Application of LEM Transducers In an Driver of an Elevator
摘要：本文介紹了驅(qū)動(dòng)器中電流傳感器的方案，分析了傳感器的類型、安裝位置、目的和需求，并提供了相應(yīng)傳感器的類型和參數(shù)。最后給出了傳感器的信號(hào)處理電路。
關(guān)鍵詞：電流傳感器 驅(qū)動(dòng)器 短路保護(hù)
引言
電梯行業(yè)是一個(gè)自上世紀(jì)90年代就開始飛速發(fā)展的行業(yè)。二十年以來，電梯技術(shù)更迭迅速，客戶對(duì)電梯的安全、穩(wěn)定、舒適性、價(jià)格、環(huán)境保護(hù)等方面提出了越來越高越來越多樣化的要求，整個(gè)電梯產(chǎn)業(yè)正向著系統(tǒng)越來越穩(wěn)定、運(yùn)行越來越平穩(wěn)、成本越來越低廉、控制越來越精確的方向發(fā)展。隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，各類驅(qū)動(dòng)器在電梯中應(yīng)用越來越廣泛。為確保電梯的安全性和舒適性，驅(qū)動(dòng)器的保護(hù)和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。由于電梯可能被安裝在世界各地，各個(gè)地方的環(huán)境各不相同，在不同環(huán)境下讓驅(qū)動(dòng)器能可靠的運(yùn)行成為驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)考慮的重要方面，因此對(duì)驅(qū)動(dòng)器的電壓電流等物理量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)也成為電梯驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一點(diǎn)。以下介紹一個(gè)驅(qū)動(dòng)器為保護(hù)和精確控制設(shè)置而選擇傳感器的方案，到目前為止此方案運(yùn)行很穩(wěn)定。
驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)點(diǎn)具體分析和設(shè)置
驅(qū)動(dòng)器其拓?fù)淙缦聢D1所示：  圖1： 驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)拓?fù)鋱D
從圖1中可以看出，在驅(qū)動(dòng)器中一共需要三個(gè)電流傳感器，圖1中三個(gè)橢圓環(huán)表示檢測(cè)位置。其檢測(cè)點(diǎn)A、點(diǎn)B和點(diǎn)C的作用不僅檢測(cè)電機(jī)三相電流，還起到過流保護(hù)和輸出短路保護(hù)功能。
三相電流檢測(cè)和過流保護(hù)功能
設(shè)置在A點(diǎn)、B點(diǎn)和C點(diǎn)的電流傳感器的選擇需要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電流大小，并且需要考慮電機(jī)啟動(dòng)或者發(fā)生異常時(shí)出現(xiàn)大電流時(shí)可以正常檢測(cè)，不至于傳感器飽和。三相電流的檢測(cè)直接參與控制系統(tǒng)的電流環(huán)控制中，因此電流傳感器的精度和響應(yīng)時(shí)間是非常重要的參數(shù)，控制精度和響應(yīng)時(shí)間不夠直接會(huì)影響電梯的舒適性。通過對(duì)三相輸出電流的檢測(cè)值來計(jì)算過流保護(hù)點(diǎn)，從而保護(hù)整個(gè)驅(qū)動(dòng)器。從以上各方面的考慮，我們選用了LEM公司的LA系列的電流傳感器，75A逆變器可以選用LA 128-P電流傳感器，該傳感器是在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的，從成本上非常有優(yōu)勢(shì)。LA128-P使用±15V雙電源供電，可以測(cè)量125A電流，測(cè)量125A電流時(shí)輸出125mA的電流，25℃時(shí)的誤差為±0.5%，其響應(yīng)時(shí)間被控制在了0.5μs之內(nèi)，線性度在0.1%以內(nèi)，操作溫度為-40~85℃。LA 128-P是一個(gè)閉環(huán)傳感器，體積小重量輕成本低，精度能滿足使用需求。后續(xù)電電路如圖2所示。  圖2 A、B、C點(diǎn)的電流傳感器后續(xù)電路簡(jiǎn)圖
在圖2中，根據(jù)電流傳感器的轉(zhuǎn)換率1：1000，考慮實(shí)際輸出電流的大小，允許電流的最大值為110A，R1的值為45.4歐姆。對(duì)于3.3V供電的CPU，因此還需要電平轉(zhuǎn)換電路，R2：R3=2：3，最后信號(hào)送給CPU。
驅(qū)動(dòng)器通過LA128-P檢測(cè)到的電流控制波形如圖3所示。  圖3 驅(qū)動(dòng)器輸出電流波形
短路保護(hù)功能
根據(jù)功率模塊的類型不同，電流傳感的選型和使用數(shù)量也不同。選用IPM模塊時(shí)，由于內(nèi)部帶有保護(hù)電路，因此電流傳感器檢測(cè)到的信號(hào)僅僅作為電流環(huán)的控制輸入信號(hào)。在這種情況下，輸出可以使用兩相電流檢測(cè)，另一項(xiàng)通過計(jì)算可以得出。但是選用IGBT模塊時(shí)（不帶內(nèi)部保護(hù)的模塊），保護(hù)電路就十分的重要，現(xiàn)在推出了很多帶保護(hù)的光藕。其缺點(diǎn)是價(jià)格貴，電路很難做，電路布線不好就會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。在輸出短路的情況下，利用軟件來保護(hù)往往出現(xiàn)的情況是模塊先壞，因此就需要硬件來進(jìn)行保護(hù)。通過對(duì)三相電流傳感器的檢測(cè)，來直接封鎖光藕的輸入信號(hào)，從而關(guān)斷IGBT模塊，這樣可以很好的起到保護(hù)作用。普通的開環(huán)傳感器往往響應(yīng)時(shí)間達(dá)不到要求，選用了LA128-P的閉環(huán)電流傳感器，此方案已經(jīng)通過了實(shí)驗(yàn)。
本方案選用的傳感器均為L(zhǎng)EM公司的產(chǎn)品。該公司在傳感器行業(yè)遙遙領(lǐng)先，幾乎處于一個(gè)半壟斷的地位。LEM公司為全世界傳感器市場(chǎng)提供了各種各樣的傳感器，被廣泛應(yīng)用于電力電子、機(jī)器人、電梯、醫(yī)療等行業(yè)，相比其他傳感器公司的產(chǎn)品有技術(shù)領(lǐng)先成本低廉種類多樣等優(yōu)勢(shì)。這是我們?cè)诒痉桨钢羞x擇LEM傳感器的原因。目前本方案處于中試階段。從使用的情況來看各個(gè)傳感器工作良好，為系統(tǒng)可靠而良好運(yùn)行提供了快速準(zhǔn)確的電流信號(hào)。
參考文獻(xiàn)
[1] 張承慧 崔納新，變頻器中常見的檢測(cè)與保護(hù)電路，變頻器世界，2003 No.11
作者簡(jiǎn)介
吳紹敏，杭州西子孚信科技有限公司助理工程師，從事電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)。
通信方式： 杭州市石橋路288號(hào) 杭州西子孚信科技有限公司（六樓） 郵編330011 電話：(0571)88152871-8005。Email: wshmin800845@sina.com
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