[实用新型]一种能量回馈系统中的电流检测电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电流检测电路，具体地说，涉及一种能量回馈系统中的电流检测电路。

背景技术

传统的交流系统中工频电流检测一般采用电流互感器进行检测，如图1中T1、T2所示，为了检测电流的变化，将电流互感器输出信号通过V1进行整流后，经电阻r转换成直流电压信号，该信号的大小变化反应了交流电流的变化，可以供给仪表、控制、检测等电路使用。

图1中，power convertor为能量回馈功率电路，PI control为控制电路电流环PI调节器，I*为给定电流基准。(下同)

随着功率元件的更新换代和发展，对于能量回馈系统，近年来，主回路越来越多的采用IGBT作为功率元件，它高频率(几KHz到几十KHz)的开关特性，使得电流的瞬时变化剧烈，谐波含量增加，而传统的电流互感器，无法满足此种情况下的电流检测需要。

为了适应IGBT的这种工作特性，实际应用中，人们越来越多的将霍尔型电流传感器应用于电流检测，以取代图1中的T1、T2，因为霍尔型电流传感器是双极性输出的有源工作器件，而控制需要的是单极性信号，因此，图1中的由V1及N1构成的检测信号处理电路已经不能适用。

本实用新型，将分别针对基于电压和电流输出型霍尔电流传感器的电流检测装置，提出2种信号处理电路，实现交流电流-直流电压信号的转换。

实用新型内容

本实用新型正是为了解决上述技术问题而设计的一种能量回馈系统中的电流检测电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种能量回馈系统中的电流检测电路，包括整流电路、运算放大器电路、控制电路电流环PI调节器和能量回馈功率电路；电流检测元件为两个霍尔电流传感器，其跨接在三相交流电源的任意两相电源线上检测其电流的变化，所述霍尔电流传感器的双极性输出信号通过所述整流电路和运算放大器电路的处理转换为单极性信号，然后输出给所述控制电路电流环PI调节器，与给定电流基准I*相比较，将比较结果作为控制信号输出给能量回馈功率电路。

所述一种能量回馈系统中的电流检测电路，电流检测元件为两个电流输出型霍尔电流传感器，该两个电流输出型霍尔电流传感器的电流信号输出端、公共接地端分别作为整流电路的输入信号，整流电路(后接的双端输入运算放大器电路的正、负端两个输入电阻阻值相等，运算放大器电路的输出端与负输入端相连的反馈电阻和正输入端对地相连的电阻阻值相等。

所述一种能量回馈系统中的电流检测电路，其整流电路由整流桥或整流二极管实现，其后端连接的运算放大器电路实现双极性信号转换为单极性信号。

所述的一种能量回馈系统中的电流检测电路，其电流检测元件为两个电压输出型霍尔电流传感器，每一相的电流检测由两个运算放大器电路构成，其中第一个运算放大器完成有源半波整流功能，该运算放大器的输出端连接二极管阴极，反馈电阻跨接于运算放大器负输入端和二极管的阳极，第二个运算放大器对半波整流信号与原信号做加法，对应于这两个信号，该运算放大器的负输入端的两个输入电阻比值为1∶2；其中第三相电流通过已知的两相电流由运算放大器构成的加法器计算获得，三相全波整流信号通过三个单相电流的整流结果经另一运算放大电路构成的加法器做加法获得。

本实用新型所述电路同样适用于将霍尔电流传感器的输出电流信号转换为电压信号之后的处理，或者将电压信号转换为电流信号之后的处理。

1、当采用两个电流输出型的霍尔型电流传感器作为电流检测元件时。将电流传感器信号输出端以及两个公共接地端作为整流桥的输入，对检测电流信号进行整流后，经过运放算放大器电路整形滤波，提供给控制电路使用。因为霍尔型电流传感器输出的电流信号是双极性信号，为了使整流桥的整流功能对该信号的正负半波均有效，整流电路后的比例运算放大器电路采用双端输入，通过这样的电路设计，可以保证整流电路对电流信号的全波整流。

2、当采用两个电压输出型的霍尔型电流传感器作为电流检测元件时。因为输出信号是双极性的交流电压信号，考虑整流二极管压降将对检测信号产生影响，因此本电路的信号整流电路通过运算放大器构成的有源整流电路来实现。运算放大器电路整流的工作原理为：首先对某相检测信号进行半波整流，并将整流后的信号值，进行反向的同时幅值加倍，然后与原检测信号值做加法运算，从而实现了对该相电流检测信号的全波整流，最后，对三相整流值求和，从而实现了三相电流传感器信号的全波整流。其中，第三相电流传感器信号值可以通过三相电流之和等于零的原理，通过常用的运算放大器电路加法器计算获得，这样可以节省一个电流传感器。