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LEM電流傳感器在電梯專用變頻器中的應用
萊姆電子(中國)有限公司
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摘要:本文介紹了LEM電流傳感器在電梯專用變頻器中的應用,分析了電流傳感器在電流檢測和控制中的作用,并提供了相應傳感器的性能參數(shù)。并給出了傳感器的檢測電路原理圖。
關(guān)鍵詞:電流傳感器  變頻器
引言
   交流電機變頻調(diào)速,在世界各發(fā)達國家已普遍使用,且有取代直流調(diào)速的趨勢。用變頻器控制電機實現(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)異的起制動性能,也給電梯乘客帶來無盡的舒適感。
LEM傳感器在電梯專用變頻器的應用主要有三方面:
   在電梯專用變頻器的控制中,電流環(huán)作為內(nèi)環(huán),電流控制是最基礎的電磁過程控制,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的精度自然是不可忽視的因素,我司開發(fā)的專用變頻器對逆變器三相輸出分別通過三個電流傳感器采樣,如下圖所示:
一、在變頻器中,電流傳感器的基本作用是保護昂貴的大功率晶體管。由于電流傳感器的響應時間短于1μs,因此,出現(xiàn)過載短路時,在晶體管未達到極限溫度之前即可切斷電源,使晶體管得到可靠的保護,我司采用的是IPM模塊,各系列對應的150%過載時間10s, 200%過載時間0.5s, 電梯驅(qū)動是恒轉(zhuǎn)矩負載,額定狀況啟動需要短時的120%~150%啟動電流,電流傳感器良好的動態(tài)性能和快速的響應時間,保證變頻器正常輸出的同時,能對異常狀況及時保護。
、電流傳感器和相應的供電電源、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)化為基本的二進制代碼,提供電流的適時信息,完成電流環(huán)的調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)采用三個LEM模塊分別檢測a、b、c相電流。并通過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。再經(jīng)過數(shù)字濾波和定標處理,為電流環(huán)調(diào)節(jié)提供電流反饋信息。檢測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檢測回來的信號轉(zhuǎn)化為適合控制芯片的電壓范圍,首先,將電壓信號變換為對稱的正負電壓,然后提供相應的偏移,轉(zhuǎn)化到適合控制芯片的電壓范圍。LEM元件對a、b、c三相電流均采樣,經(jīng)檢測模塊后存放在相應的寄存器中供主控系統(tǒng)采用。
三、電梯配電多采用三線制,電機定子三相電流和等于零,LEM元件對a、b、c三相電流均采樣,經(jīng)檢測模塊后的轉(zhuǎn)換結(jié)果作為檢測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LEM元件對a、b、c三相電流流動情況進行檢測,以判斷功率模塊是否可靠關(guān)斷,消除安全隱患。
在應用中,LEM傳感器體現(xiàn)其極多特點:
   它可以測量任意波形的電流,如直流、交流、脈沖波形等,甚至可測出瞬態(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,特殊要求可達到6~50kV;
   測量精度高: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量;
   線性度好:優(yōu)于0.1%;
   動態(tài)性能好:響應時間小于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)精度能達到1%,0~5kHZ范圍內(nèi)精度提高到0.5%;
   過載能力強:當原邊電流超載時,可以自動保護,即使過載電流為額定值的二十倍時傳感器也不會損壞;
   原邊與副邊之間的電容量是很弱的,在很多應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,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;抗外磁場能力強:經(jīng)實驗在距離傳感器5~10cm處的一個兩倍工作電流所產(chǎn)生的磁場干擾而引起自身的誤差≤0.5%。
   實踐證明,由LEM電流傳感器、調(diào)理電路構(gòu)成的電流檢測環(huán)節(jié),完全可以滿足電梯專用變頻器閉環(huán)控制時的電流檢測要求。
作者簡介
葉青,上海新時達電氣有限公司助理工程師,從事電梯變頻器的開發(fā)應用。Email:yeqing@stepelevator.com
 

 

狀 態(tài): 離線

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