基于減速機用變頻器直流側的電流檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力電子領域，特別涉及一種基于減速機用變頻器直流側的電流檢測裝置。
【背景技術】
[0002]減速機是工程機械中常用的機械部件之一，其在回轉以及起升機械中應用較廣泛，減速機的性能直接影響到工程機械的整體品質。在使用感應電機的減速機中，使用了控制感應電機轉速的變頻器，如圖1所示，傳統變頻器電流采樣結構包括整流器1、濾波電容2、變頻器3、單片機4和電機5，變頻，3實現矢量控制的基本原理是通過測量和控制電機5定子電流矢量，根據磁場定向原理分別對電機5的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制電機轉矩的目的，變頻器3需要檢測電機5的定子電流，也就是變頻器3的輸出電流，用于提高電機控制效果和用于過流、過載、短路等保護功能，定子相電流檢測是否準確直接影響到電機控制的效果。
[0003]通常變頻器的電流檢測方法是使用霍爾電流傳感器，霍爾傳感器電流采樣方法是運用2-3個霍爾傳感器，把電機運行時的相電流轉化為電壓信號，經過處理后發送給控制內核，完成相電流釆樣。使用霍爾傳感器進行電流采樣具有很多優點，如采樣精度高、電氣隔離性能好、電流信號處理簡單等，但是霍爾傳感器成本較高，并且體積較大，檢測變頻器的輸出電流值作為反饋電流組成電流環，組成電流內環閉環控制，在減速機的使用中檢測電流裝置對成本體積都有較高要求，使用霍爾電流傳感器不是最理想，不適合使用于低成本以及對硬件空間限制較大的應用場合。
[0004]還有一些場合采樣是在逆變電路的下橋臂串聯2-3個采樣電阻，通過在特定時刻對釆樣電阻兩端電壓的采樣重構出相電流，此方法的優點為結構較為簡單、成本低等，但此方法需要在特定零矢量下才可以進行電流采樣，不適用于使用智能功率模塊的應用場合。還有參考模型自適應電流重構法是借助電機模型對相電流進行觀測，這種方法對電機模型的依賴性很大，對參數也較為敏感，重構出的相電流精確程度受到上述兩者影響較大，實用性較低。
【發明內容】
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種結構簡單、體積小、測量精度高的基于減速機用變頻器直流側的電流檢測裝置。
[0006]本實用新型解決上述問題的技術方案是:一種基于減速機用變頻器直流側的電流檢測裝置，包括整流器、濾波電路、變頻器、電機和單片機，所述整流器的輸入端與交流電相連，整流器的輸出端經濾波電路與變頻器的輸入端相連，變頻器的輸出端與電機相連，所述濾波電路與變頻器之間設有采樣電阻，所述單片機的輸入端接在采樣電阻與變頻器之間，單片機的輸出端與變頻器相連。
[0007]本實用新型的有益效果在于:本實用新型的采樣電阻位于濾波電路與變頻器之間，通過采樣電阻采集變頻器直流母線電流并送入單片機，直流電流包含了輸出電流的信息，根據測量的直流電流，單片機利用直流電流的峰值即可計算出輸出電流的大小，從而對電機進行控制，實現過載、過流等保護，達到預期目的，準確檢測變頻器輸出電流的同時，兼顧了減速機用變頻器對性能、成本、體積的要求。
【附圖說明】
[0008]圖1為傳統變頻器電流采樣結構圖。
[0009]圖2為本實用新型的結構示意圖。
[0010]圖3為本實用新型的電流仿真波形和三相輸出電流對比圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0012]如圖2所示，本實用新型包括整流器1、濾波電路、變頻器3、電機5和單片機4，所述整流器I的輸入端與交流電相連，整流器I的輸出端經濾波電路與變頻器3的輸入端相連，濾波電路采用濾波電容2，變頻器3的輸出端與電機5相連，所述濾波電路與變頻器3之間設有采樣電阻R，所述單片機4的輸入端接在采樣電阻R與變頻器3之間，單片機4的輸出端與變頻器3相連。
