系統(tǒng)描述

　　1.1 變頻器中的測(cè)量簡(jiǎn)介全世界政府法規(guī)正不斷呼吁采用效率更高的工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)楣I(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的能耗在當(dāng)今總能耗中占有相當(dāng)大的比例。 要提高效率，就需要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行優(yōu)化，而提高電機(jī)電流和電壓測(cè)量精度可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。電流測(cè)量是所有逆變器驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用所固有的部分。

　　對(duì)于電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的速度和轉(zhuǎn)矩控制，必須捕捉轉(zhuǎn)換器輸出電流才能執(zhí)行脈寬調(diào)制（PWM） 模式在線計(jì)算。

　　電流環(huán)路穩(wěn)壓器通常在 1kHz 至 8kHz 之間工作。 用于此控制環(huán)路的信號(hào)必須包含從10kHz 至40kHz 的信息，所需分辨率為12 至16 位。為提高可靠性并降低驅(qū)動(dòng)成本，人們已付出巨大努力消除大部分高性能感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中的轉(zhuǎn)軸速度或位置傳感器。

　　感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子速度估算器采用定子電壓和電流測(cè)量結(jié)果并結(jié)合電機(jī)參數(shù)進(jìn)行估算。 感應(yīng)電機(jī)磁場(chǎng)定向控制器的動(dòng)態(tài)性能主要取決于模型參數(shù)精度，該性能也取決于測(cè)量精度。電機(jī)控制與電網(wǎng)應(yīng)用都采用旋轉(zhuǎn)參考系在所謂的 d–q 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下對(duì)電流進(jìn)行控制。 對(duì) d 軸和 q 軸電流進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，至少需要兩相電流測(cè)量結(jié)果。

　　電流分量變?yōu)闇?zhǔn)直流，控制簡(jiǎn)化為對(duì)帶寬的最低要求。 若提高電流和電壓測(cè)量精度，可以降低電機(jī)轉(zhuǎn)軸中的轉(zhuǎn)矩紋波，從而提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)的性能。使用 Δ-Σ 調(diào)制技術(shù)測(cè)量電流和電壓，已然成為一項(xiàng)業(yè)內(nèi)廣泛推動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)。 促成這一轉(zhuǎn)變的主要原因是，Δ-Σ 調(diào)制技術(shù)能夠降低系統(tǒng)總體成本，同時(shí)還能夠提高性能。霍爾效應(yīng)傳感器具備重要的電氣隔離性能，因此，業(yè)內(nèi)一直采用這種傳感器執(zhí)行電流和電壓測(cè)量。

　　霍爾效應(yīng)傳感器現(xiàn)在可由分流電阻和隔離型 Δ-Σ 調(diào)制器代替，這是一種精度更高、成本更低的方案，而且能夠直接測(cè)量電流和電壓。 Δ-Σ 調(diào)制器可將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有帶外噪聲的單位高頻流。 將量化噪聲移至更高頻段的優(yōu)勢(shì)在于，可以簡(jiǎn)化抗混疊濾波，可以消除驅(qū)動(dòng)器與濾波器的成本從而實(shí)現(xiàn)低成本解決方案，而且可以實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的性能。

　　TI 最新的隔離型 Δ-Σ 調(diào)制器 AMC130x 專為直接連接分流電阻而設(shè)計(jì)，并具有電流隔離柵。 AMC130x 器件一款增強(qiáng)隔離型二階 Δ-Σ 調(diào)制器，非常適用于電機(jī)控制。 它具有兩種變體，分別采用 50mV 和 250mV 輸入。 50mV 變體用于測(cè)量電流，而 250mV 變體用于測(cè)量電壓。 由于 50mV 的輸入電壓較低，因此能夠顯著降低分流電阻的功耗。 圖 1 和圖 2 顯示了新方案的方框圖。