CN103675430B - 一种用于实时检测变频器输出电流的电路 - Google Patents

一种用于实时检测变频器输出电流的电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于实时检测变频器输出电流的电路；一种用于实时检测变频器输出电流的电路包括前级信号产生电路、全波整流电路、二阶低通滤波电路和增益可调的同相比例放大电路；本电路在最后加入了可调的同相比例放大电路，由于使用的霍尔传感器的量程为100A，精度为20mV/A,当测量小电流时可通过单片机调节数控电位器R10的阻值，从而改变同相比例放大电路的放大倍数，提高测量小电流的精度。本电路能快速准确的计算出变频器输出端的电流，在过电流的情况下，单片机及时停止PWM波的输出，使变频器停止工作，有效的防止了变频器和电机的损坏。

Description

一种用于实时检测变频器输出电流的电路
技术领域
本发明属于变频器技术领域，具体涉及到一种用于实时检测变频器输出电流的方法。
技术背景
变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其主要特点是具有高效率的驱动性能和良好的控制特性。简单的说，变频器是改变输入电压的频率来达到改变电机转速的目的。实时检测变频器输出电流的目的主要是为了防止过电流发生时损坏变频器和电机，以及为死去补偿等提供反馈值。如果电流检测不准确，而变频器又只能根据检测的电流值来进行保护和计算，这就会形成误操作，影响其正常使用。因此，对变频器的输出电流检测就必须做到及时、准确。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种用于实时检测变频器输出电流的电路。
一种用于实时检测变频器输出电流的电路包括前级信号产生电路、全波整流电路、二阶低通滤波电路和增益可调的同相比例放大电路。
前级信号产生电路主要包括霍尔传感器U1、第一去耦电容C1、第二隔直电容C2；霍尔传感器U1的型号ACS758LCB-100B；
霍尔传感器U1的IP+的端与IP-端分别与待测变频器的输出端连接，VCC端接+5V电源；Vout端与第一去耦电容C1的一端、第二隔直电容C2的正极连接，GND端与第一去耦电容C1的另一端连接并接地；
全波整流电路包括第一运算放大器U2、第二运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2。
第一运算放大器U2的反向端与第一电阻R1的一端、第一整流二极管D1的反向端、第三电阻R3的一端连接，第一运算放大器U2的同相端与第二电阻R2的一端连接，第一运算放大器U2的输出端与第二整流二极管D2的反向端、第一整流二极管D1的正向端连接；第一电阻R1的另一端接地，第二电阻R2的另一端与第二隔直电容C2的负极、第五电阻R5的一端连接；第三电阻R3的另一端与第二整流二极管D2的正向端、第四电阻R4的一端连接；第二运算放大器U3的反向端与第四电阻R4的另一端、第六电阻R6的一端连接，第二运算放大器U3的正向端与第五电阻R5的另一端连接，第二运算放大器U3的输出端与第六电阻R6的另一端连接，作为全波整流电路的输出端，接入下一级的二阶低通滤波电路。
全波整流滤波电路中的电阻阻值应满足的关系式为：
R6·R3＝2·R4·R1
所述的二阶低通滤波电路和增益可调的同相比例放大电路包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、双抽头数控电位器R10、第三运算放大器U4、第三独石电容C3、第四独石电容C4和单片机U5；单片机U5的型号为STM32F103VET6，双抽头数控电位器的型号为X9319；
第七电阻R7的一端与上一级的全波整流电路输出端连接，第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的一端、第三独石电容C3的一端连接；第三运算放大器U4的同相端与第八电阻R8的另一端、第四独石电容C4的一端连接，第四独石电容C4的另一端接地，第三运算放大器U4的反向端与第九电阻R9的一端、双抽头数控电位器的一个固定端连接；第九电阻R9的另一端接地；第三运算放大器U4的输出端与第三独石电容C3的另一端、双抽头数控电位器R10的滑动端连接；第三运算放大器U4的输出端作为二阶低通滤波电路的输出端，与单片机U5的IO1脚连接；单片机U5的IO2脚与双抽头数控电位器R10的U/D脚连接，单片机U5的IO3脚与双抽头数控电位器R10的INC脚连接,单片机U5的IO4脚与双抽头数控电位器R10的CS脚连接。
所述的同相比例放大电路的电压放大增益：
AVF＝1+R10/R9。
本电路的有益效果：本电路在最后加入了可调的同相比例放大电路，由于使用的霍尔传感器的量程为100A，精度为20mV/A,当测量小电流时可通过单片机调节双抽头数控电位器R10的阻值，从而改变同相比例放大电路的放大倍数，提高测量小电流的精度。本电路能快速准确的计算出变频器输出端的电流，在过电流的情况下，单片机及时停止PWM波的输出，使变频器停止工作，有效的防止了变频器和电机的损坏。
附图说明
图1为本发明的电路图；
图2为本发明中全波整流电路部分的输入输出波形。
具体实施方式
如图1所示，一种用于实时检测变频器输出电流的电路包括前级信号产生电路、全波整流电路、二阶低通滤波电路和增益可调的同相比例放大电路。
前级信号产生电路主要包括霍尔传感器U1、第一去耦电容C1、第二隔直电容C2；霍尔传感器U1的IP+的端与IP-端分别与待测变频器的输出端连接，VCC端接+5V电源；Vout端与第一去耦电容C1的一端、第二隔直电容C2的正极连接，GND端与第一去耦电容C1的另一端连接并接地；
全波整流电路包括第一运算放大器U2、第二运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2。
第一运算放大器U2的反向端与第一电阻R1的一端、第一整流二极管D1的反向端、第三电阻R3的一端连接，第一运算放大器U2的同相端与第二电阻R2的一端连接，第一运算放大器U2的输出端与第二整流二极管D2的反向端、第一整流二极管D1的正向端连接；第一电阻R1的另一端接地，第二电阻R2的另一端与第二隔直电容C2的负极、第五电阻R5的一端连接；第三电阻R3的另一端与第二整流二极管D2的正向端、第四电阻R4的一端连接；第二运算放大器U3的反向端与第四电阻R4的另一端、第六电阻R6的一端连接，第二运算放大器U3的正向端与第五电阻R5的另一端连接，第二运算放大器U3的输出端与第六电阻R6的另一端连接，作为全波整流电路的输出端，接入下一级的二阶低通滤波电路。
全波整流滤波电路中的电阻阻值应满足的关系式为：
R6·R3＝2·R4·R1
所述的二阶低通滤波电路和增益可调的同相比例放大电路包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、双抽头数控电位器R10、第三运算放大器U4、第三独石电容C3、第四独石电容C4和单片机U5；
第七电阻R7的一端与上一级的全波整流电路输出端连接，第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的一端、第三独石电容C3的一端连接；第三运算放大器U4的同相端与第八电阻R8的另一端、第四独石电容C4的一端连接，第四独石电容C4的另一端接地，第三运算放大器U4的反向端与第九电阻R9的一端、双抽头数控电位器的一个固定端连接；第九电阻R9的另一端接地；第三运算放大器U4的输出端与第三独石电容C3的另一端、双抽头数控电位器R10的滑动端连接；第三运算放大器U4的输出端作为二阶低通滤波电路的输出端，与单片机U5的IO1脚连接；单片机U5的IO2脚与双抽头数控电位器R10的U/D脚连接，单片机U5的IO3脚与双抽头数控电位器R10的INC脚连接,单片机U5的IO4脚与双抽头数控电位器R10的CS脚连接。
所述的同相比例放大电路的电压放大增益：
AVF＝1+R10/R9。
本电路由高精度霍尔传感器根据输入电流的大小产生一幅值变化的正弦波，经过隔直电容的作用滤去直流分量，然后经过后面的全波整流电路将负半周期的半波信号反向，输入输出波形如图2所示；放大电路的电压增益AVF＝(1+R10/R9),控制单片机U5的IO2、IO3、IO4端口，调节双抽头数控电位器R10。

