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变频器中高精度电流传感器的应用选型指南

发布时间:2025-11-13 13:32:28 点击量:

  逆变器是通过电力电子的高速开关动作,将低压直流电/或者是储能电池的直流电,最终转换为某一特定频率的交流电,这个频率用户可现场随意设置,一般是供给电机类负载使用以达到控制转速,节能的目的。

  :高压的功率电路(可达数百甚至上千伏)与低压的控制电路完全隔离,保证了系统和人员的安全。2.

  :变频器的直流母线是直流电,逆变输出是PWM波(等效交流),传统电流互感器无法测量直流分量,而霍尔传感器可以完美胜任。3.

  :变频器PWM波的载波频率可能高达几十kHz,电流波形需要被快速、无失真地测量。闭环霍尔传感器通常拥有高达100kHz甚至更高的带宽,足以准确捕获电流细节。4.

  :闭环霍尔传感器的精度非常高,线性度极好,能满足矢量控制对电流反馈精度的苛刻要求。5.

  工作。当电流流过导体时,会在周围产生一个与电流成正比的磁场。霍尔传感器内的霍尔元件检测到这个磁场强度,并输出一个与之成正比的电压信号(即霍尔电压)。其最大的特点是:

  :不仅能测交流电,还能测量直流电,这是它相比传统电流互感器(CT)的巨大优势。

  变频器(VFD)的核心功能是将工频交流电通过整流和逆变,转换成频率和电压可调的交流电,以驱动电机。在这个过程中,电流检测至关重要。霍尔传感器通常被安装在以下三个关键位置:

  现代高性能变频器普遍采用矢量控制技术,其核心是需要实时、精确地知道电机定子的三相电流值。这些电流信号被反馈给控制芯片(如DSP),用于:磁场定向:分解出用于产生磁场的励磁电流分量和用于产生转矩的转矩电流分量。

  :实现对电机转矩的快速和精准控制,使变频器具有动态响应快、启动转矩大、调速范围宽等优异性能。如果没有高精度的电流反馈,矢量控制根本无法实现。2)

  变频器驱动电机时,可能会遇到堵转、负载突然加重、电机或电缆短路等故障,导致电流急剧上升。霍尔传感器能够瞬间(微秒级)检测到异常大电流,并立即反馈给控制器,控制器会立即关闭IGBT功率元件的驱动信号,保护变频器和电机免遭烧毁。这是保障设备安全的第一道防线)作用三:负载监视和优化通过监测输出电流,变频器可以计算并显示电机的实际运行负载率、能耗等参数,为用户提供数据支持。一些高级算法还可以根据负载情况自动优化运行参数,提高能效。4)电流传感器推荐:

  高精度闭环霍尔传感器,它通过一个补偿线圈产生反向磁场,始终使铁芯内的磁通为零。这种原理使其具有极高的精度、线性度和响应速度,且几乎无磁滞。这是目前高性能FOC系统中最主流和理想的选择。

  分流电阻 + 隔离运放:这是一种基于欧姆定律的接触式测量方法。成本低、无磁滞、响应速度极快是其优点。但主要缺点是在大电流下存在导通损耗(I²R)并需要复杂的散热设计,同时需要额外的电路(如隔离运放或线性光耦)实现电气隔离,增加了设计复杂性。

  开环霍尔电流传感器:性价比高,但其精度、线性度和温漂特性通常不如闭环式,在高性能FOC应用中需谨慎评估。

  有些变频器也会在直流母线正极(P)或负极(N)上安装一个霍尔传感器,用于检测直流母线电流。作用

  制动单元控制:当检测到母线电流反向(即电机发电反馈能量)导致电压升高时,触发制动单元(制动电阻)工作,消耗多余能量。

  有源前端(AFE)控制:在采用AFE整流技术的变频器中,需要精确检测输入电流来实现单位功率因数整流和低谐波污染,其控制原理与输出侧的矢量控制类似。

  带宽(Bandwidth):必须高于变频器的开关频率,以确保能准确跟踪电流变化。

  精度(Accuracy):尤其是偏移(Offset)误差和增益(Gain)误差,直接影响控制性能。

  抗干扰设计:传感器输出的是毫伏级模拟信号,在强电磁干扰的变频器内部需要做好屏蔽处理,以防信号失真。

  “感官器官”。它为核心的控制算法(如矢量控制)提供了精确的电流反馈,实现了变频器的高性能、高效率和可靠运行,同时承担着关键的实时保护


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