CN205786809U - 变频器的三相输出电流采样电路 - Google Patents
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Abstract
一种变频器的三相输出电流采样电路，包括两个霍尔传感器，两个电流采样电路和第三相电流采样电路；两个霍尔传感器的输入端分别与变频器的IGBT模块的任意两相连接，每个霍尔传感器的输出端与一个电流采样电路的输入端连接；两个电流采样电路的输出端同时连接至第三相电流采样电路的输入端，每个电流采样电路输出一路采样电流至第三相电流采样电路；所述第三相电流采样电路包括加法器U3和跟随器U4，加法器U3的输入端同时与两个电流采样电路输出端连接，加法器U3的输出端连接至跟随器U4的输入端，两个电流采样电路输出的两路采样电流经过加法器U3和跟随器U4合成处理后输出第三相采样电流。
Description
技术领域
本实用新型涉及低压电器领域，特别涉及一种变频器的三相输出电流采样电路。
背景技术
变频器是通过改变电机输入电压的频率来改变电机转速的。变频器运行中，过载起动电流为额定电流的1.2-1.5倍；过流保护为额定电流的2.4-3倍，另外还有电流闭环无跳闸、失速防止等功能都与变频器运行过程中的电流有关。电动机在运转中如果降低指令频率过快，则电动状态将变为发电状态运行，再生出来的能量贮积在变频器的直流电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，就需要对电压进行及时、准确地检测，给变频器提供准确、可靠的信息，使变频器在过压时进行及时、有效的保护处理。同时变频器上电过程、下电过程都需要判断当前直流母线电压的状态来判断下一步的动作。
鉴于电压、电流检测的重要性，在变频器设计中采用对电压、电流进行准确、有效检测的方法是十分必要的。一般的，三相异步电动机需要在每一相都连接霍尔元件进行电流检测，在中小功率中，如果用三个霍尔元件，就会造成产品成本上升。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种性能安全稳定，体积紧凑，成本低的变频器的三相输出电流采样电路。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种变频器的三相输出电流采样电路，包括两个霍尔传感器，两个电流采样电路和第三相电流采样电路；两个霍尔传感器的输入端分别与变频器的IGBT模块的任意两相连接，用于采集变频器的IGBT模块的任意两相的电压信 号，每个霍尔传感器的输出端与一个电流采样电路的输入端连接，每个电流采样电路将采集到的一路电压信号转换为一路采样电流；两个电流采样电路的输出端同时连接至第三相电流采样电路的输入端，每个电流采样电路输出一路采样电流至第三相电流采样电路，第三相电流采样电路将两路采样电流合成处理后得到第三相采样电流；所述第三相电流采样电路包括加法器U3和跟随器U4，加法器U3的输入端同时与两个电流采样电路输出端连接，加法器U3的输出端连接至跟随器U4的输入端，两个电流采样电路输出的两路采样电流经过加法器U3和跟随器U4合成处理后输出第三相采样电流。
进一步，所述第三相电流采样电路还包括电阻R5，电阻R6，电阻R7和电容C5；所述电阻R6的一端与第一相电流采样电路的输出端连接，另一端连接至加法器U3的反相输入端，电阻R5的一端连接至加法器U3的正相输入端，另一端接地，电阻R7的一端与第二相电流采样电路的输出端连接，另一端连接至加法器U3的反相输入端，电容C5的一端连接至加法器U3的反相输入端，另一端接地，电阻RU1和电阻R9串联连接，串联后电阻RU1的一端连接至加法器U3的输出端，电阻R9的一端与跟随器U4的正相输入端连接，电阻R8的一端与电阻RU1和电阻R9的中间节点连接，另一端连接至加法器U3的反相输入端；电阻R10的一端与跟随器U4的输出端连接，另一端连接至跟随器U4的反相输入端，电容C8的一端与电阻R10的另一端连接，另一端接地，电容C6的一端与跟随器U4的正相输入端连接，另一端接地，极性电容E1的正极同时与电源正极和跟随器U4的正相输入端连接，极性电容E1的负极接地。
进一步，所述每个电流采样电路包括运算放大器U3D和电阻RV1；电阻RV1的一端与其中一个霍尔传感器的输出端连接，另一端经过电阻RV2接地，电阻RV3的一端与电阻RV1和电阻RV2的中间节点连接，另一端接地，电阻R1的一端与电阻RV1和电阻RV2的中间节点连接，另一端连接至运算放大器U3D的正相输入端，电阻R1的另一端经过电容C1接地，运算放大器U3D的反相输入端经过电阻RV4接地，电阻R2和电阻RV5串联连接，串联后电阻R2的一端与运算放大器U3D的输出端连接，电阻RV5的一端与运算放大器U3D的反相输入端连接，电容C2与电阻R2的另一端连接，另一端接地。
