电机转速、电流、电压测量方法与原理

1、姓名：张廷刚学号：1420310064研究方向：电力电子1、电流的检测方法电机控制系统的中的电流检测主要是对电机定子电流进行检测，电流检测的常用方法主要有：采样电阻法、电流互感器法、霍尔电流传感器法等。采样电阻法采样电阻测电流的原理：将采样电阻用接在要监测的电路回路里，电流流过时，在采样电阻两端产生压降，这样就把电流信号转化为电压信号。然后，对该电压信号进行处理变换，输入到微处理器的A/D单元，完成检测的目的。采样电阻的使用条件使用采样电阻检测方法实现简单，成本低，但是很难做到电阻值稳定不变，采样精度不高，不能提供准确的电流值。而且反馈控制电路与主电路没有隔离，在电机驱动控制系统中，万一功率电

2、路的高电压通过反馈电路进入控制电路，将危及到控制系统的安全。因此，采样电阻一般应用在精度要求不高、成本敏感，温度低的应用场合。霍尔电流传感器法在电机控制系统中，主要使用霍尔电流传感器对电机三相定子电流进行检测。一般将霍尔电流传感器紧紧的套在三相定子电流导线上，并通过信号调理电霍尔电流传感器的使用条件霍尔电流传感器的工作原理主要基于霍尔器件和磁补偿原理进行检测，因此使用使用时应避免电磁干扰对传感器的影响。此外霍尔电流传感器的供电电压必须在传感器所规定的范围内，超过此范围，传感器不能正常工作或者可靠性降低。霍尔电流传感器的电源、输入、输出的各连线导线必须正确连接，不可错位或反接，否则可能导致产品损

3、坏。安装环境应无导电尘埃及腐蚀性。应避免剧烈震动或者高温。电流互感器法电流互感器法是将电流互感器串连在电机三相定子电流导线中，利用变压器原、副边电流成比例的关系进行电流大小的转换检测。其工作原理、等电路也与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载，而与电流互感器的副边负载无关。电流互感器的使用条件电流互感器运行时，副边不允许开路。因为一旦开路，原边电流均成为励磁电流，使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。线路上的电压都比较高，如直接测量是非常危险的。在大

4、型电机控制中电流互感器一般体积较大，造价昂贵，所以由于体积和成本的原因，一般应用于中小型电机控制系统中。另外使用的场所周围环境不应有与工作无关的外界强磁场存在，环境温度在为佳，相对湿度不超过。对于精度为级及以上或额定电流为及以上的电流互感器，电流互感器在额定电流下持续运行时间为小时；对于额定一次电流为及以上的电流互感器，在额定电流下持续运行的时间为分钟，对特殊要求的弱电流互感器允许在额定电流下能够长期工作。2、电压的检测方法电压检测有直接测量法、电阻分压法、电压互感器法和霍尔效应电压传感器法等。在电机调速系统中，直流母线上的电压检测可以通过检测与滤波电容相并联的电阻中的电流而测得，这种方法同电

5、机三相母线电流的检测方法相同，检测电路如图1所示。霍尔电压传感器使用条件：霍尔电压传感器使用时工作条件同霍尔电流传感器相似。电压互感器的使用条件同电流互感器相似。3、转速的检测方法基于增量式光电编码器的速度检测借助于增量式光电编码器进行测速的方法有M法，T法，M/T法。其中M法只适合电机转速较高的时候，电机转速低时误差较大。T法情况正好相反，而M/T法既具有M法测速的高速优点，又具有T法测速的低速的优点。从而被广泛使用采用M/T法光电旋转编码器对转速进行测量。光电旋转编码器是转速或转角的检测元件，旋转编码器安装在电动机的转子上，当电动机旋转时带动码盘旋转，通过光栅的作用，持续不断地开放或封闭光

6、通道，接收装置的输出端就可以得到频率与转速成正比的方波脉冲序列。方波脉冲经过滤波处理，由I/O口进入DSP的增量式光电编码器接口(QEPx,x=1、2),QEPx在一定白时间TC内对输入脉冲的个数进行计数就可以计算转速。以事件管理器A(EVA)为例，它的编码器接口使用定时器T2作为可逆计数器，来计编码脉冲的个数。在图2中，编码器接口电路利用输入编码脉冲的4个边沿加工成4倍频的计数若在一定的时间TC内同时对光电编码器输出的脉冲个数M1和M2进行计数，且时钟频率为fclk,光电编码器为N线的，则电机每分钟的转速n为15M1。NM2光电编码器的使用条件(1)增量式光电旋转编码器由发光二极管、棱镜、固

7、定光栅、光栅板、光敏管。组成。由其组成可知发射装置或接受装置因机械震动等原因而引起的移位或偏移，导致接收装置不能可靠的接收到光信号，而不能产生电信号。所以应用时应避免强振动，避免带冲击性负载。(2)因光电检测装置安装在生产现场，受生产现场环境因素影响导致光电检测装置不能可靠的工作。如安装部位温度高、湿度大，导致光电检测装置内部的电子元件特性改变或损坏。如果光电检测装置安装在环境温度高的场合往往导致光电检测装置误发出信号或损坏，而引发生产或人身事故。所以应用时应避免温度高，湿度大的场合。(3)生产现场的各种电磁干扰源，对光电检测装置产生的干扰，导致光电检测装置输出波形发生畸变失真，使系统误动或引发生产事故。例如；光电检测装置安装在生产设备本体，具信号经电缆传输至控制系统的距离一般在2