一種用於實時檢測變頻器輸出電流的電路的製作方法
2023-12-11 10:48:27 1
一種用於實時檢測變頻器輸出電流的電路的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於實時檢測變頻器輸出電流的電路；一種用於實時檢測變頻器輸出電流的電路包括前級信號產生電路、全波整流電路、二階低通濾波電路和增益可調的同相比例放大電路；本電路在最後加入了可調的同相比例放大電路，由於使用的霍爾傳感器的量程為100A，精度為20mV/A,當測量小電流時可通過單片機調節數控電位器R10的阻值，從而改變同相比例放大電路的放大倍數，提高測量小電流的精度。本電路能快速準確的計算出變頻器輸出端的電流，在過電流的情況下，單片機及時停止PWM波的輸出，使變頻器停止工作，有效的防止了變頻器和電機的損壞。
【專利說明】—種用於實時檢測變頻器輸出電流的電路
【技術領域】
[0001]本發明屬於變頻器【技術領域】，具體涉及到一種用於實時檢測變頻器輸出電流的方法。
技術背景
[0002]變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備，其主要特點是具有高效率的驅動性能和良好的控制特性。簡單的說，變頻器是改變輸入電壓的頻率來達到改變電機轉速的目的。實時檢測變頻器輸出電流的目的主要是為了防止過電流發生時損壞變頻器和電機，以及為死去補償等提供反饋值。如果電流檢測不準確，而變頻器又只能根據檢測的電流值來進行保護和計算，這就會形成誤操作，影響其正常使用。因此，對變頻器的輸出電流檢測就必須做到及時、準確。
【發明內容】
[0003]本發明針對現有技術的不足，提出了一種用於實時檢測變頻器輸出電流的電路。
[0004]一種用於實時檢測變頻器輸出電流的電路包括前級信號產生電路、全波整流電路、二階低通濾波電路和增益可調的同相比例放大電路。
[0005]前級信號產生電路主要包括霍爾傳感器U1、第一去稱電容Cl、第二隔直電容C2 ；霍爾傳感器Ul的型號ACS758LCB-100B ；
霍爾傳感器Ul的IP+的端與IP-端分別與待測變頻器的輸出端連接，VCC端接+5V電源；Vout端與第一去耦電容Cl的一端、第二隔直電容C2的正極連接，GND端與第一去耦電容Cl的另一端連接並接地；
全波整流電路包括第一運算放大器U2、第二運算放大器U3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一整流二極體D1、第二整流二極體D2。
[0006]第一運算放大器U2的反向端與第一電阻Rl的一端、第一整流二極體Dl的反向端、第三電阻R3的一端連接，第一運算放大器U2的同相端與第二電阻R2的一端連接，第一運算放大器U2的輸出端與第二整流二極體D2的反向端、第一整流二極體Dl的正向端連接；第一電阻Rl的另一端接地，第二電阻R2的另一端與第二隔直電容C2的負極、第五電阻R5的一端連接；第三電阻R3的另一端與第二整流二極體D2的正向端、第四電阻R4的一端連接；第二運算放大器U3的反向端與第四電阻R4的另一端、第六電阻R6的一端連接，第二運算放大器U3的正向端與第五電阻R5的另一端連接，第二運算放大器U3的輸出端與第六電阻R6的另一端連接，作為全波整流電路的輸出端，接入下一級的二階低通濾波電路。
[0007]全波整流濾波電路中的電阻阻值應滿足的關係式為:
R6.R3=2.R4.Rl
所述的二階低通濾波電路和增益可調的同相比例放大電路包括第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、數控電位器R10、第三運算放大器U4、第三獨石電容C3、第四獨石電容C4和單片機U5 ;單片機U5的型號為STM32F103VET6，數控電位器的型號為X9319 ；
