關鍵詞：霍爾電流傳感器、變頻器。

引言

現(xiàn)今，新型功率半導體器件進入電力電子領域后，交流變頻調(diào)速、逆變裝置、開關電源等日漸普及，原有的電流、電壓檢出元件，已不適應中高頻的電流波形的檢測。為了自動檢測和顯示電流，并在過流、過壓等危害情況發(fā)生時具有自動保護和更高級的智能控制，就必須使用具有高速度，高精度的檢測、采樣和保護的霍爾電流傳感器。霍爾電流傳感器模塊，是近十幾年發(fā)展起來的測量控制電流、電壓的新一代工業(yè)用電量傳感器。

1、變頻器的基本工作原理及結(jié)構(gòu)

本文所述的變頻器是指適用于工業(yè)通用電機和變頻電機的普通通用變頻器。此類變頻器由于工業(yè)領域的廣泛使用已成為變頻器的主流。

一般異步電機轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速存在一個滑差關系，調(diào)速的方法可改變電機定子頻率f、電機定子的繞組極對數(shù)P、轉(zhuǎn)差率S其中任意一種達到，對異步電機最好的方法是改變頻率f，實現(xiàn)調(diào)速控制。只要轉(zhuǎn)差率不太大，可以近似認為轉(zhuǎn)速n與f成正比，這就意味著連續(xù)平滑的改變電源頻率，就可以實現(xiàn)交流電動機大范圍的連續(xù)平滑調(diào)速。

由以上分析可知通用變頻器對異步電機調(diào)速時，輸出頻率和電壓是按一定規(guī)律改變的，在額定頻率以下，變頻器的輸出電流不變，輸出電壓隨輸出頻率升高而升高，即所謂變壓變頻調(diào)速(VVVF)。而在額定頻率以上，電壓并不變，頻率的變化和輸出電流成正比。

著變頻器應用越來越廣泛，變頻器的保護裝置顯得越來越重要。變頻器一般有過電流、過電壓、過載、缺相等保護，主要由不同功能的傳感器采樣到不同的模擬值，經(jīng)過變換電路轉(zhuǎn)換成單片機適用的信號，由單片機來完成各種保護。其中電流傳感器在變頻器里的作用最為重要，通過它可以精確測定到當前變頻器的電流，對于變頻器的過電流、過載保護相當重要。

2、霍爾電流傳感器在變頻器中的應用

在有電流流過的導線周圍會感生出磁場，再用霍爾器件檢測由電流感生的磁場,即可測出產(chǎn)生這個磁場的電流的量值。由此就可以構(gòu)成霍爾電流、電壓傳感器。因為霍爾器件的輸出電壓與加在它上面的磁感應強度以及流過其中的工作電流的乘積成比例，是一個具有乘法器功能的器件，并且可與各種邏輯電路直接接口，還可以直接驅(qū)動各種性質(zhì)的負載。因為霍爾器件的應用原理簡單，信號處理方便，器件本身又具有一系列的獨特優(yōu)點，所以在變頻器中也發(fā)揮了非常重要的作用。

在變頻器中，霍爾電流傳感器的主要作用是保護昂貴的大功率晶體管。由于霍爾電流傳感器的響應時間短于1μs，因此，出現(xiàn)過載短路時，在晶體管未達到極限溫度之前即可切斷電源，使晶體管得到可靠的保護。

霍爾電流傳感器按其工作模式可分為直接測量式和零磁通式，在變頻器中由于需要精準的控制及計算，因此選用了零磁通方式。將霍爾器件的輸出電壓進行放大，再經(jīng)電流放大后，讓這個電流通過補償線圈，并令補償線圈產(chǎn)生的磁場和被測電流產(chǎn)生的磁場方向相反，若滿足條件IoN1=IsN2，則磁芯中的磁通為0，這時下式成立：

Io=Is(N2/N1)

式中，I1為被測電流，即磁芯中初級繞組中的電流，N1為初級繞組的匝數(shù)，I2為補償繞組中的電流，N2為補償繞組的匝數(shù)。由上式可知，達到磁平衡時，即可由Is及匝數(shù)比N2/N1得到Io。

霍爾電流傳感器的特點是可以實現(xiàn)電流的“無電位”檢測。即測量電路不必接入被測電路即可實現(xiàn)電流檢測，它們靠磁場進行耦合。因此，檢測電路的輸入、輸出電路是完全電隔離的。檢測過程中，檢測電路與被檢電路互不景響。