在通用變頻器中，檢測(cè)電路的主要作用是將變頻器和電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)反饋至微處理器，并由微處理器按照規(guī)定的算法處理后為各部分電路提供控制信號(hào)或保護(hù)信號(hào)，以達(dá)到控制變頻器輸出和保護(hù)變頻器及電動(dòng)機(jī)的目的。檢測(cè)電路主要包括直流電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、輸出電壓檢測(cè)電路、給變頻器和電動(dòng)機(jī)提供電子熱保護(hù)所需要的溫度檢測(cè)電路等。而在矢量控制變頻器中還包括速度檢測(cè)電路、磁通檢測(cè)電路等。控制系統(tǒng)反饋量檢測(cè)的精確程度，很大程度上決定了控制系統(tǒng)的品質(zhì)。測(cè)量精度的提高將提高整個(gè)系統(tǒng)的控制性能。因此檢測(cè)電路是變頻調(diào)速系統(tǒng)的重要組成部分，它相當(dāng)于系統(tǒng)的1艮睛和觸覺(jué)“檢測(cè)與保護(hù)電路設(shè)計(jì)的合理與否，直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和控制精度。

　　2變頻器常用的檢測(cè)方法和器件1電流檢測(cè)方法變頻器電流檢測(cè)信號(hào)可以用于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和電流控制以及過(guò)流保護(hù)。其檢測(cè)方法主要有直接串聯(lián)取樣電阻法，電流互感器法和霍爾傳感器法。

　　所示是霍爾傳感器磁場(chǎng)平衡測(cè)量方式，ip為被測(cè)電流，Is為輸出電流?；魻杺鞲衅骶哂芯雀摺⒕€性好、頻帶寬、響應(yīng)快、過(guò)載能力強(qiáng)和測(cè)量電路無(wú)損耗等優(yōu)點(diǎn)，已成為電流檢測(cè)的主力。

　　2.2電壓檢測(cè)方法變頻器電壓檢測(cè)信號(hào)可以用于輸出轉(zhuǎn)矩和電壓控制以及過(guò)壓、欠壓保護(hù)信號(hào)。電壓信號(hào)的檢測(cè)可用電阻分壓、電壓互感器、線性光耦或霍爾傳感器等方法。前兩者比較常見(jiàn)，霍爾電壓傳感器的原理與電流型的類(lèi)似，如所示，在此不贅述。這里重點(diǎn)介紹線性光耦法。

　　在小功率變頻器中，米用霍爾傳感器的成本相對(duì)昂貴，采用高性能光耦則可降低成本。像HP公司生產(chǎn)的HCNR200/201等具有很高的線性度和靈敏度，可精確地傳送電壓信號(hào)。是用HCNR200/201測(cè)量電壓的實(shí)際電路，光耦實(shí)際上起直流變壓器的作用。原、副邊運(yùn)放分別采用LM2904和OP07.在測(cè)量直流高壓時(shí)，應(yīng)先采用電阻分壓降壓，以得到一個(gè)未經(jīng)隔離的低壓直流信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)線性光耦隔離將其變換成與之成正比的直流電壓送入A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量。另外，完全可以利用光耦的線性和隔離功能結(jié)合直接串聯(lián)分流器測(cè)量電流。當(dāng)然線性光耦也可測(cè)量交流電壓，這在變頻器中用的非常普遍，如日本的Sanken，F(xiàn)uji等公司都是用的這種方法。

　　3轉(zhuǎn)速檢測(cè)方法變頻器的主要應(yīng)用領(lǐng)域是電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)諸如矢量控制的高性能控制。系統(tǒng)中常常需要檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，主要有測(cè)速機(jī)和光電編碼器兩種方法，后者測(cè)量精度很高，且不受外部的影響，應(yīng)用十分廣泛。

