電流測(cè)量：逆變器電路的電流檢測(cè)方法

電流測(cè)量：逆變器電路的電流檢測(cè)方法

電機(jī)驅(qū)動(dòng)用的逆變器電路使用經(jīng)整流過(guò)的直流電源。如圖1所示，連接電機(jī)的 三相裝有向各個(gè)橋臂供電的電力器件（這里是IGBT）。根據(jù)采用的直流電壓及電流，電力器件有所不同?？照{(diào)室外機(jī)（500V/20A）等 使用的是分立IGBT，冰箱壓縮機(jī)（500V/1A）使用的是可以用微控制器直接驅(qū)動(dòng)的 IPD（Intelligent Power Device，智能電力器件）等。用于矢量控制的三相電機(jī)電流，有以下檢測(cè)方式。

圖1

?三分流電阻式

在各相的下臂晶體管和地之間安裝分流電阻，用運(yùn)算放大器進(jìn)行電壓放大，然后 通過(guò)微控制器的A-D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行測(cè)量。與雙電流傳感器式相比，成本低，但采樣時(shí)間 受限。

單分流電阻式

在逆變器的地線上串聯(lián)分流電阻，用計(jì)算放大器進(jìn)行電壓放大，然后通過(guò)微控制器的 A–D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行測(cè)量。在一個(gè)PWM周期內(nèi)，通過(guò)測(cè)量不同的2個(gè)輸出點(diǎn)，計(jì)算三相電流。

這種方式的成本最低，但是存在無(wú)法測(cè)量電流的時(shí)間，而且低速時(shí)這個(gè)時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。?

雙電流傳感器（電流互感器 / 電流傳感器）方式?

這是3種方式中成本最高的一種，隨時(shí)能夠測(cè)量電流，而且有著不易受噪聲影響的優(yōu)點(diǎn)。傳感器裝在三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)線中的二相上，剩余的一相電流通過(guò)下式計(jì)算：

Iu + Iv + Iw＝0

三分流電阻式

三分流電阻式逆變器電路如圖2（a）所示。各相的下臂晶體管和地之間安裝有分 流電阻，用運(yùn)算放大器對(duì)其電壓放大后，通過(guò)微控制器的A-D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電流測(cè)量。因?yàn)橐獪p小發(fā)熱導(dǎo)致的損耗，使用0.1Ω的分流電阻。因此，產(chǎn)生的電壓很微 弱。如果使用0.01Ω的分流電阻，產(chǎn)生的電壓只有 0.01Ω×10A＝0.1V 需要用運(yùn)算放大器進(jìn)行放大。通過(guò)分流電阻檢測(cè)的電壓以地為中心，在正負(fù)間擺動(dòng)。為了能用A-D轉(zhuǎn)換器測(cè) 量，要用運(yùn)算放大器等對(duì)分流電阻的取樣電壓進(jìn)行放大，轉(zhuǎn)換為2.5V傳感器的0～5V 信號(hào)，如圖2（b）所示。

圖2

?電流采樣時(shí)間

為防止三相的電流值因時(shí)間差變動(dòng)，如圖3（a）所示，在相同時(shí)間采樣測(cè)量。另外，因?yàn)榫w管中的續(xù)流二極管（FWD），流出地的電流得以持續(xù)流動(dòng)，而流入 地的電流取決于下臂晶體管的開通。因此，如圖3（b）所示，無(wú)論是怎樣的輸出占 空比，在電流檢測(cè)時(shí)間，下臂晶體管持續(xù)開通，自PWM計(jì)數(shù)器的三角波的波峰開始 采樣。

電流值計(jì)算方法 電機(jī)電流I U、I V、I W,可以根據(jù)流入下臂電力器件x、y、z連接的分流電阻Rx、 Ry、Rz的電流Ix、Iy、I z求得。檢測(cè)電流Ix、Iy、I z中，一個(gè)PWM的高電平輸出時(shí)間比 其他的短，有可能獲取不到正確的電壓。因此，通常不采用這相電壓，而是通過(guò)剩余 的二相電壓進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)三相驅(qū)動(dòng)波形的相位θs區(qū)分的6個(gè)區(qū)段（圖4），電流檢測(cè)相各不相同。以各區(qū)段輸出效率最大的相進(jìn)行計(jì)算。?

圖3

圖4

① 區(qū)段1（θs＝0°～60°）：

IV＝-Iy，IW＝-Iz，IU＝-IV - IW?

② 區(qū)段2（θs＝60°～120°）：

IW＝-Iz，IU＝-Ix，IV＝-IW - IU?

③ 區(qū)段3（θs＝120°～180°）：

IW＝-Iz，IU＝-Ix，IV＝-IW - IU

④ 區(qū)段4（θs＝180°～240°）：

IU＝-Ix，IV＝-Iy，IW＝-IU - IV?

⑤ 區(qū)段5（θs＝240°～300°）：

IU＝-Ix，IV＝-Iy，IW＝-IU - IV?

⑥ 區(qū)段6（θs＝300°～360°）：

IV＝-Iy，IW＝-Iz，IU＝-IV - IW

編輯：黃飛

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