一种应用于三相并网逆变器的交流电流采集电路的制作方法

本实用新型涉及电力电子领域，尤其涉及一种应用于三相并网逆变器的交流电流采集电路。

背景技术：

随着当今社会迫切开发绿色节能能源，三相并网逆变器在节能减排，实现能源循环利用中效果显著。三相并网逆变器在电力电子行业应用广泛，在逆变并网系统中，并网电流信号对控制系统相当重要，并网电流的质量决定了系统的逆变效率。并网逆变器数学模型的建立、闭环控制的pi调节、确保并网电流满足并网条件等都需要采集精准的交流电流信号。此外，确保并网电流大小处于可控范围内对系统安全十分关键。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种应用于三相并网逆变器的交流电流采集电路，解决现有技术中的问题。

为了达到本发明的目的，本实用新型提出的方案如下：

一种应用于三相并网逆变器的交流电流采集电路，包括霍尔电流传感器、采样电阻、滤波电容、积分电路、电压偏置电路、电压跟随器和电压箝位器；所述霍尔电流传感器的三个接线端分别接+15v，-15v和测量输出端m；测量输出端m得到的输出是电流信号，电流信号经采样电阻r1后，得到一个电压信号，与采样电阻r1并联一个滤波电容c1；所述积分电路包括运放u1a和电阻r2、电阻r3、电阻r4和电容c2，经采样电阻r1后的电压信号作为运放u1a的输入电压，输入电压通过电阻r2加在运放u1a的反相输入端，运放u1a的输出端和反相输入端之间设置电容c2，在电容c2上并联一个电阻r4，在运放u1a的同向输入端连接电阻r3；所述电压偏置电路包括电阻r5、电阻r6和-3.3v电源，-3.3v电源与电阻r6连接，电阻r5与运放u1a的输出端连接，电阻r6与电阻r5并联；所述电压跟随器包括运放u1b、电阻r7和电阻r8，运放u1b的反相输入端与电阻r5连接，在运放u1b的输出端和反相输入端之间设置电阻r8，在运放u1a的同向输入端连接电阻r7；所述电压箝位器包括电阻r9、二极管d1、二极管d2和+3.3v电源，电阻r9与运放u1b的输出端连接，电阻r9与二极管d1和二极管d2连接，二极管d1接+3.3v电源，二极管d2接地。

进一步的，所述霍尔电流传感器的型号为霍尔电流传感器hnc-50la。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本实用新型高精度的交流电流采集电路采集到的电流信号失真度小，可配合示波器对逆变结果进行观测，可直观获取逆变电流的波形，当谐波较大时，确保逆变器在安全电流范围内工作；本实用型交流电流采集电路也可用于其他交流电流采集系统中，方便可靠。

附图说明

图1为本实用新型的电路图；

图2为本实用新型电路的工作原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。

在三相并网逆变器设计中，交流电流分量对三相并网逆变器系统数学模型的建立起到关键作用。此外，一般运用直接电流控制策略的系统采用电压外环和电流内环组成双闭环控制结构，电流环作为双闭环结构的内环，具有抑制负载扰动的作用。在逆变并网系统中，并网电流与电网电压同频同相是保证系统具有高功率因数的必要条件，因此，获取精确的三相并网电流信号至关重要。高精度的电流采集电路采集到的电流信号失真度小，可配合示波器对逆变结果进行观测，可直观获取逆变电流的波形，当谐波较大时，对系统进一步改进，确保逆变器在安全电流范围内工作。本实用型交流电流采集电路也可用于其他交流电流采集系统中，方便可靠。

本交流电流检测电路如图1所示，交流电流信号的采集选用霍尔电流传感器hnc-50la，其电参数如表1所示。该传感器利用电磁感应的原理，无需接入电路，只需将待测电流导线从模块输入通孔穿过，即可从输出端m取样测得感应电流大小，其测量精度高，使用方便、安全可靠。

表1

霍尔电流传感器hnc-50la三个接线端分别为+15v，-15v和测量输出端m。

经过霍尔电流传感器hnc-50la得到的输出是电流信号，经r1采样电阻后，得到一个电压信号，它跟并网电流成正比。c1为滤波电容，与r1并联，滤除传感器输出的谐波分量。

运放u1a和r2、r3、r4、c2组成积分电路，用于消除失调电压。经采样电阻r1后的电压信号作为运放的输入电压，通过r2加在集成运放的反相输入端，并在输出端和反相输入端之间通过电容c2引回一个深度负反馈；为了使集成运放两个输入端对地电阻平衡，因此使同相输入端的电阻r3＝r2；为了防止低频信号增益过大，在电容c2上并联一个电阻r4加以限制。此外，实际的积分器由于运算放大器难免会存在偏置电压，尽管偏置电压很低，还是会对电容进行充放电，时间一长，电容就饱和了，并联电阻可以给电容提供放电回路，不要饱和。

假定采样电阻r1上的电压为ui，运放输出端电压为uo，则ui与uo关系为：

式中uo(t1)为积分起始时刻的输出电压，积分的终值是t2时刻的输出电压。

由r5、r6和-3.3v电源组成电压偏置电路。由于dsp所能接受的为0－3.3v电压，而经积分器后仍为交流信号，存在正负电压，所以需要加偏置电路将电压下拉到负半轴。

运放u1b和电阻r7、r8组成反相电压跟随器，由于其具有输入阻抗高和输出阻抗低的特点，对前级相当于开路，在电路中起到隔离的作用。r9为一个1.8k的限流电阻。

d1、d2和+3.3v电源组成一个电压箝位限幅电路，保证电压处于dsp所能接收的0-3.3v之间。

如图2为三相并网逆变器中的电流采集信号部分的软件流程图，首先需对系统初始化，采集到的电流信号经a/d转换后用来完成逆变器的控制算法。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。