进一步，所述每个霍尔传感器包括传感器芯片U1，电容C10和电容C11； 所述传感器芯片U1的输入端连接至变频器的IGBT模块的任一相，传感器芯片U1的电压信号输出端连接至其中一个电流采样电路的输入端，传感器芯片U1的+15V电源端经过电容C10接地，传感器芯片U1的+15V电源端同时连接至+15V电源，传感器芯片U1的-15V电源端经过电容C11接地，传感器芯片U1的-15V电源端同时连接至-15V电源，传感器芯片U1的接地端接地。
本实用新型变频器的三相输出电流采样电路采用两个霍尔传感器和两个电流采样电路采集得出变频器输出的任意两相的采样电流，再经过第三相电流采样电路对两路采样电流信号合成处理得到第三相采样电流，节省器件，降低成本；第三相电流采样电路通过加法器U3和跟随器U4对两路采样电流信号进行合成处理，采样精度高，提高变频器的电流监测性能。
附图说明
图1是本实用新型其中一个霍尔传感器的电路图；
图2是本实用新型另一个霍尔传感器的电路图；
图3是本实用新型一个电流采样电路的电路图；
图4是本实用新型另一个电流采样电路的电路图；
图5是本实用新型第三相电流采样电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图1至5给出的实施例，进一步说明本实用新型的变频器的三相输出电流采样电路的具体实施方式。本实用新型的变频器的三相输出电流采样电路不限于以下实施例的描述。
如图1-5所示，本实用新型变频器的三相输出电流采样电路，包括两个霍尔传感器，两个电流采样电路和第三相电流采样电路；两个霍尔传感器的输入端分别与变频器的IGBT模块的任意两相连接，用于采集变频器的IGBT模块的任意两相的电压信号，每个霍尔传感器的输出端与一个电流采样电路的输入端连接，每个电流采样电路将采集到的一路电压信号转换为一路采样电流；两个 电流采样电路的输出端同时连接至第三相电流采样电路的输入端，每个电流采样电路输出一路采样电流至第三相电流采样电路，第三相电流采样电路将两路采样电流合成处理后得到第三相采样电流；所述第三相电流采样电路包括加法器U3和跟随器U4，加法器U3的输入端同时与两个电流采样电路输出端连接，加法器U3的输出端连接至跟随器U4的输入端，两个电流采样电路输出的两路采样电流信号经过加法器U3和跟随器U4合成处理后输出第三相采样电流。本实用新型变频器的三相输出电流采样电路采用两个霍尔传感器和两个电流采样电路采集得出变频器输出的任意两相的采样电流，再经过第三相电流采样电路对两路采样电流信号合成处理得到第三相采样电流，节省器件，降低成本；第三相电流采样电路通过加法器U3和跟随器U4对两路采样电流信号进行合成处理，采样精度高，提高变频器的电流监测性能。
如图1、2所示，所述每个霍尔传感器包括传感器芯片U1，电容C10和电容C11；所述传感器芯片U1的输入端连接至变频器的IGBT模块的任一相，传感器芯片U1的电压信号输出端连接至其中一个电流采样电路的输入端，传感器芯片U1的+15V电源端经过电容C10接地，传感器芯片U1的+15V电源端同时连接至+15V电源，传感器芯片U1的-15V电源端经过电容C11接地，传感器芯片U1的-15V电源端同时连接至-15V电源，传感器芯片U1的接地端接地。图1、2为两个完全相同的霍尔传感器电路，仅是元件标号不同。本实施例中，两个霍尔传感器分别采集变频器IGBT模块的W相和V相电流输出电压信号OUT_V和OUT_W，第三相电流采样电路合成U相电流。电容C10、电容C11、电容C12和电容C13是对霍尔传感器的工作电压进行滤波，使霍尔传感器的工作电压更稳定。霍尔传感器具有良好的采样精度，并且线性度良好，温度漂移较小，有利于电流信号的采样。
如图3、4所示，所述每个电流采样电路包括运算放大器U3D和电阻RV1；电阻RV1的一端与其中一个霍尔传感器的输出端连接，另一端经过电阻RV2接地，电阻RV3的一端与电阻RV1和电阻RV2的中间节点连接，另一端接地，电阻R1的一端与电阻RV1和电阻RV2的中间节点连接，另一端连接至运算放大器U3D的正相输入端，电阻R1的另一端经过电容C1接地，运算放大器U3D的反相输入端经过电阻RV4接地，电阻R2和电阻RV5串联连接，串联后电阻R2的一 端与运算放大器U3D的输出端连接，电阻RV5的一端与运算放大器U3D的反相输入端连接，电容C2与电阻R2的另一端连接，另一端接地。电流采样电路的结构简单紧凑，采样精度高。图3、4为两个完全相同的电流采样电路，仅是元件标号不同。霍尔电流传感器输出的电压信号OUT_V通过电阻RV1、电阻RV2和电阻RV3分压，Vov＝OUT_V X RV2//RV3/(RV2//RV3+RV1)，RV2//RV3表示电阻RV2与电阻RV3并联，Vov代表电阻RV1、电阻RV2和电阻RV3之间的分压值，电阻R1是限流电阻，计算得出
IV＝(RV5+RV4)/RV4×Vov
其中，电容C1和电容C2是滤波电容，滤除放大器的输入和输出信号的杂波。对于电压信号OUT_W的处理同理。
