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電流傳感器

電流傳感器在變頻伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:71

      在電機(jī)控制的變頻伺服系統(tǒng)中,電流傳感器的采樣精度和實(shí)時(shí)性很大程度上決定了系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能。精確的電流檢測(cè)是提高系統(tǒng)控制精度、穩(wěn)定性和快速性的重要環(huán)節(jié),也是實(shí)現(xiàn)高性能閉環(huán)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。同時(shí),當(dāng)電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)或負(fù)載過(guò)重時(shí),系統(tǒng)通過(guò)電流傳感器檢測(cè)到線路上發(fā)生過(guò)流,可以驅(qū)動(dòng)IPM模塊實(shí)現(xiàn)關(guān)斷保護(hù)功能。下圖一是用于電機(jī)控制的變頻伺服系統(tǒng)框圖:

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        電流傳感器按照工作原理可以分為:霍爾電流傳感器、電流互感器、磁阻式電流傳感器、電阻式電流傳感器、光纖電流傳感器等。而在變頻伺服系統(tǒng)中,常見(jiàn)的電流傳感器主要有霍爾電流傳感器、電流互感器及電阻式電流傳感器。利用霍爾效應(yīng)原理的霍爾電流傳感器可直接將電流(單向或雙向)信號(hào)變換為直流電壓信號(hào),在經(jīng)過(guò)獨(dú)立或集成在MCU中的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。作為系統(tǒng)控制參數(shù)之一,與其他的電壓、轉(zhuǎn)速等參數(shù)一起,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能。現(xiàn)以MELEXIS的霍爾電流傳感器為例,做簡(jiǎn)要介紹。

 

MELEXIS的霍爾電流傳感器也分為傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器方案以及MELEXIS獨(dú)有的專利技術(shù)的三軸平面霍爾電流傳感器方案,如下圖二中左邊的部分,傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器方案需要額外的屏蔽磁環(huán)或屏蔽罩。其抗干擾性能很好,可以檢測(cè)較大的電流。下圖二中右邊的是三軸平面霍爾電流傳感器方案,內(nèi)部集成了集磁片(IMC),集磁片具有很高的磁導(dǎo)率和低的磁滯特性。能將通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁力線會(huì)聚,使其垂直于芯片。因此不需要額外的屏蔽罩。使得產(chǎn)品尺寸很小、安裝和使用變得很簡(jiǎn)單,可用于中小功率的變頻伺服系統(tǒng)中,做小電流檢測(cè)應(yīng)用。

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傳統(tǒng)霍爾電流傳感器方案及三軸平面霍爾電流傳感器方案

 

MELEXIS的傳統(tǒng)霍爾電流傳感器主要有MLX91207,MLX91209,三軸平面霍爾電流傳感器主要有MLX91205,MLX91206,MLX91208,如下圖三所示:以及片內(nèi)集成被測(cè)電流載體的MLX91210,這是MELEXIS第三代的電流傳感器產(chǎn)品,檢測(cè)電流范圍有±20A、±30A和±50A三種。非常適合用在中小功率的變頻伺服系統(tǒng)中,用來(lái)做電流檢測(cè)。

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MELEXIS傳統(tǒng)霍爾及平面霍爾電流傳感器型號(hào)

MLX91210主要特性:

  • 體積小

  • 低功耗、散熱少

  • 差分技術(shù)抗外場(chǎng)干擾能力強(qiáng)

  • 溫漂補(bǔ)償

  • 帶寬大,響應(yīng)時(shí)間5us

  • 絕緣電壓高

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                                                              MLX91210內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

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                                               MLX91210內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

 

世強(qiáng)的MLX91210內(nèi)部集成被測(cè)電流載體,電流可直接流入芯片內(nèi)部,最大電流可達(dá)±50A,在輸入電流為零時(shí),輸出電壓為1/2VDD。5V版本的內(nèi)部集成電源調(diào)整器,因此不必?fù)?dān)心電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出精度的影響。全量程范圍內(nèi)的非線性度達(dá)到0.5%FS。

 

針對(duì)MLX91210,世強(qiáng)推薦的應(yīng)用電路如下圖:可以看出MLX91210使用起來(lái),還是非常簡(jiǎn)單的,外圍只需要接幾個(gè)濾波電容即可,圖中的RC電路是為了提高分辨率和降低輸出噪聲。

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                                                   MLX91210推薦應(yīng)用電路

 

綜上可以看出,電流傳感器在用于電機(jī)控制的變頻伺服系統(tǒng)中是不可或缺的,其精度、可靠性、抗干擾性能以及使用方便性,這些都是非常重要的。MELEXIS的電流傳感器恰好在這些方面都具有非常突出的優(yōu)勢(shì)。

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