摘要：本文介紹了驅動器中電流傳感器的方案，分析了傳感器的類型、安裝位置、目的和需求，并提供了相應傳感器的類型和參數。最后給出了傳感器的信號處理電路。

 

關鍵詞：電流傳感器  驅動器  短路保護

   電梯行業是一個自上世紀90年代就開始飛速發展的行業。二十年以來，電梯技術更迭迅速，客戶對電梯的安全、穩定、舒適性、價格、環境保護等方面提出了越來越高越來越多樣化的要求，整個電梯產業正向著系統越來越穩定、運行越來越平穩、成本越來越低廉、控制越來越精確的方向發展。隨著電力電子技術的迅猛發展，各類驅動器在電梯中應用越來越廣泛。為確保電梯的安全性和舒適性，驅動器的保護和運行狀態監測顯得尤為重要。由于電梯可能被安裝在世界各地，各個地方的環境各不相同，在不同環境下讓驅動器能可靠的運行成為驅動器設計時考慮的重要方面，因此對驅動器的電壓電流等物理量進行實時監測也成為電梯驅動器設計時必須考慮的一點。以下介紹一個驅動器為保護和精確控制設置而選擇傳感器的方案，到目前為止此方案運行很穩定。

     驅動器其拓撲如下圖1所示：
   

                            圖1： 驅動器系統拓撲圖

 

   從圖1中可以看出，在驅動器中一共需要三個電流傳感器，圖1中三個橢圓環表示檢測位置。其檢測點A、點B和點C的作用不僅檢測電機三相電流，還起到過流保護和輸出短路保護功能。

   設置在A點、B點和C點的電流傳感器的選擇需要根據電動機的電流大小，并且需要考慮電機啟動或者發生異常時出現大電流時可以正常檢測，不至于傳感器飽和。三相電流的檢測直接參與控制系統的電流環控制中，因此電流傳感器的精度和響應時間是非常重要的參數，控制精度和響應時間不夠直接會影響電梯的舒適性。通過對三相輸出電流的檢測值來計算過流保護點，從而保護整個驅動器。從以上各方面的考慮，我們選用了LEM公司的LA系列的電流傳感器，75A逆變器可以選用LA 128-P電流傳感器，該傳感器是在國內生產的，從成本上非常有優勢。LA128-P使用±15V雙電源供電，可以測量125A電流，測量125A電流時輸出125mA的電流，25℃時的誤差為±0.5%，其響應時間被控制在了0.5μs之內，線性度在0.1%以內，操作溫度為-40~85℃。LA 128-P是一個閉環傳感器，體積小重量輕成本低，精度能滿足使用需求。后續電電路如圖2所示。
     

圖2   A、B、C點的電流傳感器后續電路簡圖

 

   在圖2中，根據電流傳感器的轉換率1：1000，考慮實際輸出電流的大小，允許電流的最大值為110A，R1的值為45.4歐姆。對于3.3V供電的CPU，因此還需要電平轉換電路，R2：R3=2：3，最后信號送給CPU。

  驅動器通過LA128-P檢測到的電流控制波形如圖3所示。

圖3 驅動器輸出電流波形

   根據功率模塊的類型不同，電流傳感的選型和使用數量也不同。選用IPM模塊時，由于內部帶有保護電路，因此電流傳感器檢測到的信號僅僅作為電流環的控制輸入信號。在這種情況下，輸出可以使用兩相電流檢測，另一項通過計算可以得出。但是選用IGBT模塊時（不帶內部保護的模塊），保護電路就十分的重要，現在推出了很多帶保護的光藕。其缺點是價格貴，電路很難做，電路布線不好就會產生誤動作。在輸出短路的情況下，利用軟件來保護往往出現的情況是模塊先壞，因此就需要硬件來進行保護。通過對三相電流傳感器的檢測，來直接封鎖光藕的輸入信號，從而關斷IGBT模塊，這樣可以很好的起到保護作用。普通的開環傳感器往往響應時間達不到要求，選用了LA128-P的閉環電流傳感器，此方案已經通過了實驗。

   本方案選用的傳感器均為LEM公司的產品。該公司在傳感器行業遙遙領先，幾乎處于一個半壟斷的地位。LEM公司為全世界傳感器市場提供了各種各樣的傳感器，被廣泛應用于電力電子、機器人、電梯、醫療等行業，相比其他傳感器公司的產品有技術領先成本低廉種類多樣等優勢。這是我們在本方案中選擇LEM傳感器的原因。目前本方案處于中試階段。從使用的情況來看各個傳感器工作良好，為系統可靠而良好運行提供了快速準確的電流信號。

[1] 張承慧  崔納新，變頻器中常見的檢測與保護電路，變頻器世界，2003 No.11

作者簡介

吳紹敏，杭州西子孚信科技有限公司助理工程師，從事電梯驅動系統開發。

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