變頻器電壓電流典型檢測方法

　　P為直流母線電壓正(+)，N為直流母線電壓負(-)。

　　在這種方式中，光耦的初級接受一組待測的摸擬電壓信號，次級輸出一對差動的電壓信號。輸入與輸出之間在一定范圍內是一種線性的當量關系。在設計應用中必須分別給光耦的輸入、輸出端提供隔離的+5V電源，且運放電路必須提供±15V電源，直流母線電壓經過電阻分壓后接入光耦的輸入端，輸出信號線性地跟隨輸入信號地變化，光耦的輸出信號經放大電路放大后提供給DSP進行內部處理。

　　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在光耦的線性范圍內。

　3)電壓霍爾方案

　　采用電壓霍爾對母線電壓進行測量，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±5%，由于霍爾輸入端電流不超過10mA,可根據母線電壓的范圍及長時間工作發熱的要求配置輸入端電阻，此電壓霍爾的輸入、輸出已隔離，因此霍爾的輸出電流信號經電阻R5、R6采樣轉換成電壓信號后再進行處理(如濾波、放大等)可直接引入DSP，進行實時采樣計算。根據母線電壓檢測范圍的不同可選取不同耐壓等級的電壓霍爾傳感器。

　　表1為三種不同測量方案的對照表：

　　3在線測量電流的幾種方案設計

　　實時對變頻器輸出電流檢測的目的主要是防止過電流發生時損壞變頻器，以及為死區補償、無跳閘電流閉環控制提供實際反饋值。如果電流檢測不準確、誤差過大，而變頻器又只能根據其內部的測量結果來進行保護和計算，就會形成誤動作。因此對電流的檢測就必須及時、準確，常用的電流檢測電路有二種。

　　1)電流霍爾方案

　　霍爾電流傳感器是應用霍爾效應原理的新一代電流傳感器，能在電隔離條件下測量直流、交流、脈動以及各種不規則波形的電流。由于閉環霍爾電流傳感器的響應時間小于 ,因此出現短路時，霍爾輸出電流信號經采樣電阻轉換成電壓信號及時送到DSP，在IGBT 10us短路安全時間內封鎖PWM驅動信號輸出，使IGBT得到可靠的保護。當然，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±5%。同時選擇電流霍爾元件時，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，直流側霍爾用來檢測橋臂直通故障，對響應指標有較高要求，輸出側兩相電流檢測用來完成死區補償、無跳閘電流閉環、過載、過流電流檢測。圖6.中的三霍爾方案二去掉了直流側霍爾，直通保護通過智能驅動光耦來保證，輸出側三霍爾除實現圖5中兩霍爾功能外，還可進行輸出缺相檢測。

　　2)線性光耦方案

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

　　4變頻器設計中對電壓電流傳感器性能指標要求

　　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，系統的電磁干擾(EMI)日益嚴重，相應的抗干擾設計技術(即電磁兼容EMC)已經變得越來越重要，這就要求電壓、電流傳感器自身抗干擾能力要強。

　　b) 供電電源要求：±15V±5%，在實際應用中對供電電源的精度及干凈度要求較高，否則容易引起測量輸出不準，甚至傳感器發熱損壞。

　　c) 溫度特性要求：工作環境溫度要求-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，在高性能變頻器設計中采用線性度≤±0.1%F.S，線性范圍要大于測量電流的最大值。

　　e) 體積要求：體積越小越好，且性能穩定。

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

　　隨著變頻器向高電壓、大功率方向的發展，電壓檢測越來越偏重于應用霍爾或線性光耦的方法來檢測。