[0013]采樣電阻R采集變頻器3直流母線電流并送入單片機4，直流電流包含了輸出電流的信息，根據測量的直流電流，單片機4利用直流電流的峰值即可計算出輸出電流的大小，從而對電機5進行控制，實現過載、過流等保護，達到預期目的，準確檢測變頻器輸出電流的同時，兼顧了減速機用變頻器對性能、成本、體積的要求。
[0014]變頻器輸出電流的每個周期中，在母線上都有6個母線電流最大值和輸出電流最大值相同。通過采樣電阻R采集母線電流值，可以在單位時間內檢測母線電流的最大值，來計算輸出電流。此單位時間內至少要包含I個母線電流最大值，即為1/6輸出電流周期。假設變頻器輸出50Hz時，周期為20ms，只需要20/6ms=3.3ms就可以采樣到一個最大值。但當變頻器輸出為IHz是，周期為Is，就需要1000/6ms=166.7ms才能采樣到一個最大值。電流檢測要求是越快越好，同時要保證IH z時電流精度，所以計算最大值的單位時間最好就定在166.7ms。在實際中，要減小雜波誤差，保證電流檢測準確穩定，不能只取一個最大值，一般要取多個最大值，求其平均值作為實際值。這樣就又有一個問題，取最大值的個數越多，時間就越久，電流響應就越慢，個數太少又不能消除誤差。比如取4個最大值，至少需要166.7X4ms。為解決這個問題，本實用新型采取一種滑動數組濾波算法，假如同樣取4個最大值，分別賦值給1&11，1&^2，1&?3，1&?4四個變量，之后取他們的平均值。現在把首個最大值同時賦給Maxl?Max4，之后每計算出一個最大值后，就把這個最大值賦給Maxl，把之前Maxl中保存的值賦給Max2，以此類推，最后舊的Max4的值就被舍棄，這樣時間也只需要166.7ms，保證了電流響應速度，同時通過取平均值消除了誤差影響。
[0015]本實用新型在一臺220V，功率為IKw的減速機用變頻器上進行測試。如圖3所示，圖中6為直流母線采樣電流波形，7為輸出相電流波形，頻率為50Hz，負載電流從空載電流到150%變頻器額定電流，計算電流和實測電流差為Δ I〈0.3A，且誤差主要集中在低頻空載段，其余段精度更高。可見此種方法特別適用于減速機用變頻器，它完全滿足減速機應用中對變頻器輸出電流檢測精度的要求，兼顧了減速機用變頻器對性能、成本、體積的要求，是一種比較理想的解決方案。
【主權項】
1.一種基于減速機用變頻器直流側的電流檢測裝置，其特征在于:包括整流器、濾波電路、變頻器、電機和單片機，所述整流器的輸入端與交流電相連，整流器的輸出端經濾波電路與變頻器的輸入端相連，變頻器的輸出端與電機相連，所述濾波電路與變頻器之間設有采樣電阻，所述單片機的輸入端接在采樣電阻與變頻器之間，單片機的輸出端與變頻器相連。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于減速機用變頻器直流側的電流檢測裝置，包括整流器、濾波電路、變頻器、電機和單片機，所述整流器的輸入端與交流電相連，整流器的輸出端經濾波電路與變頻器的輸入端相連，變頻器的輸出端與電機相連，所述濾波電路與變頻器之間設有采樣電阻，所述單片機的輸入端接在采樣電阻與變頻器之間，單片機的輸出端與變頻器相連。本實用新型通過采樣電阻采集變頻器直流母線電流并送入單片機，根據測量的直流電流，單片機利用直流電流的峰值即可計算出輸出電流的大小，從而對電機進行控制，實現過載、過流等保護，達到預期目的，準確檢測變頻器輸出電流的同時，兼顧了減速機用變頻器對性能、成本、體積的要求。
【IPC分類】G01R19/25
【公開號】CN205263190
【申請號】CN201521115029
【發明人】顏漸德, 黃科元, 李祥來, 邱泓
【申請人】湖南匯鐸電氣科技有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月30日