直流母線單電流采樣在交流電機(jī)相電流檢測(cè)中的應(yīng)用

2 直流母線電流到電機(jī)相電流的轉(zhuǎn)換

由互補(bǔ)脈寬調(diào)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)，逆變電路直流母線的電流IDC為零，在其余六種有效狀態(tài)下，直流母線都有電流流過(guò)，而且等于電機(jī)的某相電流，因此可以通過(guò)對(duì)直流母線電流IDC的采樣來(lái)得到電機(jī)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單電流檢測(cè)原理圖，以此來(lái)得到電機(jī)的相電流。

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

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在實(shí)驗(yàn)室中，用TI 公司的DSP TMS320FL2407作為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的核心控制器件，逆變電路以專(zhuān)業(yè)廠家的逆變模塊替代，逆變模塊的開(kāi)關(guān)頻率為10 kHz，以500 W的交流異步電機(jī)作為實(shí)驗(yàn)用電機(jī)。實(shí)驗(yàn)中，在逆變模塊的每一種有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，DSP 都要采樣直流母線電流，而且每一次的采樣都對(duì)應(yīng)電機(jī)的一相電流，并以兩個(gè)相鄰的直流母線采樣周期為基礎(chǔ)，通過(guò)電機(jī)三相電流瞬時(shí)值的關(guān)系ia+ib+ic =0，計(jì)算出第三相電流的瞬時(shí)值，以實(shí)現(xiàn)從直流母線電流到電機(jī)相電流的轉(zhuǎn)換，從而得到A、B、C三相電流的瞬時(shí)值。

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

因?yàn)槟孀兡K的開(kāi)關(guān)頻率為10 kHz，因此直流母線電流的采樣周期為0.1 ms，而電機(jī)繞組的特性決定電機(jī)電流在0.1 ms 的時(shí)間內(nèi)變化非常小，因此，通過(guò)這種轉(zhuǎn)換來(lái)得到電機(jī)相電流的方法是完全可行的。

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的成本和體積都有限制的情況下，通過(guò)直流母線單電流采樣來(lái)檢測(cè)電機(jī)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(duì)于精度要求很高，尤其是要應(yīng)用電流閉環(huán)控制的情況下，電機(jī)相電流檢測(cè)還是建議采用專(zhuān)業(yè)廠家的電流傳感器來(lái)完成，像LEM 系列及其它一些著名品牌的電流傳感器都是很好的選擇。