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            變頻器電壓電流典型檢測(cè)方法

            作者: 時(shí)間:2011-08-09 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

              P為直流母線正(+),N為直流母線負(fù)(-)。

              在這種方式中,光耦的初級(jí)接受一組待測(cè)的摸擬信號(hào),次級(jí)輸出一對(duì)差動(dòng)的電壓信號(hào)。輸入與輸出之間在一定范圍內(nèi)是一種線性的當(dāng)量關(guān)系。在設(shè)計(jì)應(yīng)用中必須分別給光耦的輸入、輸出端提供隔離的+5V電源,且運(yùn)放電路必須提供±15V電源,直流母線電壓經(jīng)過(guò)電阻分壓后接入光耦的輸入端,輸出信號(hào)線性地跟隨輸入信號(hào)地變化,光耦的輸出信號(hào)經(jīng)放大電路放大后提供給DSP進(jìn)行內(nèi)部處理。

              由于此光耦的線性范圍較小,因此輸入端電阻的配置必須使輸入信號(hào)在光耦的線性范圍內(nèi)。

             3)電壓霍爾方案

              采用電壓霍爾對(duì)母線電壓進(jìn)行測(cè)量,按霍爾使用要求必須提供±15V電源,且電源電壓的誤差不超過(guò)±5%,由于霍爾輸入端不超過(guò)10mA,可根據(jù)母線電壓的范圍及長(zhǎng)時(shí)間工作發(fā)熱的要求配置輸入端電阻,此電壓霍爾的輸入、輸出已隔離,因此霍爾的輸出信號(hào)經(jīng)電阻R5、R6采樣轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后再進(jìn)行處理(如濾波、放大等)可直接引入DSP,進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣計(jì)算。根據(jù)母線電壓范圍的不同可選取不同耐壓等級(jí)的電壓霍爾傳感器。

              表1為三種不同測(cè)量方案的對(duì)照表:

              3在線測(cè)量的幾種方案設(shè)計(jì)

              實(shí)時(shí)對(duì)輸出電流的目的主要是防止過(guò)電流發(fā)生時(shí)損壞,以及為死區(qū)補(bǔ)償、無(wú)跳閘電流閉環(huán)控制提供實(shí)際反饋值。如果電流不準(zhǔn)確、誤差過(guò)大,而又只能根據(jù)其內(nèi)部的測(cè)量結(jié)果來(lái)進(jìn)行保護(hù)和計(jì)算,就會(huì)形成誤動(dòng)作。因此對(duì)電流的檢測(cè)就必須及時(shí)、準(zhǔn)確,常用的電流檢測(cè)電路有二種。

              1)電流霍爾方案

              霍爾電流傳感器是應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理的新一代電流傳感器,能在電隔離條件下測(cè)量直流、交流、脈動(dòng)以及各種不規(guī)則波形的電流。由于閉環(huán)霍爾電流傳感器的響應(yīng)時(shí)間小于 ,因此出現(xiàn)短路時(shí),霍爾輸出電流信號(hào)經(jīng)采樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)及時(shí)送到DSP,在IGBT 10us短路安全時(shí)間內(nèi)封鎖PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出,使IGBT得到可靠的保護(hù)。當(dāng)然,同電壓霍爾一樣,必須提供電流霍爾正常工作所要求的電源電壓,且電源電壓誤差不超過(guò)±5%。同時(shí)選擇電流霍爾元件時(shí),線性范圍必須滿足IGBT最大工作電流的范圍。三電流霍爾方案中,直流側(cè)霍爾用來(lái)檢測(cè)橋臂直通故障,對(duì)響應(yīng)指標(biāo)有較高要求,輸出側(cè)兩相電流檢測(cè)用來(lái)完成死區(qū)補(bǔ)償、無(wú)跳閘電流閉環(huán)、過(guò)載、過(guò)流電流檢測(cè)。圖6.中的三霍爾方案二去掉了直流側(cè)霍爾,直通保護(hù)通過(guò)智能驅(qū)動(dòng)光耦來(lái)保證,輸出側(cè)三霍爾除實(shí)現(xiàn)圖5中兩霍爾功能外,還可進(jìn)行輸出缺相檢測(cè)。

              2)線性光耦方案

              變頻器輸出電流經(jīng)低阻值、低感抗、高精度的采樣電阻進(jìn)行采樣,把得到的電壓信號(hào)經(jīng)線性光耦隔離、放大后送到DSP,經(jīng)DSP內(nèi)部處理對(duì)變頻器進(jìn)行保護(hù),具體電路可參考電壓測(cè)量中線性光耦的電路,只是輸入信號(hào)端稍有不同。這種用法普遍應(yīng)用在小功率變頻器中。采樣電阻值的選擇應(yīng)兼顧最小的功耗和最大的精度這兩個(gè)因素。

              4變頻器設(shè)計(jì)中對(duì)電壓電流傳感器性能指標(biāo)要求

              a) 電磁兼容(EMC)要求:

              隨著變頻器等電力電子裝置的廣泛使用,系統(tǒng)的電磁干擾(EMI)日益嚴(yán)重,相應(yīng)的抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù)(即電磁兼容EMC)已經(jīng)變得越來(lái)越重要,這就要求電壓、電流傳感器自身抗干擾能力要強(qiáng)。

              b) 供電電源要求:±15V±5%,在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)供電電源的精度及干凈度要求較高,否則容易引起測(cè)量輸出不準(zhǔn),甚至傳感器發(fā)熱損壞。

              c) 溫度特性要求:工作環(huán)境溫度要求-10~+70℃,隨著溫度的升高,要求傳感器的輸出受溫度的影響越小越好。

              d) 線性度要求 :不同系列電壓電流傳感器的線性度是不同的,在高性能變頻器設(shè)計(jì)中采用線性度≤±0.1%F.S,線性范圍要大于測(cè)量電流的最大值。

              e) 體積要求:體積越小越好,且性能穩(wěn)定。

              f) 響應(yīng)時(shí)間要求:不同系列電壓電流傳感器的響應(yīng)時(shí)間是不同的,一般選用響應(yīng)時(shí)間較小的傳感器,如Tr ≤1μS。

              隨著變頻器向高電壓、大功率方向的發(fā)展,電壓檢測(cè)越來(lái)越偏重于應(yīng)用霍爾或線性光耦的來(lái)檢測(cè)。

            基爾霍夫電流相關(guān)文章:基爾霍夫電流定律



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