安科瑞閉環(huán)霍爾電流傳感器在變頻器中的應(yīng)用

時(shí)間：2022-05-05作者：江蘇安科瑞電器制造有限公司瀏覽：200

一、霍爾電流傳感器工作原理

霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。它有兩種工作方式，即開環(huán)（直放式）和閉環(huán)（磁平衡式）。直放式霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電路形式簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低；其缺點(diǎn)是精度、線性度較差，響應(yīng)時(shí)間較慢，溫度漂移較大。為了克服它的不足，出現(xiàn)了閉環(huán)（磁平衡式）霍爾電流傳感器。

閉環(huán)式霍爾電流傳感器又稱零磁通式霍爾電流傳感器，它是由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾元件次級(jí)線圈、放大器等組成。當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過高品質(zhì)磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測(cè)磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補(bǔ)償電流，用于抵消原邊IP產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經(jīng)過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出準(zhǔn)確反映原邊電流的電流變化。

 

二、產(chǎn)品選型

2.1 產(chǎn)品選型

閉環(huán)霍爾電流傳感器具有響應(yīng)時(shí)間短、工作頻率高、過載能力強(qiáng)、高隔離度等眾多優(yōu)點(diǎn)。一般情況下，根據(jù)輸入信號(hào)、外形、內(nèi)孔尺寸來選擇霍爾電流傳感器。在傳感器行業(yè)內(nèi)，安科瑞霍爾電流傳感器嚴(yán)格按照J(rèn)B/T 7490-2007《霍爾電流互感器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的各項(xiàng)要求，相對(duì)于**采用插針式接線不同，一律采用綠色可插拔端子，現(xiàn)場(chǎng)接線方便、可靠。常見的品牌產(chǎn)品如圖一。

圖一

2.2產(chǎn)品外形

型號(hào)：AHBC-LTA

圖二

2.3技術(shù)指標(biāo)

響應(yīng)時(shí)間：≤1us

頻寬：100kHz

失調(diào)電流：0.1mA

工作溫度：-25～70℃

存儲(chǔ)溫度：-40～80℃

輸出負(fù)載：根據(jù)不同輔助電源、輸入信號(hào)、輸出信號(hào)而定

輸入過載能力：輸入量程值2倍可恢復(fù)正常工作

耐壓：3.5kV/50Hz/1min

 

三、 產(chǎn)品應(yīng)用

3.1 傳感器應(yīng)用在變頻調(diào)速回路

圖三  變頻調(diào)速回路  Y為霍爾電流傳感器

圖三中用于檢測(cè)母線的直流電流，當(dāng)檢測(cè)出主回路中出現(xiàn)異常脈沖，或有效值**出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，迅速切斷逆變觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖，保護(hù)逆變和整流模塊；

圖三中用于檢測(cè)兩橋臂的中的電流差，由于換相失敗很容易使一相中上下兩橋臂中的IBGT模塊因過流而損壞，此時(shí)要求短路電流保護(hù)在短路檢出后10us內(nèi)切斷門驅(qū)動(dòng)電路，這種逆變器采用快速過電流保護(hù)裝置，可以用霍爾電流傳感器檢測(cè)每個(gè)橋臂中的電流，若因換相失敗造成上下橋臂同時(shí)導(dǎo)電，則相應(yīng)的兩個(gè)傳感器同時(shí)檢出電流信號(hào)，經(jīng)與基準(zhǔn)電壓比較轉(zhuǎn)換成方波后，通過門電路控制所有的逆變觸發(fā)脈沖，切斷短路途徑，保護(hù)昂貴的IBGT模塊；

圖三中③用于檢測(cè)輸出電流的波形,接入逆變器的輸出回路中，用來檢測(cè)隨頻率變化的交流電流，可以較好地控制觸發(fā)脈沖，也可以提供用電設(shè)備的過載信號(hào)

3.2 使用注意事項(xiàng)

3.2.1 為了得到較好的動(dòng)態(tài)特性和靈敏度，注意原邊線圈和副邊線圈的耦合，要耦合得好，可用單根導(dǎo)線且導(dǎo)線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑；

3.2.2 使用中當(dāng)大的直流電流流過傳感器原邊線圈，且次級(jí)電路沒有接通電源|穩(wěn)壓器或副邊開路，則其磁路被磁化，而產(chǎn)生剩磁，影響測(cè)量精度（故使用時(shí)要先接通電源和測(cè)量端M），發(fā)生這種情況時(shí)，要進(jìn)行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源，而在原邊線圈中通過同樣等級(jí)大小的交流電流并逐漸減小其值；

3.2.3 在大多數(shù)場(chǎng)合，霍爾傳感器都具有很強(qiáng)的抗外磁場(chǎng)干擾的能力，一般在距離模塊5-10cm之間存在一個(gè)兩倍于工作電流Ip的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾是可以忽略的，但當(dāng)有較強(qiáng)的磁場(chǎng)干擾時(shí)，要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q。通常方法有：

調(diào)整模塊方向，使外磁場(chǎng)對(duì)模塊的影響??；

在模塊上加罩一個(gè)抗磁場(chǎng)的金屬屏蔽罩；

選用帶雙霍爾元件或多霍爾元件的模塊；

測(cè)量的精度是在額定值下得到的，當(dāng)被測(cè)電流遠(yuǎn)**額定值時(shí)，要獲得精度，原邊可使用多匝，即：IpNp=額定安匝數(shù)。另外，原邊饋線溫度不應(yīng)**過8０℃。

 

四、 結(jié)束語

霍爾電流傳感器優(yōu)點(diǎn)眾多，通過對(duì)大電流進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)和控制，保證 了變頻器產(chǎn)品安全可靠的運(yùn)行，使變頻器在正常輸出的同時(shí)，能對(duì)異常狀況及時(shí)處理，提升了變頻器 的可靠性，提高了變頻器的安全品質(zhì)。所以霍爾電流傳感器在變頻器里的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，已成為變頻器行業(yè)中不可缺少的一部分。


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