直流母線(xiàn)單電流采樣在交流電機相電流檢測中的應用

2 直流母線(xiàn)電流到電機相電流的轉換

由互補脈寬調制方式下逆變電路的變流分析可知，在無(wú)效狀態(tài)(0、0、0)和(1、1、1)時(shí)，逆變電路直流母線(xiàn)的電流IDC為零，在其余六種有效狀態(tài)下，直流母線(xiàn)都有電流流過(guò)，而且等于電機的某相電流，因此可以通過(guò)對直流母線(xiàn)電流IDC的采樣來(lái)得到電機的相電流，圖6所示為利用電阻R 作為采樣電阻的直流母線(xiàn)單電流檢測原理圖，以此來(lái)得到電機的相電流。

表2 是根據SVPWM 的原理和逆變電路的變流分析，得到的直流母線(xiàn)電流與電機相電流的對應關(guān)系。通過(guò)表2，根據逆變電路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電機三相電流之間的關(guān)系，可以將各種開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的直流母線(xiàn)電流轉換成相應的電機相電流。

3 實(shí)驗結果分析

在實(shí)驗室中，用TI 公司的DSP TMS320FL2407作為實(shí)驗系統的核心控制器件，逆變電路以專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家的逆變模塊替代，逆變模塊的開(kāi)關(guān)頻率為10 kHz，以500 W的交流異步電機作為實(shí)驗用電機。實(shí)驗中，在逆變模塊的每一種有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，DSP 都要采樣直流母線(xiàn)電流，而且每一次的采樣都對應電機的一相電流，并以?xún)蓚€(gè)相鄰的直流母線(xiàn)采樣周期為基礎，通過(guò)電機三相電流瞬時(shí)值的關(guān)系ia+ib+ic =0，計算出第三相電流的瞬時(shí)值，以實(shí)現從直流母線(xiàn)電流到電機相電流的轉換，從而得到A、B、C三相電流的瞬時(shí)值。

在實(shí)驗室測試的波形如圖7 所示，圖7(a)所示為電機C 相電流的實(shí)際波形，圖7(b)為經(jīng)過(guò)轉換之后的C相電流再經(jīng)D/A轉換輸出后，在示波器上顯示的波形。

因為逆變模塊的開(kāi)關(guān)頻率為10 kHz，因此直流母線(xiàn)電流的采樣周期為0.1 ms，而電機繞組的特性決定電機電流在0.1 ms 的時(shí)間內變化非常小，因此，通過(guò)這種轉換來(lái)得到電機相電流的方法是完全可行的。

4 結語(yǔ)

在對交流驅動(dòng)系統的成本和體積都有限制的情況下，通過(guò)直流母線(xiàn)單電流采樣來(lái)檢測電機相電流是一種可行的方法，但這種方法跟直接使用高性能的電流傳感器相比，也確實(shí)存在一定的局限性。對于精度要求很高，尤其是要應用電流閉環(huán)控制的情況下，電機相電流檢測還是建議采用專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家的電流傳感器來(lái)完成，像LEM 系列及其它一些著(zhù)名品牌的電流傳感器都是很好的選擇。