CN207301167U - 变频电机电流检测模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变频电机电流检测模块，属于应用电子技术领域。解决了传统电流检测模块无法实现对高频信号进行准确采集的问题。主要包括电流互感器、精密整流电路单元、电压电流转换电路单元以及电源电路单元，所述精密整流电路单元包括四个AD844运算放大器U1‑U4、1N4148开关二极管D1‑D2以及可调电阻R0。本实用新型能够精确采集高频电压产生的电流信号，增益频率特性好，转换速率高，消除了输出偏置，电路结构简单，有效避免信号过零附近因二极管截止产生的误差。本实用新型闭环控制的稳定性提供了精确稳定的反馈参数，从而使闭环控制稳定可靠，达到良好的节能目的。
Description
技术领域
本实用新型属于应用电子技术领域，具体地说，尤其涉及一种变频电机电流检测模块。
背景技术
变频器作为电机的调试驱动设备，在工业现场得到普遍应用，通常将多电机下挂在一台变频器的输出母线上应用，即一拖多控制方式。变频器的智能化为控制过程提供了许多控制参数，例如可以读取变频器控制频率，输出电流，电压等，但是在某些应用中，我们需要读取变频器输出母线上的某个电机的电流，而此电流通过AD采样输出至控制系统就比较困难，因为变频器输出母线电压频率通常并非为工频，某些应用中甚至达到120-150HZ的高频电压，在变频器输出的高频电压中，其产生的高频电流信号若使用常规精密整流电路无法实现电流采集。这是因为常规精密整流电路在高频信号反转过程中，当输入信号过零时，因运算放大器固有的带宽增益积以及转换速率的限制使得整流输出信号产生失真。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种变频电机电流检测模块。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种变频电机电流检测模块，包括电流互感器、精密整流电路单元、电压电流转换电路单元以及电源电路单元；
所述电流互感器将电机负载高频大电流信号转换成对应的高频小电流信号；所述高频小电流信号经所述精密整流电路单元精密整流，将所述高频小电流信号变成直流电压信号，所述直流电压信号再经过所述电压电流转换电路单元转换成对应电流信号输出；所述电源电路单元为所述精密整流电路单元、电压电流转换电路单元提供工作电源；
所述精密整流电路单元包括四个AD844运算放大器U1-U4、1N4148开关二极管D1-D2以及电阻R0，所述四个AD844运算放大器的正电源输入端均接入正电源，负电源输入端均接入负电源；所述AD844运算放大器U1的同相输入端与直流电源VD1的正极端导线相连，其反向输入端经二极管D2与所述AD844运算放大器U3的同相输入端导线相连，同时，所述AD844运算放大器U3的同相输入端还为所述精密整流电路单元的输入端Vi，所述AD844运算放大器U3的反向输入端经二极管D1与直流电压源VD2的负极端相连，所述直流电压源VD2的正极端、直流电压源VD1的负极端均接地；所述AD844运算放大器U1的输出端与所述AD844运算放大器U2的反向输入端相连，所述AD844运算放大器U2的输出端与所述AD844运算放大器U4的反向输入端相连，所述AD844运算放大器U2的同相输入端、AD844运算放大器U4的同相输入端均接地，所述AD844运算放大器U2的输出端、AD844运算放大器U4的输出端均经电阻R0接地，同时，AD844运算放大器U2的输出端、AD844运算放大器U4的输出端也为所述精密整流电路单元的输出端；所述AD844运算放大器U3的输出端与所述AD844运算放大器U4的反向输入端相连。
优选地，所述电流互感器变比为5A/5ma。
优选地，所述电阻R0为可调电阻。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型能够精确采集高频电压产生的电流信号，以四个AD844运算放大器为核心的精密整流电路其增益频率特性好，转换速率高，消除输出偏置，电路结构简单，采用直流电源进行二极管导通电压补偿，有效避免信号过零附近因二极管截止产生的误差，从而实现高频信号精密整流，输出波形光滑不失真。本实用新型对高频电压经负载后的电流有很高的采集精确度，作为闭环控制系统的采集原件，为闭环控制的稳定性提供了精确稳定的反馈参数，从而使闭环控制稳定可靠，达到良好的节能目的。
