電機(jī)轉(zhuǎn)速電流電壓測(cè)量方法與原理

1、姓名：張廷剛 學(xué)號(hào)：1420310064 研究方向：電力電子1、電流的檢測(cè)方法電機(jī)控制系統(tǒng)的中的電流檢測(cè)主要是對(duì)電機(jī)定子電流進(jìn)行檢測(cè)，電流檢測(cè)的常用方法主要有：采樣電阻法、電流互感器法、霍爾電流傳感器法等。1.1 采樣電阻法采樣電阻測(cè)電流的原理：將采樣電阻串接在要監(jiān)測(cè)的電路回路里，電流流過時(shí)，在采樣電阻兩端產(chǎn)生壓降，這樣就把電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。然后，對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行處理變換，輸入到微處理器的A/D單元，完成檢測(cè)的目的。1.1.1 采樣電阻的使用條件使用采樣電阻檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低，但是很難做到電阻值穩(wěn)定不變，采樣精度不高，不能提供準(zhǔn)確的電流值。而且反饋控制電路與主電路沒有隔離，在電機(jī)驅(qū)

2、動(dòng)控制系統(tǒng)中，萬一功率電路的高電壓通過反饋電路進(jìn)入控制電路，將危及到控制系統(tǒng)的安全。因此，采樣電阻一般應(yīng)用在精度要求不高、成本敏感，溫度低的應(yīng)用場(chǎng)合。1.2霍爾電流傳感器法在電機(jī)控制系統(tǒng)中，主要使用霍爾電流傳感器對(duì)電機(jī)三相定子電流進(jìn)行檢測(cè)。一般將霍爾電流傳感器緊緊的套在三相定子電流導(dǎo)線上，并通過信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行處理，經(jīng)如圖1所示電路，從而對(duì)電流進(jìn)行檢測(cè)。圖1定子電流檢測(cè)及信號(hào)調(diào)理電路1.2.1 霍爾電流傳感器的使用條件霍爾電流傳感器的工作原理主要基于霍爾器件和磁補(bǔ)償原理進(jìn)行檢測(cè)，因此使用使用時(shí)應(yīng)避免電磁干擾對(duì)傳感器的影響。此外霍爾電流傳感器的供電電壓必須在傳感器所規(guī)定的范圍內(nèi)，超過此范圍，傳感

3、器不能正常工作或者可靠性降低?；魻栯娏鱾鞲衅鞯碾娫?、輸入、輸出的各連線導(dǎo)線必須正確連接，不可錯(cuò)位或反接，否則可能導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。安裝環(huán)境應(yīng)無導(dǎo)電塵埃及腐蝕性。應(yīng)避免劇烈震動(dòng)或者高溫。1.3 電流互感器法電流互感器法是將電流互感器串連在電機(jī)三相定子電流導(dǎo)線中，利用變壓器原、副邊電流成比例的關(guān)系進(jìn)行電流大小的轉(zhuǎn)換檢測(cè)。其工作原理、等電路也與一般變壓器相同，只是其原邊繞組串聯(lián)在被測(cè)電路中，且匝數(shù)很少；副邊繞組接電流表、繼電器電流線圈等低阻抗負(fù)載，近似短路。原邊電流（即被測(cè)電流） 和副邊電流取決于被測(cè)線路的負(fù)載，而與電流互感器的副邊負(fù)載無關(guān)。1.3.1 電流互感器的使用條件電流互感器運(yùn)行時(shí)，副邊不允許開

4、路。因?yàn)橐坏╅_路，原邊電流均成為勵(lì)磁電流，使磁通和副邊電壓大大超過正常值而危及人身和設(shè)備安全。線路上的電壓都比較高，如直接測(cè)量是非常危險(xiǎn)的。在大型電機(jī)控制中電流互感器一般體積較大，造價(jià)昂貴，所以由于體積和成本的原因，一般應(yīng)用于中小型電機(jī)控制系統(tǒng)中。另外使用的場(chǎng)所周圍環(huán)境不應(yīng)有與工作無關(guān)的外界強(qiáng)磁場(chǎng)存在，環(huán)境溫度在為佳，相對(duì)濕度不超過。對(duì)于精度為級(jí)及以上或額定電流為及以上的電流互感器， 電流互感器在額定電流下持續(xù)運(yùn)行時(shí)間為小時(shí)；對(duì)于額定一次電流為及以上的電流互感器，在額定電流下持續(xù)運(yùn)行的時(shí)間為分鐘，對(duì)特殊要求的弱電流互感器允許在 額定電流下能夠長期工作。 2、電壓的

