時(shí)間:2010-07-13 10:43:08來(lái)源:zhangting
摘要:本文介紹了LEM電流傳感器在電梯專用變頻器中的應(yīng)用,分析了電流傳感器在電流檢測(cè)和控制中的作用,并提供了相應(yīng)傳感器的性能參數(shù)。并給出了傳感器的檢測(cè)電路原理圖。
關(guān)鍵詞:電流傳感器 變頻器
引言
交流電機(jī)變頻調(diào)速,在世界各發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍使用,且有取代直流調(diào)速的趨勢(shì)。用變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速,可節(jié)省10%以上的電能。而在電梯專用變頻器行業(yè)中,節(jié)能和效率也是最重要的因素,除此之外,變頻調(diào)速優(yōu)異的起制動(dòng)性能,也給電梯乘客帶來(lái)無(wú)盡的舒適感。
LEM傳感器在電梯專用變頻器的應(yīng)用主要有三方面:
在電梯專用變頻器的控制中,電流環(huán)作為內(nèi)環(huán),電流控制是最基礎(chǔ)的電磁過(guò)程控制,電流環(huán)控制的好壞直接影響到輸出轉(zhuǎn)矩的精度,而作為電流閉環(huán)的輸入反饋值,電流傳感器的采樣信號(hào)的精度自然是不可忽視的因素,我司開(kāi)發(fā)的專用變頻器對(duì)逆變器三相輸出分別通過(guò)三個(gè)電流傳感器采樣,如下圖所示:
一、在變頻器中,電流傳感器的基本作用是保護(hù)昂貴的大功率晶體管。由于電流傳感器的響應(yīng)時(shí)間短于1μs,因此,出現(xiàn)過(guò)載短路時(shí),在晶體管未達(dá)到極限溫度之前即可切斷電源,使晶體管得到可靠的保護(hù),我司采用的是IPM模塊,各系列對(duì)應(yīng)的150%過(guò)載時(shí)間10s, 200%過(guò)載時(shí)間0.5s, 電梯驅(qū)動(dòng)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,額定狀況啟動(dòng)需要短時(shí)的120%~150%啟動(dòng)電流,電流傳感器良好的動(dòng)態(tài)性能和快速的響應(yīng)時(shí)間,保證變頻器正常輸出的同時(shí),能對(duì)異常狀況及時(shí)保護(hù)。
二、電流傳感器和相應(yīng)的供電電源、調(diào)理電路構(gòu)成電流采樣模塊,該模塊將三相定子電流轉(zhuǎn)化為基本的二進(jìn)制代碼,提供電流的適時(shí)信息,完成電流環(huán)的調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)采用三個(gè)LEM模塊分別檢測(cè)a、b、c相電流。并通過(guò)采樣電阻將電流信息轉(zhuǎn)化為電壓信息,然后由變頻器的主控芯片中的AD變換模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。再經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波和定標(biāo)處理,為電流環(huán)調(diào)節(jié)提供電流反饋信息。檢測(cè)電路的硬件原理圖如下所示:
LEM元件將電流信息轉(zhuǎn)化為電壓信息,此外還要將LEM檢測(cè)回來(lái)的信號(hào)轉(zhuǎn)化為適合控制芯片的電壓范圍,首先,將電壓信號(hào)變換為對(duì)稱的正負(fù)電壓,然后提供相應(yīng)的偏移,轉(zhuǎn)化到適合控制芯片的電壓范圍。LEM元件對(duì)a、b、c三相電流均采樣,經(jīng)檢測(cè)模塊后存放在相應(yīng)的寄存器中供主控系統(tǒng)采用。
三、電梯配電多采用三線制,電機(jī)定子三相電流和等于零,LEM元件對(duì)a、b、c三相電流均采樣,經(jīng)檢測(cè)模塊后的轉(zhuǎn)換結(jié)果作為檢測(cè)三相電流不平衡率的依據(jù);另外,在逆變器切斷輸出后可通過(guò)LEM元件對(duì)a、b、c三相電流流動(dòng)情況進(jìn)行檢測(cè),以判斷功率模塊是否可靠關(guān)斷,消除安全隱患。
在應(yīng)用中,LEM傳感器體現(xiàn)其極多特點(diǎn):
它可以測(cè)量任意波形的電流,如直流、交流、脈沖波形等,甚至可測(cè)出瞬態(tài)峰值;
原邊電路與副邊電路之間完全高度絕緣,絕緣耐壓一般3~6kV,特殊要求可達(dá)到6~50kV;
測(cè)量精度高:在工作溫度范圍內(nèi)精度優(yōu)于10%,該精度適用于任何波形的測(cè)量;
線性度好:優(yōu)于0.1%;
動(dòng)態(tài)性能好:響應(yīng)時(shí)間小于1μs,跟蹤速度di/dt高于50A/μs;
工作頻帶寬:在0(直流)~100kHZ范圍內(nèi)精度能達(dá)到1%,0~5kHZ范圍內(nèi)精度提高到0.5%;
過(guò)載能力強(qiáng):當(dāng)原邊電流超載時(shí),可以自動(dòng)保護(hù),即使過(guò)載電流為額定值的二十倍時(shí)傳感器也不會(huì)損壞;
原邊與副邊之間的電容量是很弱的,在很多應(yīng)用中共模電壓的各種影響可忽略;
靈敏度高:能區(qū)分在高分量上的弱小信號(hào),如在幾百安培的直流上能區(qū)分幾毫安的交流分量;
可靠性高:失效率λ=0.43×10-6/h;抗外磁場(chǎng)能力強(qiáng):經(jīng)實(shí)驗(yàn)在距離傳感器5~10cm處的一個(gè)兩倍工作電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾而引起自身的誤差≤0.5%。
實(shí)踐證明,由LEM電流傳感器、調(diào)理電路構(gòu)成的電流檢測(cè)環(huán)節(jié),完全可以滿足電梯專用變頻器閉環(huán)控制時(shí)的電流檢測(cè)要求。
作者簡(jiǎn)介
葉青,上海新時(shí)達(dá)電氣有限公司助理工程師,從事電梯變頻器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。Email:yeqing@stepelevator.com
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