

P为直流母线电压正（+），N为直流母线电压负（-）。
在这种办法中，光耦的初级接受一组待测的摸拟电压信号，次级输出一对差动的电压信号。输入与输出之间在必定计划内是一种线性的当量联络。在计划运用中有必要 别离给光耦的输入、输出端供给阻隔的+5V电源，且运放电路有必要供给±15V电源，直流母线电压经过电阻分压后接入光耦的输入端，输出信号线性地跟从输入 信号地改动，光耦的输出信号经拓宽电路拓宽后供给给DSP进行内部处理。
由于此光耦的线性计划较小，因而输入端电阻的装备有必要使输入信号在光耦的线性计划内。
3)电压霍尔计划

选用电压霍尔对母线电压进行丈量，按霍尔运用恳求有必要供给±15V电源，且电源电压的过错不逾越±5%，由于霍尔输入端电流不逾越10mA,可依据母线电 压的计划及长时刻作业发热的恳求装备输入端电阻，此电压霍尔的输入、输出已阻隔，因而霍尔的输出电流信号经电阻R5、R6采样改换成电压信号后再进行处理 （如滤波、拓宽等）可直接引进DSP，进行实时采样核算。依据母线电压查看计划的纷歧样可挑选纷歧样耐压等级的电压霍尔传感器。
表1为三种纷歧样丈量计划的对照表：

3在线丈量电流的几种计划计划
实时对变频器输出电流查看的意图首要是避免过电流发作时损坏变频器，以及为死区抵偿、无跳闸电流闭环操控供给实习反响值。假定电流查看禁绝确、过错失大， 而变频器又只能依据其内部的丈量效果来进行保护和核算，就会构成误动作。因而对电流的查看就有必要及时、精确，常用的电流查看电路有二种。
1)电流霍尔计划

霍尔电撒播感器是运用霍尔效应原理的新一代电撒播感器，能在电阻隔条件下丈量直流、沟通、脉动以及各种不规矩波形的电流。由于闭环霍尔电撒播感器的照料时 间小于 ,因而呈现短路时，霍尔输出电流信号经采样电阻改换成电压信号及时送到DSP，在IGBT 10us短路安全时刻内关闭PWM驱动信号输出，使IGBT得到牢靠的保护。当然，同电压霍尔相同，有必要供给电流霍尔正常作业所恳求的电源电压，且电源电 压过错不逾越±5%。一同挑选电流霍尔元件时，线性计划有必要满意IGBT最高文业电流的计划。三电流霍尔计划中，直流侧霍尔用来查看桥臂直通缺陷，对照料 政策有较高恳求，输出侧两相电流查看用来完毕死区抵偿、无跳闸电流闭环、过载、过流电流查看。图6.中的三霍尔计划二去掉了直流侧霍尔，直通保护经过智能 驱动光耦来确保，输出侧三霍尔除完毕图5中两霍尔功用外，还可进行输出缺相查看。

2)线性光耦计划
变频器输出电流经低阻值、低感抗、高精度的采样电阻进行采样，把得到的电压信号经线性光耦阻隔、拓宽后送到DSP，经DSP内部处理对变频器进行保护，具 体电路可参看电压丈量中线性光耦的电路，仅仅输入信号端稍有纷歧样。这种用法广泛运用在小功率变频器中。采样电阻值的挑选应统筹最小的功耗和最大的精度这两 个要素。
4变频器计划中对电压电撒播感器功用政策恳求
a) 电磁兼容（EMC）恳求：
跟着变频器等电力电子设备的广泛运用，体系的电磁搅扰（EMI）日益严峻，相应的抗搅扰计划技能(即电磁兼容EMC)现已变得越来越首要，这就恳求电压、电撒播感器自身抗搅扰才调要强。
b) 供电电源恳求：
±15V±5%，在实习运用中对供电电源的精度及洁净度恳求较高，不然简略致使丈量输出禁绝，乃至传感器发热损坏。
c) 温度特性恳求：作业环境温度恳求-10~+70℃，跟着温度的添加，恳求传感器的输出受温度的影响越小越好。
d) 线性度恳求 ：纷歧样系列电压电撒播感器的线性度是纷歧样的，在高功用变频器计划中选用线性度≤±0.1%F.S，线性计划要大于丈量电流的最大值。
e) 体积恳求：体积越小越好，且功用安稳。
f) 照料时刻恳求：纷歧样系列电压电撒播感器的照料时刻是纷歧样的，通常选用照料时刻较小的传感器，如Tr ≤1μS。
经过在实习运用、比照发现，对电流的查看仍是由于霍尔器材的运用原理简略、信号处理便当、器材自身又具有一系列的一同利益，使其在变频器中得到了广泛地运用。而跟着变频器向高电压、大功率方向的翻开，电压查看越来越侧重于运用霍尔或线性光耦的办法来查看。

上一篇：供电局新职作业业心稳当会

下一篇：数控体系的构成与特征