　　3變頻器常用檢測(cè)與保護(hù)電路保護(hù)電路是變頻器安全可靠運(yùn)行的生命線“其主要作用是檢測(cè)信號(hào)判斷變頻器本身或系統(tǒng)是否出現(xiàn)了異常。保護(hù)電路的主要任務(wù)是完成瞬時(shí)過(guò)電流、對(duì)地短路、過(guò)電壓、欠電壓、變頻器過(guò)載、散熱片過(guò)熱、控制電路異常等多種保護(hù)。下面將介紹一種變頻器檢測(cè)與保護(hù)電路。

　　3.1常用電流檢測(cè)過(guò)流保護(hù)電路變頻器驅(qū)動(dòng)的負(fù)載一電動(dòng)機(jī)不同于其它負(fù)載（如電熱爐、電解、電鍍等），它是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，既有電氣行為又有機(jī)械旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電機(jī)起動(dòng)帶來(lái)的電氣和機(jī)械沖擊問(wèn)題歷來(lái)是工程師們關(guān)注的焦點(diǎn)，無(wú)論是電氣絕緣破損還是機(jī)械故障都可能使變頻器因過(guò)電流而損壞，過(guò)電流故障從來(lái)就是變頻器比較常見(jiàn)的故障，也是損壞變頻器比較主要的原因。輸出短路、電機(jī)繞組破損、機(jī)械負(fù)載堵轉(zhuǎn)、電機(jī)加速過(guò)快、開(kāi)關(guān)器件失效、干擾造成的誤導(dǎo)通等都能導(dǎo)致變頻器過(guò)電流。

　　過(guò)流保護(hù)比較簡(jiǎn)單的方法是熔斷器保護(hù)法，但這種保護(hù)動(dòng)作慢，不能實(shí)現(xiàn)快速保護(hù)，尤其是不能直接保護(hù)IGBT、MOSFET等熔通達(dá)時(shí)間小的高性能器件。因此須配置電子式保護(hù)電路，其結(jié)構(gòu)組成主要包括電流檢測(cè)、過(guò)流處理和封鎖開(kāi)關(guān)管脈沖等幾個(gè)部分。

　　所示為Fuji公司設(shè)計(jì)的變頻器電流檢測(cè)及過(guò)流保護(hù)電路。其工作原理如下。U，V兩相電流檢測(cè)信號(hào)來(lái)自輸出端的霍爾傳感器，經(jīng)首級(jí)運(yùn)放Af>和A5放大20倍后送入二級(jí)運(yùn)放A8和A7.這兩相電流通過(guò)A9疊加獲得W相電流信號(hào)。每一相電流輸出到兩個(gè)比較器，比較器正反相輸入端的常時(shí)其對(duì)應(yīng)的電壓在±10V之間，6個(gè)比較器相與后輸出為1，此信號(hào)經(jīng)三極管反相后送入由多諧振蕩器D4528組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，-Q輸出為0，比較器An，A1S輸出信號(hào)也應(yīng)為0，保護(hù)電路不動(dòng)變頻器常用的電流檢測(cè)及過(guò)流保護(hù)電路來(lái)自輸出*爾電流傳感器作。

　　一旦過(guò)流，比較器相與后輸出信號(hào)為0，D4528的輸入信號(hào)（5腳）為1，其輸出經(jīng)單穩(wěn)延時(shí)后才變?yōu)?，通過(guò)三極管VT2放大后去關(guān)閉IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并通知CPU發(fā)出過(guò)電流報(bào)警信號(hào)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的作用是避免一些干擾信號(hào)或瞬間尖峰電流造成的保護(hù)電路誤動(dòng)作，以保證變頻器正常工作。

　　3.2電壓檢測(cè)與保護(hù)電路2.1變頻器直流側(cè)電壓檢測(cè)與保護(hù)電路盡管我們經(jīng)常假設(shè)變頻器直流側(cè)電壓是不變的，但事實(shí)上它一直是波動(dòng)的。交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、負(fù)載瞬變、整流器功率器件的斷續(xù)導(dǎo)電、或者輸入電源缺相等等都會(huì)引起直流電壓變化。實(shí)際上，無(wú)論是對(duì)主電路器件及電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，還是對(duì)直流側(cè)和交流輸出電壓的計(jì)量和顯示，乃至高性能控制策略的實(shí)施都經(jīng)常需要直流電壓的瞬時(shí)值設(shè)計(jì)直流電壓檢測(cè)電路非常重要。變頻器直流側(cè)電壓的檢測(cè)可采用電阻分壓、電壓互感器、線性光耦或霍爾元件等。

