直流母线单电流采样在交流电机相电流检测中的应用

2 直流母线电流到电机相电流的转换

由互补脉宽调制方式下逆变电路的变流分析可知，在无效状态(0、0、0)和(1、1、1)时，逆变电路直流母线的电流IDC为零，在其余六种有效状态下，直流母线都有电流流过，而且等于电机的某相电流，因此可以通过对直流母线电流IDC的采样来得到电机的相电流，图6所示为利用电阻R 作为采样电阻的直流母线单电流检测原理图，以此来得到电机的相电流。

表2 是根据SVPWM 的原理和逆变电路的变流分析，得到的直流母线电流与电机相电流的对应关系。通过表2，根据逆变电路的开关状态、电机三相电流之间的关系，可以将各种开关状态下的直流母线电流转换成相应的电机相电流。

3 实验结果分析

在实验室中，用TI 公司的DSP TMS320FL2407作为实验系统的核心控制器件，逆变电路以专业厂家的逆变模块替代，逆变模块的开关频率为10 kHz，以500 W的交流异步电机作为实验用电机。实验中，在逆变模块的每一种有效开关状态下，DSP 都要采样直流母线电流，而且每一次的采样都对应电机的一相电流，并以两个相邻的直流母线采样周期为基础，通过电机三相电流瞬时值的关系ia+ib+ic =0，计算出第三相电流的瞬时值，以实现从直流母线电流到电机相电流的转换，从而得到A、B、C三相电流的瞬时值。

在实验室测试的波形如图7 所示，图7(a)所示为电机C 相电流的实际波形，图7(b)为经过转换之后的C相电流再经D/A转换输出后，在示波器上显示的波形。

因为逆变模块的开关频率为10 kHz，因此直流母线电流的采样周期为0.1 ms，而电机绕组的特性决定电机电流在0.1 ms 的时间内变化非常小，因此，通过这种转换来得到电机相电流的方法是完全可行的。

4 结语

在对交流驱动系统的成本和体积都有限制的情况下，通过直流母线单电流采样来检测电机相电流是一种可行的方法，但这种方法跟直接使用高性能的电流传感器相比，也确实存在一定的局限性。对于精度要求很高，尤其是要应用电流闭环控制的情况下，电机相电流检测还是建议采用专业厂家的电流传感器来完成，像LEM 系列及其它一些著名品牌的电流传感器都是很好的选择。