电流传感器采样在伺服控制系统中的应用(2)

完整的功率输出电路，直接连接负载；

内置栅极驱动电路；

短路保护；

驱动电压欠压保护；

采用第五代低功耗igbt管芯；

超小型体积，仅重65g。

数字伺服系统的控制策略

数字伺服系统一般是由三个闭环来完成。其原理如图2所示，第一层是位置环、第二层是速度环、第三层是电流环；其中位置、速度都是外环，而电流环则是系统内的内环，它的构成是由核心硬件以及关键解算软件组成的，全数字伺服系统是数控机床的核心传动部分，也是技术难度最大的部分，其最主要的特点就是高速、高精、功能丰富多样。电流环是伺服系统的核心控制环，而保证速度精度以及力矩平稳性的最关键就是数字伺服中的电流环的设计，所以一个系统性能是否优秀与电流环的设计息息相关。

lem传感器与电流采样电路方案设计

因为采样的精度和速度直接导致整个电流环的运算精度，从而直接对系统的性能产生非常重大的影响。而在电量参数测量领域内，作为首屈一指的领导厂商莱姆（lem）公司的霍尔电流传感器由于其稳定可靠的产品性能成为本系统设计的首选。型号为lts25-np。此款传感器采用的是单电源供电，相对于采用双电源供电的传感器（见图3），莱姆传感器在外围的硬件电路设计上更加简单，不需要增加电压抬升电路（双电源供电的传感器必须增加电压抬升电路使负电压转换为正电压后才能进入dsp）从而减少电源对系统的干扰。此款传感器另一优点是温漂小，精度高；而且内置采样电阻，其输出端是电压型输出，避免了因增加外接采样电阻以及运放后进入dsp使精度有所降低。

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。