陈海霞

（安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定  201801)

摘要：本文分析了闭环霍尔电流传感器的工作原理以及行业内的产品特点与选型，浅谈其在变频器中的典型应用

关键词：闭环霍尔电流传感器  工作原理   变频器  应用

1. 引言

    随着经济改革的不断深入，节能降耗已经成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一，而变频调速技术正是顺应了工业生产自动化发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代。目前，该技术在电力、冶金、化工、造纸、食品、纺织等多种行业的电机传动设备中得到实际应用，已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。用变频器控制电机实现调速，可节省10%以上的电能。

    霍尔电流传感器由于其优异的特性，越来越多的变频器制造商选择它作为电量监控的元器件。

2. 工作原理

    霍尔电流传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。它有两种工作方式，即开环（直放式）和闭环（磁平衡式）。直放式霍尔传感器的优点是电路形式简单，成本相对较低；其缺点是精度、线性度较差，响应时间较慢，温度漂移较大。为了克服它的不足，出现了闭环（磁平衡式）霍尔电流传感器。

    闭环式霍尔电流传感器又称零磁通式霍尔电流传感器，如图1所示，它是由原边电路、聚磁环、霍尔元件次级线圈、放大器等组成。当原边电流I_P产生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中，霍尔元件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边I_P产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。经过特殊电路的处理，传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。

图1

3. 产品介绍

3.1产品选型

    闭环霍尔电流传感器具有响应时间短、工作频率高、过载能力强、高隔离度等众多优点。一般情况下，根据输入信号、外形、内孔尺寸来选择霍尔电流传感器。在传感器行业内，江苏安科瑞霍尔电流传感器严格按照JB/T 7490-2007《霍尔电流互感器行业标准》规定的各项要求，相对于同行采用插针式接线不同，一律采用绿色可插拔端子，现场接线方便、可靠。常见的品牌产品如表1。

 表1

3.2产品外形

型号：AHBC-LTA

实物图                                     尺寸图

3.3技术指标

• 响应时间：≤1us
• 频宽：100kHz
• 失调电流：0.1mA
• 工作温度：-25～70℃
• 存储温度：-40～80℃
• 输出负载：根据不同辅助电源、输入信号、输出信号而定
• 输入过载能力：输入量程最大值2倍可恢复正常工作
• 耐压：3.5kV/50Hz/1min

4. 应用

4.1  传感器应用在变频调速回路

 图2   变频调速回路  Y为霍尔电流传感器          

• 图2中①用于检测母线的直流电流，当检测出主回路中出现异常脉冲，或有效值超出标准时，迅速切断逆变触发电路的触发脉冲，保护逆变和整流模块；
• 图2中②用于检测两桥臂的中的电流差，由于换相失败很容易使一相中上下两桥臂中的IBGT模块因过流而损坏，此时要求短路电流保护在短路检出后10us内切断门驱动电路，这种逆变器必须采用快速过电流保护装置，可以用霍尔电流传感器检测每个桥臂中的电流，若因换相失败造成上下桥臂同时导电，则相应的两个传感器同时检出电流信号，经与基准电压比较转换成方波后，通过门电路控制封锁所有的逆变触发脉冲，切断短路途径，保护昂贵的