　　3.2.1.1基于線性光耦的電壓檢測(cè)與保護(hù)電路所示為基于線性光耦的電壓檢測(cè)與保護(hù)電路，它具有直流電壓實(shí)時(shí)檢測(cè)和過(guò)壓欠壓保護(hù)以及制動(dòng)單元起停等功能，并為控制電路和顯示電路提供信號(hào)。直流側(cè)電壓采用電阻進(jìn)行分壓降壓，經(jīng)過(guò)線性光耦TLP559隔離變換后經(jīng)邏輯比較和線性運(yùn)算電路處理輸出與上述4種功能對(duì)應(yīng)的信號(hào)。

　　作，降至750V時(shí)恢復(fù)，M點(diǎn)的電壓通過(guò)與比較器IC122B電壓比較，得到過(guò)壓信號(hào)。同樣，設(shè)Ud降至400V時(shí)欠壓保護(hù)動(dòng)作，再升至460V恢復(fù)，M點(diǎn)的電壓通過(guò)與比較器IC122A電壓比較，得到欠壓信號(hào)。過(guò)壓或欠壓送故障處理單元和數(shù)字顯示電路。

　　或有效值。例如近年來(lái)人們己經(jīng)發(fā)現(xiàn)性能優(yōu)越的矢量控制對(duì)直流側(cè)電壓和負(fù)載的擾動(dòng)十分靈敏，當(dāng)裝置運(yùn)行在弱磁條件下時(shí)，直流側(cè)電壓的降低可能導(dǎo)致電流失控和失去磁場(chǎng)的方位，幾乎所有的解決方案都需要精密檢測(cè)直流電壓，因此合理由于直流側(cè)電壓很高，測(cè)量范圍上限一般定為850V，若測(cè)量范圍定為0850V，因受A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)的限制，則測(cè)量和顯示分辨率低。因此在電路中設(shè)IC121C減法電路，縮小測(cè)量范圍，提高分辨率。

　　是日本Fuji公司設(shè)計(jì)的變頻器基于電阻電壓（約540600V）經(jīng)R6，R62分壓后，分別送至分壓法的欠壓和過(guò)壓保護(hù)電路。4個(gè)比較器AiA4的正相輸入端與4個(gè)電壓比較，以完成過(guò)壓和欠壓保護(hù)并通知CPU發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。

　　比較器電壓取自電阻R51R57組成的分壓器，10V標(biāo)準(zhǔn)電壓經(jīng)電阻分壓后取出4個(gè)不同的電壓分別送至4個(gè)比較器的反相輸入端，比較器的輸出信號(hào)經(jīng)光耦隔離、阻容濾波之后再經(jīng)施密特反向器關(guān)閉IGBT，同時(shí)送CPU進(jìn)行處理。

　　正常狀態(tài)下，電壓取樣值（3V左右）處于B點(diǎn)和C點(diǎn)的電位之間，比較器Al，A2輸出0；A3，A4輸出1.經(jīng)過(guò)隔離、濾波、反向處理，比較終的輸出在中由上到下為0011，這是正常工作信號(hào)。B，C間的電壓范圍較大，當(dāng)交流電源電壓在300460V間變化時(shí)，變頻器正常工作。一旦交流電源電壓高于460V，電壓取樣隨即高于B點(diǎn)電壓，位于A，B電位之間，Ai輸出0；A2，A3，A4輸出1，電路輸出過(guò)壓信號(hào)0111；而當(dāng)電源電壓降至300V以下，電壓取樣立即低于C點(diǎn)電壓，處于電位之間，A1，A2，A3輸出0；A4輸出1，此時(shí)電路輸出欠壓信號(hào)0001.變頻器便發(fā)出過(guò)壓或欠壓預(yù)報(bào)警信號(hào)，并按預(yù)定的控制順序關(guān)機(jī)。

