直流母線單電流采樣在交流電機相電流檢測中的應用

2 直流母線電流到電機相電流的轉換

由互補脈寬調制方式下逆變電路的變流分析可知，在無效狀態(0、0、0)和(1、1、1)時，逆變電路直流母線的電流IDC為零，在其余六種有效狀態下，直流母線都有電流流過，而且等于電機的某相電流，因此可以通過對直流母線電流IDC的采樣來得到電機的相電流，圖6所示為利用電阻R 作為采樣電阻的直流母線單電流檢測原理圖，以此來得到電機的相電流。

表2 是根據SVPWM 的原理和逆變電路的變流分析，得到的直流母線電流與電機相電流的對應關系。通過表2，根據逆變電路的開關狀態、電機三相電流之間的關系，可以將各種開關狀態下的直流母線電流轉換成相應的電機相電流。

3 實驗結果分析

在實驗室中，用TI 公司的DSP TMS320FL2407作為實驗系統的核心控制器件，逆變電路以專業廠家的逆變模塊替代，逆變模塊的開關頻率為10 kHz，以500 W的交流異步電機作為實驗用電機。實驗中，在逆變模塊的每一種有效開關狀態下，DSP 都要采樣直流母線電流，而且每一次的采樣都對應電機的一相電流，并以兩個相鄰的直流母線采樣周期為基礎，通過電機三相電流瞬時值的關系ia+ib+ic =0，計算出第三相電流的瞬時值，以實現從直流母線電流到電機相電流的轉換，從而得到A、B、C三相電流的瞬時值。

在實驗室測試的波形如圖7 所示，圖7(a)所示為電機C 相電流的實際波形，圖7(b)為經過轉換之后的C相電流再經D/A轉換輸出后，在示波器上顯示的波形。

因為逆變模塊的開關頻率為10 kHz，因此直流母線電流的采樣周期為0.1 ms，而電機繞組的特性決定電機電流在0.1 ms 的時間內變化非常小，因此，通過這種轉換來得到電機相電流的方法是完全可行的。

4 結語

在對交流驅動系統的成本和體積都有限制的情況下，通過直流母線單電流采樣來檢測電機相電流是一種可行的方法，但這種方法跟直接使用高性能的電流傳感器相比，也確實存在一定的局限性。對于精度要求很高，尤其是要應用電流閉環控制的情況下，電機相電流檢測還是建議采用專業廠家的電流傳感器來完成，像LEM 系列及其它一些著名品牌的電流傳感器都是很好的選擇。