附图说明
图1是本实用新型系统框图；
图2是本实用新型精密整流电路单元电路原理图。
图中：1.电流互感器；2.精密整流电路单元；3.电压电流转换电路单元；4.电源电路单元。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明：
一种变频电机电流检测模块，包括电流互感器、精密整流电路单元、电压电流转换电路单元以及电源电路单元；
所述电流互感器将电机负载高频大电流信号转换成对应的高频小电流信号；所述高频小电流信号经所述精密整流电路单元精密整流，将所述高频小电流信号变成直流电压信号，所述直流电压信号再经过所述电压电流转换电路单元转换成对应电流信号输出；所述电源电路单元为所述精密整流电路单元、电压电流转换电路单元提供工作电源；
所述精密整流电路单元包括四个AD844运算放大器U1-U4、1N4148开关二极管D1-D2以及电阻R0，所述四个AD844运算放大器的正电源输入端均接入正电源，负电源输入端均接入负电源；所述AD844运算放大器U1的同相输入端与直流电源VD1的正极端导线相连，其反向输入端经二极管D2与所述AD844运算放大器U3的同相输入端导线相连，同时，所述AD844运算放大器U3的同相输入端还为所述精密整流电路单元的输入端Vi，所述AD844运算放大器U3的反向输入端经二极管D1与直流电压源VD2的负极端相连，所述直流电压源VD2的正极端、直流电压源VD1的负极端均接地；所述AD844运算放大器U1的输出端与所述AD844运算放大器U2的反向输入端相连，所述AD844运算放大器U2的输出端与所述AD844运算放大器U4的反向输入端相连，所述AD844运算放大器U2的同相输入端、AD844运算放大器U4的同相输入端均接地，所述AD844运算放大器U2的输出端、AD844运算放大器U4的输出端均经电阻R0接地，同时，AD844运算放大器U2的输出端、AD844运算放大器U4的输出端也为所述精密整流电路单元的输出端；所述AD844运算放大器U3的输出端与所述AD844运算放大器U4的反向输入端相连。
优选地，所述电流互感器变比为5A/5ma。
优选地，所述电阻R0为可调电阻。
电流互感器1将电机负载高频大电流信号转换成对应的高频交流小电流信号，电流互感器1的变比为5A/5ma,精密整流电路单元2需要对信号进行精密整流，精密整流后的交流信号变成直流电压信号，电压信号再经过转换变成对应的电流信号输出。本实用新型的电压电流转换电路单元3、电源电路单元4均为常规电路设计，本领域技术人员根据现有技术可直接套用。本实用新型的关键在于对高频信号的精密整流，常规精密整流电路无法对高频信号进行整流，因为在高频信号翻转过程中，当输入信号过零时，因运算放大器固有的带宽增益积以及转换速率的限制使得整流信号产生失真。本实用新型为解决上述缺陷对精密整流电路单元2进行全新电路设计，采用4个AD844运算放大器构成两个负型电流传输器，AD844运算放大器U1-U4用于消除输入信号零点处输出偏置，配合两直流电压源VD1、VD2补偿1N4148开关二极管D1和D2的导通电压，使它们保持在临界导通状态，避免了二极管D1、D2状态转换可能造成的信号滞后或波形失真。电阻R0将输出端电流还原成电压，调节其阻值可实现整流电路的增益调节。本实用新型精密整流电路单元2的具体电路连接关系为：包括四个AD844运算放大器U1-U4、1N4148开关二极管D1-D2以及电阻R0，所述四个AD844运算放大器的正电源输入端均接入正电源，负电源输入端均接入负电源；所述AD844运算放大器U1的同相输入端与直流电源VD1的正极端导线相连，其反向输入端经二极管D2与所述AD844运算放大器U3的同相输入端导线相连，同时，所述AD844运算放大器U3的同相输入端还为所述精密整流电路单元的输入端Vi，所述AD844运算放大器U3的反向输入端经二极管D1与直流电压源VD2的负极端相连，所述直流电压源VD2的正极端、直流电压源VD1的负极端均接地；所述AD844运算放大器U1的输出端与所述AD844运算放大器U2的反向输入端相连，所述AD844运算放大器U2的输出端与所述AD844运算放大器U4的反向输入端相连，所述AD844运算放大器U2的同相输入端、AD844运算放大器U4的同相输入端均接地，所述AD844运算放大器U2的输出端、AD844运算放大器U4的输出端均经电阻R0接地，同时，AD844运算放大器U2的输出端、AD844运算放大器U4的输出端也为所述精密整流电路单元的输出端；所述AD844运算放大器U3的输出端与所述AD844运算放大器U4的反向输入端相连。