脈寬調制(PWM) 馬達驅動(dòng)器電源的測試分析（下）

9.進(jìn)行連接

對馬達驅動(dòng)器進(jìn)行電壓連接通常只是小事一樁，因為對各相之間電壓進(jìn)行測量。進(jìn)行電流連接則更具挑戰。進(jìn)行電流連接主要有兩種方式。第一種是方式“分割”導 體，并使電流通過(guò)電流分流器，然后測量電流分流器兩端電壓降。雖然這種方式在地功率情況下可行，但當電流較高時(shí)，則行不通。

對于大電流，可能使用電流傳感器。通常，這涉及到使初級電流載流導體與電流測量設備相連。測量設備生成一個(gè)與初級電流成比例的次級電流。

一般情況下，這需要通過(guò)電流測量裝置的初級載流導體傳遞。測量設備創(chuàng )建一個(gè)與初級電流成比例的次級電流。

為什么使用電流傳感器?

使用電流傳感器的原因主要有3個(gè)：

1. 正在測量的信號可能與測量設備不兼容。例如，大部分測試臺儀器無(wú)法測量超過(guò)100 A 的電流，而這么大的電流是大型馬達和驅動(dòng)器中常見(jiàn)的。

2. 消除測量?jì)x器與測量信號的耦合。在脈寬調制驅動(dòng)器中，快速開(kāi)關(guān)電壓(dV/dt) 往往造成正在測量的輸出信號具有很大的共模分量。高共模電壓給電流測量帶來(lái)不確定性。使用電流傳感器隔離分析儀的電流輸入和電壓波動(dòng)，從而消除因共模引起的不確定性。

3. 為了便利和安全。在馬達系統中往往存在高壓，而且電源阻抗往往極低。如果連接不正確，可能造成大量能量流動(dòng)。

選擇正確的電流傳感器

電流傳感器有許多種，在馬達測量中使用的4 種最常見(jiàn)電流傳感器是：

1. 電流鉗

2. 閉環(huán)霍爾效應

3. IT 型閉環(huán)

4. 電流互感器

為了在馬達驅動(dòng)器的典型信號帶寬中實(shí)現最佳性能，應使用閉環(huán)傳感器。在驅動(dòng)器輸入中可以使用電流互感器和電流鉗，但在驅動(dòng)器輸出中效果則不好。這是因為電流互感器在低頻（低驅動(dòng)速度）性能不佳，而且將限制測量與開(kāi)關(guān)有關(guān)高頻頻率的能力。

當選擇傳感器時(shí)，重要的是考慮正在測量的信號和測量設備。選擇與需要測量的最大信號（包括峰值）相對應的最大輸入范圍傳感器。這將充分發(fā)揮傳感器范圍的效用。

您還希望對測量設備而言，在不引起過(guò)沖的前提下，傳感器輸出信號盡可能大。輸入信號越大，信噪比越高，測量結果越好。

使用電流傳感器

對于閉環(huán)霍爾效應電流傳感器，應當謹慎進(jìn)行連接。將為傳感器提供電源。電源通常包括正電源和負電源，而且必須提供足夠電流，通常為10mA ～ 50mA。

傳感器應當盡可能靠近測量?jì)x器，以降低次級引線(xiàn)的電壓和磁場(chǎng)耦合。

傳感器輸出是單一電流輸出，信號和電源公用回路。該輸出應當直接與測量設備電流輸入的高端連接。測量設備電流輸入的低端應當連接至與傳感器電源相同的回路。而且，所有引線(xiàn)應當盡可能短。輸出應當靠近電源連接。從理想角度看， 3 條線(xiàn)應當絞合在一起。

在脈寬調制驅動(dòng)器環(huán)境中，在需要情況下，接地和屏蔽是一個(gè)好習慣。在低連接中使用可疊堆4mm 將使低連接很容易接地。

屏蔽電纜將改進(jìn)性能。屏蔽將接地，并與傳感器電源公共端相連，而且，在相應的地方，它將與傳感器接地相連。屏蔽將保護電源連接與信號。

如果初級載體中電流占額定電流百分率較低，或者同測量?jì)x器可用的電流量程相比，傳感器輸出較低，那么通過(guò)讓電流多次通過(guò)傳感器核心，可以改進(jìn)電路性

能。

例如， 如果您只有1000A 輸入、1A 輸出(1000:1)傳感器，但您希望測量10A 電流，且輸出電流只有10mA。為了更好地使用測量系統，使初級導體通過(guò)傳感器10 次，將使輸出電流增加至100mA。從初級載體角度看，初級電流從10A 增加至100A。

對于不同類(lèi)型的電流傳感器，為正確地讀取電流，需要對測量?jì)x器進(jìn)行比例縮放。以1000:1 電流傳感器為例，實(shí)際測量的電流是真實(shí)電流的1/1000。因此，電流輸入需要擴大1000 倍。

電流傳感器與PM4000 一起使用

PA4000 的設計目的是與外部傳感器一起使用。其設計特性包括：

1. 可選擇+/-15V 電源，與許多常用的閉環(huán)電流傳感器一起使用。

2. 每通道電流單獨縮放。

3. 后面板接地連接，簡(jiǎn)化電流測量低連接的屏蔽與接地。

4. 內建1 Arms 分流器，非常適合電流傳感器輸出。

如果您正在使用泰克電流鉗或變壓器，那么這些設備輸出是4mm 安全香蕉插座。電纜可以直接插入PA4000 的電流分流器。由于電流傳感器或電流鉗的典型輸出低1A，內建1A 分流器是個(gè)不錯的選擇。

為了獲得精確的測量，只需要為儀器配置兩個(gè)參數：

1. 分流器選擇。這是在每組基礎上設置的。

2. 電流輸入比例因子。這是在每通道基礎上設置的。比例因子是:

如果您正在使用閉環(huán)電流傳感器，那么需要向傳感器提供電源。PA4000 內置的可選擇±15V 電源非常適合這個(gè)功能。PA4000 的+15V 和-15V 電源必須與電流傳感器連接，參見(jiàn)圖13。

圖13. 使用閉環(huán)電流傳感器與PA4000 功率分析儀連接

傳感器輸出必須連接至通道1 的AHi 或A1A 連接器。由于閉環(huán)傳感器輸出往往低于1A，因此A1A 連接器通常是更好的選擇。電流通道的Alo 連接器必須與傳感器電源連接器的公共端相連。