如图5所示，所述第三相电流采样电路还包括电阻R5，电阻R6，电阻R7和电容C5；所述电阻R6的一端与第一相电流采样电路的输出端连接，另一端连接至加法器U3的反相输入端，电阻R5的一端连接至加法器U3的正相输入端，另一端接地，电阻R7的一端与第二相电流采样电路的输出端连接，另一端连接至加法器U3的反相输入端，电容C5的一端连接至加法器U3的反相输入端，另一端接地，电阻RU1和电阻R9串联连接，串联后电阻RU1的一端连接至加法器U3的输出端，电阻R9的一端与跟随器U4的正相输入端连接，电阻R8的一端与电阻RU1和电阻R9的中间节点连接，另一端连接至加法器U3的反相输入端；电阻R10的一端与跟随器U4的输出端连接，另一端连接至跟随器U4的反相输入端，电容C8的一端与电阻R10的另一端连接，另一端接地，电容C6的一端与跟随器U4的正相输入端连接，另一端接地，极性电容E1的正极同时与电源正极和跟随器U4的正相输入端连接，极性电容E1的负极接地。第三相电流采样电路通过第三相电流采样电路通过加法器U3和跟随器U4对两路采样电流信号进行合成处理，采样精度高，提高变频器的电流监测性能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种变频器的三相输出电流采样电路，其特征在于：包括两个霍尔传感器，两个电流采样电路和第三相电流采样电路；
两个霍尔传感器的输入端分别与变频器的IGBT模块的任意两相连接，用于采集变频器的IGBT模块的任意两相的电压信号，每个霍尔传感器的输出端与一个电流采样电路的输入端连接，每个电流采样电路将采集到的一路电压信号转换为一路采样电流；
两个电流采样电路的输出端同时连接至第三相电流采样电路的输入端，每个电流采样电路输出一路采样电流至第三相电流采样电路，第三相电流采样电路将两路采样电流合成处理后得到第三相采样电流；
所述第三相电流采样电路包括加法器U3和跟随器U4，加法器U3的输入端同时与两个电流采样电路输出端连接，加法器U3的输出端连接至跟随器U4的输入端，两个电流采样电路输出的两路采样电流经过加法器U3和跟随器U4合成处理后输出第三相采样电流。
2.根据权利要求1所述的变频器的三相输出电流采样电路，其特征在于：所述第三相电流采样电路还包括电阻R5，电阻R6，电阻R7和电容C5；所述电阻R6的一端与第一相电流采样电路的输出端连接，另一端连接至加法器U3的反相输入端，电阻R5的一端连接至加法器U3的正相输入端，另一端接地，电阻R7的一端与第二相电流采样电路的输出端连接，另一端连接至加法器U3的反相输入端，电容C5的一端连接至加法器U3的反相输入端，另一端接地，电阻RU1和电阻R9串联连接，串联后电阻RU1的一端连接至加法器U3的输出端，电阻R9的一端与跟随器U4的正相输入端连接，电阻R8的一端与电阻RU1和电阻R9的中间节点连接，另一端连接至加法器U3的反相输入端；电阻R10的一端与跟随器U4的输出端连接，另一端连接至跟随器U4的反相输入端，电容C8的一端与电阻R10的另一端连接，另一端接地，电容C6的一端与跟随器U4的正相输入端连接，另一端接地，极性电容E1的正极同时与电源正极和跟随器U4的正相输入端连接，极性电容E1的负极接地。
3.根据权利要求1所述的变频器的三相输出电流采样电路，其特征在于：所述每个电流采样电路包括运算放大器U3D和电阻RV1；电阻RV1的一端与其中一个霍尔传感器的输出端连接，另一端经过电阻RV2接地，电阻RV3的一端与电阻RV1和电阻RV2的中间节点连接，另一端接地，电阻R1的一端与电阻RV1和电阻RV2的中间节点连接，另一端连接至运算放大器U3D的正相输入端，电阻R1的另一端经过电容C1接地，运算放大器U3D的反相输入端经过电阻RV4接地，电阻R2和电阻RV5串联连接，串联后电阻R2的一端与运算放大器U3D的输出端连接，电阻RV5的一端与运算放大器U3D的反相输入端连接，电容C2与电阻R2的另一端连接，另一端接地。
4.根据权利要求1所述的变频器的三相输出电流采样电路，其特征在于：所述每个霍尔传感器包括传感器芯片U1，电容C10和电容C11；所述传感器芯片U1的输入端连接至变频器的IGBT模块的任一相，传感器芯片U1的电压信号输出端连接至其中一个电流采样电路的输入端，传感器芯片U1的+15V电源端经过电容C10接地，传感器芯片U1的+15V电源端同时连接至+15V电源，传感器芯片U1的-15V电源端经过电容C11接地，传感器芯片U1的-15V电源端同时连接至-15V电源，传感器芯片U1的接地端接地。
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| CN109347064A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-02-15 | 合肥巨动力系统有限公司 | 一种三相电流采样和过电流保护电路 |
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| WO2022006847A1 (zh) * | 2020-07-10 | 2022-01-13 | 深圳欣锐科技股份有限公司 | 三相三线制电流采样电路及方法 |
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