本实用新型能够精确采集高频电压产生的电流信号，以四个AD844运算放大器为核心的精密整流电路其增益频率特性好，转换速率高，消除了输出偏置，电路结构简单，采用直流电源进行二极管导通电压补偿，有效避免信号过零附近因二极管截止产生的误差，从而实现高频信号精密整流，输出波形光滑不失真。本实用新型对高频电压经负载后的电流有很高的采集精确度，作为闭环控制系统的采集原件，为闭环控制的稳定性提供了精确稳定的反馈参数，从而使闭环控制稳定可靠，达到良好的节能目的。
综上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。
Claims (3)
1.一种变频电机电流检测模块，其特征在于：包括电流互感器、精密整流电路单元、电压电流转换电路单元以及电源电路单元；
所述电流互感器将电机负载高频大电流信号转换成对应的高频小电流信号；所述高频小电流信号经所述精密整流电路单元精密整流，将所述高频小电流信号变成直流电压信号，所述直流电压信号再经过所述电压电流转换电路单元转换成对应电流信号输出；所述电源电路单元为所述精密整流电路单元、电压电流转换电路单元提供工作电源；
所述精密整流电路单元包括四个AD844运算放大器U1-U4、1N4148开关二极管D1-D2以及电阻R0，所述四个AD844运算放大器的正电源输入端均接入正电源，负电源输入端均接入负电源；所述AD844运算放大器U1的同相输入端与直流电源VD1的正极端导线相连，其反向输入端经二极管D2与所述AD844运算放大器U3的同相输入端导线相连，同时，所述AD844运算放大器U3的同相输入端还为所述精密整流电路单元的输入端Vi，所述AD844运算放大器U3的反向输入端经二极管D1与直流电压源VD2的负极端相连，所述直流电压源VD2的正极端、直流电压源VD1的负极端均接地；所述AD844运算放大器U1的输出端与所述AD844运算放大器U2的反向输入端相连，所述AD844运算放大器U2的输出端与所述AD844运算放大器U4的反向输入端相连，所述AD844运算放大器U2的同相输入端、AD844运算放大器U4的同相输入端均接地，所述AD844运算放大器U2的输出端、AD844运算放大器U4的输出端均经电阻R0接地，同时，AD844运算放大器U2的输出端、AD844运算放大器U4的输出端也为所述精密整流电路单元的输出端；所述AD844运算放大器U3的输出端与所述AD844运算放大器U4的反向输入端相连。
2.根据权利要求1所述的变频电机电流检测模块，其特征在于：所述电流互感器变比为5A/5ma。
3.根据权利要求1所述的变频电机电流检测模块，其特征在于：所述电阻R0为可调电阻。
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| CN110442896A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-11-12 | 天津大学 | 具有工艺偏差和温度偏差补偿的电阻-电压转换电路 |
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2017
- 2017-10-30 CN CN201721432442.9U patent/CN207301167U/zh active Active
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| CN110442896A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-11-12 | 天津大学 | 具有工艺偏差和温度偏差补偿的电阻-电压转换电路 |
| CN110442896B (zh) * | 2019-05-31 | 2023-03-31 | 天津大学 | 具有工艺偏差和温度偏差补偿的电阻-电压转换电路 |
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