5、檢測(cè)方法電壓檢測(cè)有直接測(cè)量法、電阻分壓法、電壓互感器法和霍爾效應(yīng)電壓傳感器法等。在電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，直流母線上的電壓檢測(cè)可以通過檢測(cè)與濾波電容相并聯(lián)的電阻中的電流而測(cè)得，這種方法同電機(jī)三相母線電流的檢測(cè)方法相同，檢測(cè)電路如圖1所示?；魻栯妷簜鞲衅魇褂脳l件：霍爾電壓傳感器使用時(shí)工作條件同霍爾電流傳感器相似。電壓互感器的使用條件同電流互感器相似。3、轉(zhuǎn)速的檢測(cè)方法3.1 基于增量式光電編碼器的速度檢測(cè)借助于增量式光電編碼器進(jìn)行測(cè)速的方法有M法，T法，M/T法。其中M法只適合電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的時(shí)候，電機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)誤差較大。T法情況正好相反，而M/T法既具有M法測(cè)速的高速優(yōu)點(diǎn)，又具有T法測(cè)速的低速的優(yōu)點(diǎn)。從而

6、被廣泛使用。采用M/T法光電旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。光電旋轉(zhuǎn)編碼器是轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角的檢測(cè)元件，旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上，當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)碼盤旋轉(zhuǎn)，通過光柵的作用，持續(xù)不斷地開放或封閉光通道，接收裝置的輸出端就可以得到頻率與轉(zhuǎn)速成正比的方波脈沖序列。方波脈沖經(jīng)過濾波處理，由 I/O 口進(jìn)入 DSP 的增量式光電編碼器接口（ QEPx，x=1、2 ）， QEPx在一定的時(shí)間 T C 內(nèi)對(duì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)就可以計(jì)算轉(zhuǎn)速。以事件管理器 A（ EVA ）為例，它的編碼器接口使用定時(shí)器 T2 作為可逆計(jì)數(shù)器，來計(jì)編碼脈沖的個(gè)數(shù)。在圖2中，編碼器接口電路利用輸入編碼脈沖的 4 個(gè)邊沿加工成 4

7、倍頻的計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)和計(jì)數(shù)方向信號(hào)。圖2 脈沖四倍頻相位關(guān)系圖若在一定的時(shí)間TC內(nèi)同時(shí)對(duì)光電編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)M1和M2進(jìn)行計(jì)數(shù)，且時(shí)鐘頻率為，光電編碼器為N線的，則電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速n為3.2 光電編碼器的使用條件（1）增量式光電旋轉(zhuǎn)編碼器由發(fā)光二極管、棱鏡、固定光柵、光柵板、光敏管。組成。由其組成可知發(fā)射裝置或接受裝置因機(jī)械震動(dòng)等原因而引起的移位或偏移，導(dǎo)致接收裝置不能可靠的接收到光信號(hào)，而不能產(chǎn)生電信號(hào)。所以應(yīng)用時(shí)應(yīng)避免強(qiáng)振動(dòng)，避免帶沖擊性負(fù)載。（2）因光電檢測(cè)裝置安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，受生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素影響導(dǎo)致光電檢測(cè)裝置不能可靠的工作。如安裝部位溫度高、濕度大，導(dǎo)致光電檢測(cè)裝置內(nèi)部的電子元件特性改變或損壞。如果光電檢測(cè)裝置安裝在環(huán)境溫度高的場(chǎng)合往往導(dǎo)致光電檢測(cè)裝置誤發(fā)出信號(hào)或損壞，而引發(fā)生產(chǎn)或人身事故。所以應(yīng)用時(shí)應(yīng)避免溫度高，濕度大的場(chǎng)合。（3）生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種電磁干擾源，對(duì)光電檢測(cè)裝置產(chǎn)生的干擾，導(dǎo)致光電檢測(cè)裝置輸出波形發(fā)生畸變失真，使系統(tǒng)誤動(dòng)或引發(fā)生產(chǎn)事故。例如；光電檢測(cè)裝置安裝在生產(chǎn)設(shè)備本體，其信號(hào)經(jīng)電纜傳輸至控制系統(tǒng)