第七電阻R7的一端與上一級的全波整流電路輸出端連接，第七電阻R7的另一端與第八電阻R8的一端、第三獨石電容C3的一端連接；第三運算放大器U4的同相端與第八電阻R8的另一端、第四電容C4的一端連接，第四電容C4的另一端接地，第三運算放大器U4的反向端與第九電阻R9的一端、數控電位器的一個固定端連接；第九電阻R9的另一端接地；第三運算放大器U4的輸出端與第三電容C3的另一端、數控電位器RlO的滑動端連接；第三運算放大器U4的輸出端作為二階低通濾波電路的輸出端，與單片機U5的IOl腳連接；單片機U5的102腳與雙抽頭數控電位器RlO的U/D腳連接，單片機U5的103腳與雙抽頭數控電位器RlO的INC腳連接，單片機U5的104腳與雙抽頭數控電位器RlO的CS腳連接。
[0008]所述的同相比例放大電路的電壓放大增益:
Avf=1+R10/R9。
[0009]本電路的有益效果:本電路在最後加入了可調的同相比例放大電路，由於使用的霍爾傳感器的量程為100A，精度為20mV/A，當測量小電流時可通過單片機調節數控電位器RlO的阻值，從而改變同相比例放大電路的放大倍數，提高測量小電流的精度。本電路能快速準確的計算出變頻器輸出端的電流，在過電流的情況下，單片機及時停止PWM波的輸出，使變頻器停止工作，有效的防止了變頻器和電機的損壞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的電路圖；
圖2為本發明中全波整流電路部分的輸入輸出波形。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，一種用於實時檢測變頻器輸出電流的電路包括前級信號產生電路、全波整流電路、二階低通濾波電路和增益可調的同相比例放大電路。
[0012]前級信號產生電路主要包括霍爾傳感器U1、第一去耦電容Cl、第二隔直電容C2 ；霍爾傳感器Ul的IP+的端與IP-端分別與待測變頻器的輸出端連接，VCC端接+5V電源；Vout端與第一去耦電容Cl的一端、第二隔直電容C2的正極連接，GND端與第一去耦電容Cl的另一端連接並接地；
全波整流電路包括第一運算放大器U2、第二運算放大器U3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一整流二極體D1、第二整流二極體D2。
[0013]第一運算放大器U2的反向端與第一電阻Rl的一端、第一整流二極體Dl的反向端、第三電阻R3的一端連接，第一運算放大器U2的同相端與第二電阻R2的一端連接，第一運算放大器U2的輸出端與第二整流二極體D2的反向端、第一整流二極體Dl的正向端連接；第一電阻Rl的另一端接地，第二電阻R2的另一端與第二隔直電容C2的負極、第五電阻R5的一端連接；第三電阻R3的另一端與第二整流二極體D2的正向端、第四電阻R4的一端連接；第二運算放大器U3的反向端與第四電阻R4的另一端、第六電阻R6的一端連接，第二運算放大器U3的正向端與第五電阻R5的另一端連接，第二運算放大器U3的輸出端與第六電阻R6的另一端連接，作為全波整流電路的輸出端，接入下一級的二階低通濾波電路。[0014]全波整流濾波電路中的電阻阻值應滿足的關係式為:
R6.R3=2.R4.Rl
所述的二階低通濾波電路和增益可調的同相比例放大電路包括第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、數控電位器R10、第三運算放大器U4、第三獨石電容C3、第四獨石電容C4和單片機U5 ；
第七電阻R7的一端與上一級的全波整流電路輸出端連接，第七電阻R7的另一端與第八電阻R8的一端、第三獨石電容C3的一端連接；第三運算放大器U4的同相端與第八電阻R8的另一端、第四電容C4的一端連接，第四電容C4的另一端接地，第三運算放大器U4的反向端與第九電阻R9的一端、數控電位器的一個固定端連接；第九電阻R9的另一端接地；第三運算放大器U4的輸出端與第三電容C3的另一端、數控電位器RlO的滑動端連接；第三運算放大器U4的輸出端作為二階低通濾波電路的輸出端，與單片機U5的IOl腳連接；單片機U5的102腳與雙抽頭數控電位器RlO的U/D腳連接，單片機U5的103腳與雙抽頭數控電位器RlO的INC腳連接，單片機U5的104腳與雙抽頭數控電位器RlO的CS腳連接。
[0015]所述的同相比例放大電路的電壓放大增益:
