lem电流传感器在伺服控制系统中的应用

有所降低。

　　lts25-np型传感器的具体特点和性能参数如下：

　　原边额定电流有效值ipn：25a；

　　原边电流测量范围ip：0～±80a；

　　供电电压：+5v；

　　输出电压vout：2.5±0.625v；

　　转换率kn＝np：ns为：1：2000；

　　总精度：±0.2％；

　　线性度：小于0.1％；

　　反应时间：小于500ns。

　　该传感器有正极（+5）、测量端（out）及地（0）三个管脚，如图3所示。其工作原理如下：该款传感器是闭环霍尔电流传感器，使用霍尔器件作为核心敏感元件、用于隔离检测电流的模块化产品，其工作原理是霍尔磁平衡式的（或称霍尔磁补偿式、霍尔零磁通式）。当电流流过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流的大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场的变化与霍尔器件的输出电压信号有良好的线性关系，因此，可以用测得的输出信号，直接反应导线中电流的大小。为防止干扰，在霍尔传感器的供电电源端和地端单独并接一只1μf的退耦滤波电容。

　　电流检测电路是把永磁同步电机的三相定子电流经传感器后进入dsp转换成是数字形式并进行一系列的变换，由于本系统是三相平衡系统：ia+ib+ic=0；因此只需要检测其中两相电流，就可以得到三相电流。由永磁同步电机的数学模型可知，定子电流检测的精度和实时性是整个矢量控制系统精度的关键，因此本系统采用lts25-np型传感器来检测电流。

　在本系统中，由两个lem模块检测a相和b相的电流。在实际调试中，由于经过传感器出来的电流信号有高次偕波及其它干扰信号，因此必需要设计滤波器把高次偕波及其它干扰信号抑制掉。结合实际情况考虑，本文设计了带有电压跟随的二阶低通滤波器的电流检测电路，具体原理图如图4所示。

　在开关模式控制下，相电流信号含有需要滤出的高次谐波。设计中，首先利用pspice软件对滤波器进行虚拟设计［2］，经过仿真验证后，确定采用二阶的巴特沃斯滤波器结构，系统利用电流传感器检测电流，经滤波、幅度变换、零位偏移、限幅，转化为0～3v的电压信号送入dsp的a/d引脚。

　　图4中的二阶巴特沃斯滤波器（虚线框内所示）的幅频特性曲线如图5所示，通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，截至频率为300hz，衰减斜率为-40db/dec。

实验结果

　　实验系统中，pwm频率为15khz，死区时间为3μs，电流环采样周期为67μs，速度环采样周期为0.67ms，速度环的输出限幅值为额定电流的1.5倍，电流环的输出限幅为额定电压的1.2倍。实验控制一台8极的永磁同步电动机电机，其参数为：额定功率：1.88kw，额定转速：2500r/min，额定电流：7.5a，额定转矩：7.5nm，额定电压：220v。电机分别在10r/min、200r/min、1000r/min、2000r/min且速度调节器参数设置为：kpv=0.5，kiv=0.02；电流调节器参数设置为：kpi=0.2，kii=0.02时的起动—停止过程的转速曲线分别如图6～9所示。

　从图6～9所示的实验波形可看出当电机空载运行时，系统运行在速度电流闭环状态下，可迅速达到稳态，超调及稳态误差都很小，实验结果表明本系统设计合理，具有良好的动静态性能。

结语

　　在本系统应用中，lem传感器能正确的测量电机电流，并转换成相应输出量，各方面性能指标都能满足本系统的要求，是一款非常不错的产品。综上所述，采用霍尔电流传感器（lem模块）采样电流，线性度好、功耗小，温度稳定性好，精度普遍较高，是较为理想的电流传感器。在本系统研发的过程中，非常多谢该公司的工程师周到的服务和技术支持。希望以后lem电子公司能提供更多的产品和更好的技术支持，一起为我国的高端伺服控制产业取得更大的发展而努力。