　　3.2.2變頻器輸出電壓檢測(cè)電路變頻器輸出交流電壓的控制與檢測(cè)也是至關(guān)重要的。特別是目前引人注目的無(wú)速度傳感器矢量控制算法，要求必須精確測(cè)量輸出電壓。而變頻器輸出的SPWM脈沖，不但頻率和脈沖寬度是變化的，而且其電壓的幅值也是波動(dòng)的，實(shí)際上，無(wú)論是高性能矢量控制策略，還是一般的測(cè)量和顯示都需要精確輸出電壓瞬時(shí)值或有效值。

　　采用高速數(shù)字光耦是一種測(cè)量變頻器交流輸出電壓的簡(jiǎn)單而有效的方法。高速數(shù)字光耦6N136，6N137，HCPL3120，PC900V等具有體積小、壽命長(zhǎng)、抗干擾性強(qiáng)、隔離電壓高、高速度、與TTL電平兼容等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)信號(hào)處理和信號(hào)傳輸中應(yīng)用十分廣泛，可用來(lái)檢測(cè)變頻器交流輸出電壓。

　　利用光耦6N137和電阻降壓電路采集逆變器U，V，W三相輸出對(duì)直流環(huán)節(jié)負(fù)極N的電壓信號(hào)，這樣三相信號(hào)都變?yōu)閱螛O性SPWM電壓脈沖，便于與單向光耦匹配。單極性SPWM脈沖電壓經(jīng)小電容濾波后便成為如所示的比較平滑的正弦半波信號(hào)，它反映了逆變器交流電壓（半波）的瞬時(shí)值，然后送相應(yīng)的CPU或ASIC處理，根據(jù)需要既可以得到電壓的瞬時(shí)值，也可以計(jì)算出電壓的有效值。以滿足控制和顯示計(jì)量的需求。例如，Sanken公司的電壓矢量控制變頻器就是采用這種測(cè)量電路，控制效果良好。

　　a⑶濾波前的電壓變頻器輸出對(duì)負(fù)極N的電壓波形3.3其它檢測(cè)與保護(hù)電路3.3.1過(guò)熱檢測(cè)與保護(hù)電路變頻器中的每一塊散熱器上都安裝一個(gè)熱敏元件，如中所示的PTH1PTH3，有些變頻器在主控板上也安裝一個(gè)熱敏元件，如中所示的PTH4.4只熱敏元件串聯(lián)后接光耦元件P4.正常狀態(tài)下，熱敏元件為常閉觸點(diǎn)，光耦導(dǎo)通輸出信號(hào)為0；當(dāng)散熱片過(guò)熱時(shí)熱敏元件斷開(kāi)，光耦截止，輸出信號(hào)為1，該信號(hào)經(jīng)RC濾波后去關(guān)閉IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并通知CPU發(fā)出過(guò)熱報(bào)警信號(hào)。

　　過(guò)熱檢測(cè)電路3.3.2電源缺相和接地故障檢測(cè)電路電源缺相和接地故障檢測(cè)常用的方法是通過(guò)套在輸入輸出端上的電流互感線圈檢測(cè)三相電流平衡程度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如所示。正常時(shí)光耦截止輸出為1.當(dāng)某相電源對(duì)地漏電或缺相時(shí)，由于三相電流不平衡檢測(cè)線圈會(huì)感應(yīng)出電勢(shì)，光耦P512導(dǎo)通，發(fā)出故障信號(hào)。

　?。ㄏ罗D(zhuǎn)第29頁(yè)）自適應(yīng)算法仿真4結(jié)論本文提出一種用于消除軸輪的偏心導(dǎo)致張力干擾的自適應(yīng)算法，利用系統(tǒng)的誤差信號(hào)來(lái)估測(cè)干擾信號(hào)并抑制其影響。仿真結(jié)果證實(shí)了該自適應(yīng)算法能很好地估測(cè)干擾信號(hào)參數(shù)，并有效地抑制準(zhǔn)-周期干擾的影響。該種算法可被方便地嵌入到現(xiàn)有的工業(yè)控制系統(tǒng)中。