Avf=1+R10/R9。
[0016]本電路由高精度霍爾傳感器根據輸入電流的大小產生一幅值變化的正弦波，經過隔直電容的作用濾去直流分量，然後經過後面的全波整流電路將負半周期的半波信號反向，輸入輸出波形如圖2所示；放大電路的電壓增益Avf= (1+R10/R9)，控制單片機U5的102、103、104埠，調節數控電位器RlO的阻值，改變放大電路的增益，最後經過二階低通濾波電路和可調的同相比 例放大電路輸出，得到全波整流的正弦波的平均值，送入單片機STM32F103VET6進行A/D採樣，單片機STM32F103VET6根據採樣得到的值，經過簡單換算，就能準確計算出變頻器的輸出電流。
【權利要求】
1.一種用於實時檢測變頻器輸出電流的電路，包括前級信號產生電路、全波整流電路、二階低通濾波電路和增益可調的同相比例放大電路； 其特徵在於:所述的前級信號產生電路主要包括霍爾傳感器U1、第一去耦電容Cl、第二隔直電容C2 ;霍爾傳感器Ul的型號ACS758LCB-100B ； 霍爾傳感器Ul的IP+的端與IP-端分別與待測變頻器的輸出端連接，VCC端接+5V電源；Vout端與第一去耦電容Cl的一端、第二隔直電容C2的正極連接，GND端與第一去耦電容Cl的另一端連接並接地； 全波整流電路包括第一運算放大器U2、第二運算放大器U3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一整流二極體D1、第二整流二極體D2 ； 第一運算放大器U2的反向端與第一電阻Rl的一端、第一整流二極體Dl的反向端、第三電阻R3的一端連接，第一運算放大器U2的同相端與第二電阻R2的一端連接，第一運算放大器U2的輸出端與第二整流二極體D2的反向端、第一整流二極體Dl的正向端連接；第一電阻Rl的另一端接地，第二電阻R2的另一端與第二隔直電容C2的負極、第五電阻R5的一端連接；第三電阻R3的另一端與第二整流二極體D2的正向端、第四電阻R4的一端連接；第二運算放大器U3的反向端與第四電阻R4的另一端、第六電阻R6的一端連接，第二運算放大器U3的正向端與第五電阻R5的另一端連接，第二運算放大器U3的輸出端與第六電阻R6的另一端連接，作為全波整流電路的輸出端，接入下一級的二階低通濾波電路； 所述的二階低通濾波電路和增益可調的同相比例放大電路包括第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、數控電位器R10、第三運算放大器U4、第三獨石電容C3、第四獨石電容C4和單片機U5 ;單片機U5的型號為STM32F103VET6，數控電位器的型號為X9319 ； 第七電阻R7的一端與上一級的全波整流電路輸出端連接，第七電阻R7的另一端與第八電阻R8的一端、第三獨石電容C3的一端連接；第三運算放大器U4的同相端與第八電阻R8的另一端、第四電容C4的一端連接，第四電容C4的另一端接地，第三運算放大器U4的反向端與第九電阻R9的一端、數控電位器的一個固定端連接；第九電阻R9的另一端接地；第三運算放大器U4的輸出端與第三電容C3的另一端、數控電位器RlO的滑動端連接；第三運算放大器U4的輸出端作為二階低通濾波電路的輸出端，與單片機U5的IOl腳連接；單片機U5的102腳與雙抽頭數控電位器RlO的U/D腳連接，單片機U5的103腳與雙抽頭數控電位器RlO的INC腳連接，單片機U5的104腳與雙抽頭數控電位器RlO的CS腳連接。
2.根據權利要求1所述的一種用於實時檢測變頻器輸出電流的電路其特徵在於:全波整流濾波電路中的電阻阻值滿足:
R6.R3=2.R4.Rl0
3.根據權利要求1所述的一種用於實時檢測變頻器輸出電流的電路其特徵在於:所述的同相比例放大電路的電壓放大增益:
Avf=1+R10/R9。
【文檔編號】G01R19/25GK103675430SQ201310637070
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】高明煜, 莊聖恩, 詹鑫鑫, 曾毓, 黃繼業, 馬國進 申請人:杭州電子科技大學