基于减速机用变频器直流侧的电流检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子领域，特别涉及一种基于减速机用变频器直流侧的电流检测装置。
【背景技术】
[0002]减速机是工程机械中常用的机械部件之一，其在回转以及起升机械中应用较广泛，减速机的性能直接影响到工程机械的整体品质。在使用感应电机的减速机中，使用了控制感应电机转速的变频器，如图1所示，传统变频器电流采样结构包括整流器1、滤波电容2、变频器3、单片机4和电机5，变频，3实现矢量控制的基本原理是通过测量和控制电机5定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对电机5的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制电机转矩的目的，变频器3需要检测电机5的定子电流，也就是变频器3的输出电流，用于提高电机控制效果和用于过流、过载、短路等保护功能，定子相电流检测是否准确直接影响到电机控制的效果。
[0003]通常变频器的电流检测方法是使用霍尔电流传感器，霍尔传感器电流采样方法是运用2-3个霍尔传感器，把电机运行时的相电流转化为电压信号，经过处理后发送给控制内核，完成相电流釆样。使用霍尔传感器进行电流采样具有很多优点，如采样精度高、电气隔离性能好、电流信号处理简单等，但是霍尔传感器成本较高，并且体积较大，检测变频器的输出电流值作为反馈电流组成电流环，组成电流内环闭环控制，在减速机的使用中检测电流装置对成本体积都有较高要求，使用霍尔电流传感器不是最理想，不适合使用于低成本以及对硬件空间限制较大的应用场合。
[0004]还有一些场合采样是在逆变电路的下桥臂串联2-3个采样电阻，通过在特定时刻对釆样电阻两端电压的采样重构出相电流，此方法的优点为结构较为简单、成本低等，但此方法需要在特定零矢量下才可以进行电流采样，不适用于使用智能功率模块的应用场合。还有参考模型自适应电流重构法是借助电机模型对相电流进行观测，这种方法对电机模型的依赖性很大，对参数也较为敏感，重构出的相电流精确程度受到上述两者影响较大，实用性较低。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、体积小、测量精度高的基于减速机用变频器直流侧的电流检测装置。
[0006]本实用新型解决上述问题的技术方案是:一种基于减速机用变频器直流侧的电流检测装置，包括整流器、滤波电路、变频器、电机和单片机，所述整流器的输入端与交流电相连，整流器的输出端经滤波电路与变频器的输入端相连，变频器的输出端与电机相连，所述滤波电路与变频器之间设有采样电阻，所述单片机的输入端接在采样电阻与变频器之间，单片机的输出端与变频器相连。
[0007]本实用新型的有益效果在于:本实用新型的采样电阻位于滤波电路与变频器之间，通过采样电阻采集变频器直流母线电流并送入单片机，直流电流包含了输出电流的信息，根据测量的直流电流，单片机利用直流电流的峰值即可计算出输出电流的大小，从而对电机进行控制，实现过载、过流等保护，达到预期目的，准确检测变频器输出电流的同时，兼顾了减速机用变频器对性能、成本、体积的要求。
【附图说明】
[0008]图1为传统变频器电流采样结构图。
[0009]图2为本实用新型的结构示意图。
[0010]图3为本实用新型的电流仿真波形和三相输出电流对比图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0012]如图2所示，本实用新型包括整流器1、滤波电路、变频器3、电机5和单片机4，所述整流器I的输入端与交流电相连，整流器I的输出端经滤波电路与变频器3的输入端相连，滤波电路采用滤波电容2，变频器3的输出端与电机5相连，所述滤波电路与变频器3之间设有采样电阻R，所述单片机4的输入端接在采样电阻R与变频器3之间，单片机4的输出端与变频器3相连。
[0013]采样电阻R采集变频器3直流母线电流并送入单片机4，直流电流包含了输出电流的信息，根据测量的直流电流，单片机4利用直流电流的峰值即可计算出输出电流的大小，从而对电机5进行控制，实现过载、过流等保护，达到预期目的，准确检测变频器输出电流的同时，兼顾了减速机用变频器对性能、成本、体积的要求。
[0014]变频器输出电流的每个周期中，在母线上都有6个母线电流最大值和输出电流最大值相同。通过采样电阻R采集母线电流值，可以在单位时间内检测母线电流的最大值，来计算输出电流。此单位时间内至少要包含I个母线电流最大值，即为1/6输出电流周期。假设变频器输出50Hz时，周期为20ms，只需要20/6ms=3.3ms就可以采样到一个最大值。但当变频器输出为IHz是，周期为Is，就需要1000/6ms=166.7ms才能采样到一个最大值。电流检测要求是越快越好，同时要保证IH z时电流精度，所以计算最大值的单位时间最好就定在166.7ms。在实际中，要减小杂波误差，保证电流检测准确稳定，不能只取一个最大值，一般要取多个最大值，求其平均值作为实际值。这样就又有一个问题，取最大值的个数越多，时间就越久，电流响应就越慢，个数太少又不能消除误差。比如取4个最大值，至少需要166.7X4ms。为解决这个问题，本实用新型采取一种滑动数组滤波算法，假如同样取4个最大值，分别赋值给1&11，1&^2，1&?3，1&?4四个变量，之后取他们的平均值。现在把首个最大值同时赋给Maxl?Max4，之后每计算出一个最大值后，就把这个最大值赋给Maxl，把之前Maxl中保存的值赋给Max2，以此类推，最后旧的Max4的值就被舍弃，这样时间也只需要166.7ms，保证了电流响应速度，同时通过取平均值消除了误差影响。
[0015]本实用新型在一台220V，功率为IKw的减速机用变频器上进行测试。如图3所示，图中6为直流母线采样电流波形，7为输出相电流波形，频率为50Hz，负载电流从空载电流到150%变频器额定电流，计算电流和实测电流差为Δ I〈0.3A，且误差主要集中在低频空载段，其余段精度更高。可见此种方法特别适用于减速机用变频器，它完全满足减速机应用中对变频器输出电流检测精度的要求，兼顾了减速机用变频器对性能、成本、体积的要求，是一种比较理想的解决方案。
【主权项】
1.一种基于减速机用变频器直流侧的电流检测装置，其特征在于:包括整流器、滤波电路、变频器、电机和单片机，所述整流器的输入端与交流电相连，整流器的输出端经滤波电路与变频器的输入端相连，变频器的输出端与电机相连，所述滤波电路与变频器之间设有采样电阻，所述单片机的输入端接在采样电阻与变频器之间，单片机的输出端与变频器相连。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于减速机用变频器直流侧的电流检测装置，包括整流器、滤波电路、变频器、电机和单片机，所述整流器的输入端与交流电相连，整流器的输出端经滤波电路与变频器的输入端相连，变频器的输出端与电机相连，所述滤波电路与变频器之间设有采样电阻，所述单片机的输入端接在采样电阻与变频器之间，单片机的输出端与变频器相连。本实用新型通过采样电阻采集变频器直流母线电流并送入单片机，根据测量的直流电流，单片机利用直流电流的峰值即可计算出输出电流的大小，从而对电机进行控制，实现过载、过流等保护，达到预期目的，准确检测变频器输出电流的同时，兼顾了减速机用变频器对性能、成本、体积的要求。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN205263190
【申请号】CN201521115029
【发明人】颜渐德, 黄科元, 李祥来, 邱泓
【申请人】湖南汇铎电气科技有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月30日