变频器电压电流典型检测方法

　　P为直流母线电压正(+)，N为直流母线电压负(-)。

　　在这种方式中，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。输入与输出之间在一定范围内是一种线性的当量关系。在设计应用中必须分别给光耦的输入、输出端提供隔离的+5V电源，且运放电路必须提供±15V电源，直流母线电压经过电阻分压后接入光耦的输入端，输出信号线性地跟随输入信号地变化，光耦的输出信号经放大电路放大后提供给DSP进行内部处理。

　　由于此光耦的线性范围较小，因此输入端电阻的配置必须使输入信号在光耦的线性范围内。

　3)电压霍尔方案

　　采用电压霍尔对母线电压进行测量，按霍尔使用要求必须提供±15V电源，且电源电压的误差不超过±5%，由于霍尔输入端电流不超过10mA,可根据母线电压的范围及长时间工作发热的要求配置输入端电阻，此电压霍尔的输入、输出已隔离，因此霍尔的输出电流信号经电阻R5、R6采样转换成电压信号后再进行处理(如滤波、放大等)可直接引入DSP，进行实时采样计算。根据母线电压检测范围的不同可选取不同耐压等级的电压霍尔传感器。

　　表1为三种不同测量方案的对照表：

　　3在线测量电流的几种方案设计

　　实时对变频器输出电流检测的目的主要是防止过电流发生时损坏变频器，以及为死区补偿、无跳闸电流闭环控制提供实际反馈值。如果电流检测不准确、误差过大，而变频器又只能根据其内部的测量结果来进行保护和计算，就会形成误动作。因此对电流的检测就必须及时、准确，常用的电流检测电路有二种。

　　1)电流霍尔方案

　　霍尔电流传感器是应用霍尔效应原理的新一代电流传感器，能在电隔离条件下测量直流、交流、脉动以及各种不规则波形的电流。由于闭环霍尔电流传感器的响应时间小于 ,因此出现短路时，霍尔输出电流信号经采样电阻转换成电压信号及时送到DSP，在IGBT 10us短路安全时间内封锁PWM驱动信号输出，使IGBT得到可靠的保护。当然，同电压霍尔一样，必须提供电流霍尔正常工作所要求的电源电压，且电源电压误差不超过±5%。同时选择电流霍尔元件时，线性范围必须满足IGBT最大工作电流的范围。三电流霍尔方案中，直流侧霍尔用来检测桥臂直通故障，对响应指标有较高要求，输出侧两相电流检测用来完成死区补偿、无跳闸电流闭环、过载、过流电流检测。图6.中的三霍尔方案二去掉了直流侧霍尔，直通保护通过智能驱动光耦来保证，输出侧三霍尔除实现图5中两霍尔功能外，还可进行输出缺相检测。

　　2)线性光耦方案

　　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隔离、放大后送到DSP，经DSP内部处理对变频器进行保护，具体电路可参考电压测量中线性光耦的电路，只是输入信号端稍有不同。这种用法普遍应用在小功率变频器中。采样电阻值的选择应兼顾最小的功耗和最大的精度这两个因素。

　　4变频器设计中对电压电流传感器性能指标要求

　　a) 电磁兼容(EMC)要求：

　　随着变频器等电力电子装置的广泛使用，系统的电磁干扰(EMI)日益严重，相应的抗干扰设计技术(即电磁兼容EMC)已经变得越来越重要，这就要求电压、电流传感器自身抗干扰能力要强。

　　b) 供电电源要求：±15V±5%，在实际应用中对供电电源的精度及干净度要求较高，否则容易引起测量输出不准，甚至传感器发热损坏。

　　c) 温度特性要求：工作环境温度要求-10~+70℃，随着温度的升高，要求传感器的输出受温度的影响越小越好。

　　d) 线性度要求 ：不同系列电压电流传感器的线性度是不同的，在高性能变频器设计中采用线性度≤±0.1%F.S，线性范围要大于测量电流的最大值。

　　e) 体积要求：体积越小越好，且性能稳定。

　　f) 响应时间要求：不同系列电压电流传感器的响应时间是不同的，一般选用响应时间较小的传感器，如Tr ≤1μS。

　　随着变频器向高电压、大功率方向的发展，电压检测越来越偏重于应用霍尔或线性光耦的方法来检测。