1. 引言

　　目前,該技術在電力、冶金、化工、造紙、食品、紡織等多種行業的電機傳動設備中得到實際應用,已經成為現代電力傳動技術的一個主要發展方向。用變頻器控制電機實現調速,可節省10%以上的電能。 霍爾電流傳感器由于其優異的特性,越來越多的變頻器制造商選擇它作為電量監控的元器件。

　　2. 工作原理

　　霍爾電流傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器。它有兩種工作方式,即開環(直放式)和閉環(磁平衡式)。直放式霍爾傳感器的優點是電路形式簡單,成本相對較低;其缺點是精度、線性度較差,響應時間較慢,溫度漂移較大。為了克服它的不足,出現了閉環(磁平衡式)霍爾電流傳感器。 閉環式霍爾電流傳感器又稱零磁通式霍爾電流傳感器,如圖1所示,它是由原邊電路、聚磁環、霍爾元件次級線圈、放大器等組成。當原邊電流IP產生的磁通通過高品質磁芯集中在磁路中,霍爾元件固定在氣隙中檢測磁通,通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補償電流,用于抵消原邊IP產生的磁通,使得磁路中磁通始終保持為零。經過特殊電路的處理,傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。

　　3. 產品介紹

　　3.1產品選型

　　閉環霍爾電流傳感器具有響應時間短、工作頻率高、過載能力強、高隔離度等眾多優點。一般情況下,根據輸入信號、外形、內孔尺寸來選擇霍爾電流傳感器。在傳感器行業內,江蘇安科瑞霍爾電流傳感器嚴格按照JB/T 7490-2007《霍爾電流互感器行業標準》規定的各項要求,相對于同行采用插針式接線不同,一律采用綠色可插拔端子,現場接線方便、可靠。

　　常見品牌型號精度輔助電源接線方式

　　江蘇安科瑞AHBC系列 0.5級±15V 綠色插拔端子

　　瑞士LEMLA系列 0.5級±15V 插針方式

　　3.2產品外形

　　型號:AHBC-LTA實物圖

　　3.3技術指標

　　響應時間:≤1us

　　頻寬:100kHz

　　失調電流:0.1mA

　　工作溫度:-25～70℃

　　存儲溫度:-40～80℃

　　輸出負載:根據不同輔助電源、輸入信號、輸出信號而定

　　輸入過載能力:輸入量程最大值2倍可恢復正常工作

　　耐壓:3.5kV/50Hz/1min

　　4. 應用

　　4.1 傳感器應用在變頻調速回路

　　圖2 變頻調速回路 Y為霍爾電流傳感器

　　圖2中①用于檢測母線的直流電流,當檢測出主回路中出現異常脈沖,或有效值超出標準時,迅速切斷逆變觸發電路的觸發脈沖,保護逆變和整流模塊;

　　圖2中②用于檢測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,此時要求短路電流保護在短路檢出后10us內切斷門驅動電路,這種逆變器必須采用快速過電流保護裝置,可以用霍爾電流傳感器檢測每個橋臂中的電流,若因換相失敗造成上下橋臂同時導電,則相應的兩個傳感器同時檢出電流信號,經與基準電壓比較轉換成方波后,通過門電路控制封鎖所有的逆變觸發脈沖,切斷短路途徑,保護昂貴的IBGT模塊;

　　圖2中③用于檢測輸出電流的波形,接入逆變器的輸出回路中,用來檢測隨頻率變化的交流電流,可以更好地控制觸發脈沖,也可以提供用電設備的過載信號

　　4.2 使用注意事項

　　1、為了得到較好的動態特性和靈敏度,必須注意原邊線圈和副邊線圈的耦合,要耦合得好,最好用單根導線且導線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑;

　　2、使用中當大的直流電流流過傳感器原邊線圈,且次級電路沒有接通電源|穩壓器或副邊開路,則其磁路被磁化,而產生剩磁,影響測量精度(故使用時要先接通電源和測量端M),發生這種情況時,要先進行退磁處理。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大小的交流電流并逐漸減小其值;

　　3、在大多數場合,霍爾傳感器都具有很強的抗外磁場干擾能力,一般在距離模塊5-10cm之間存在一個兩倍于工作電流Ip的電流所產生的磁場干擾是可以忽略的,但當有更強的磁場干擾時,要采取適當的措施來解決。通常方法有: ① 調整模塊方向,使外磁場對模塊的影響最小; ② 在模塊上加罩一個抗磁場的金屬屏蔽罩; ③ 選用帶雙霍爾元件或多霍爾元件的模塊; ④ 測量的最佳精度是在額定值下得到的,當被測電流遠低于額定值時,要獲得最佳精度,原邊可使用多匝,即:IpNp=額定安匝數。另外,原邊饋線溫度不應超過80℃。

　　5. 結束語

　　霍爾電流傳感器因其眾多優點,通過對大電流進行精確的檢測和控制,保證了變頻器產品安全可靠的運行,使變頻器在正常輸出的同時,能對異常狀況及時處理。提升了變頻器的可靠性,提高了變頻器的安全品質。所以霍爾電流傳感器在變頻器里的優勢越來越明顯,已成為變頻器行業中不可缺少的一部分。