Claims (3)

1.一种用于实时检测变频器输出电流的电路，包括前级信号产生电路、全波整流电路、二阶低通滤波电路和增益可调的同相比例放大电路；
其特征在于：所述的前级信号产生电路主要包括霍尔传感器U1、第一去耦电容C1、第二隔直电容C2；霍尔传感器U1的型号ACS758LCB-100B；
霍尔传感器U1的IP+端与IP-端分别与待测变频器的输出端连接，VCC端接+5V电源；Vout端与第一去耦电容C1的一端、第二隔直电容C2的正极连接，GND端与第一去耦电容C1的另一端连接并接地；
全波整流电路包括第一运算放大器U2、第二运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2；
第一运算放大器U2的反向端与第一电阻R1的一端、第一整流二极管D1的反向端、第三电阻R3的一端连接，第一运算放大器U2的同相端与第二电阻R2的一端连接，第一运算放大器U2的输出端与第二整流二极管D2的反向端、第一整流二极管D1的正向端连接；第一电阻R1的另一端接地，第二电阻R2的另一端与第二隔直电容C2的负极、第五电阻R5的一端连接；第三电阻R3的另一端与第二整流二极管D2的正向端、第四电阻R4的一端连接；第二运算放大器U3的反向端与第四电阻R4的另一端、第六电阻R6的一端连接，第二运算放大器U3的正向端与第五电阻R5的另一端连接，第二运算放大器U3的输出端与第六电阻R6的另一端连接，作为全波整流电路的输出端，接入下一级的二阶低通滤波电路；
所述的二阶低通滤波电路和增益可调的同相比例放大电路包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、双抽头数控电位器R10、第三运算放大器U4、第三独石电容C3、第四独石电容C4和单片机U5；单片机U5的型号为STM32F103VET6，双抽头数控电位器的型号为X9319；
第七电阻R7的一端与上一级的全波整流电路输出端连接，第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的一端、第三独石电容C3的一端连接；第三运算放大器U4的同相端与第八电阻R8的另一端、第四独石电容C4的一端连接，第四独石电容C4的另一端接地，第三运算放大器U4的反向端与第九电阻R9的一端、双抽头数控电位器的一个固定端连接；第九电阻R9的另一端接地；第三运算放大器U4的输出端与第三独石电容C3的另一端、双抽头数控电位器R10的滑动端连接；第三运算放大器U4的输出端作为二阶低通滤波电路的输出端，与单片机U5的IO1脚连接；单片机U5的IO2脚与双抽头数控电位器R10的U/D脚连接，单片机U5的IO3脚与双抽头数控电位器R10的INC脚连接,单片机U5的IO4脚与双抽头数控电位器R10的CS脚连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于实时检测变频器输出电流的电路其特征在于：全波整流滤波电路中的电阻阻值满足：
R6·R3＝2·R4·R1。
3.根据权利要求1所述的一种用于实时检测变频器输出电流的电路其特征在于：所述的同相比例放大电路的电压放大增益：
AVF＝1+R10/R9。
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