日立大容量變頻器中電壓傳感器的應用及故障案例
發布時間：2019-08-02 15:45:16來源：
隨著越來越多的新技術的發展，電壓傳感器也得到了進一步發展和應用。例如傳動系統的變頻器和整流器、不間斷電源、有源濾波器、無功補償、電池充放電、半導體保護、驅動保護等設備或系統中，大量使用了各種各樣的電壓傳感器。電壓傳感器的作用是自動檢測電壓，從而使我們能夠對設備或系統的電壓進行控制和顯示，必要時采取過壓、欠壓等自動保護措施。
本文主要介紹電壓傳感器在日立大容量hivectol變頻傳動系統中的應用。
本文主要介紹電壓傳感器在日立大容量hivectol變頻傳動系統中的應用。
2 電壓傳感器在日立大容量hivectol變頻器中的應用
日立大容量hivectol變頻器主要用于冷軋軋機大馬達主傳動。大容量變頻器為交－直－交三電平式變頻器，由整流器柜、逆變器柜及公共控制柜、進線柜以及輸出隔離開關柜等組成，其中整流器采用功率因素控制、電壓控制、矢量控制及三電平pwm控制，逆變器采用速度控制、矢量控制和三電平pwm控制。變頻器的功率元件采用三菱大功率igbt，規格為3.3kv/1.2ka。整流器或逆變器比較大功率可達8800kva，兩套并聯可組成比較大17600kva的傳動系統。
該變頻器采用了某公司兩種型號規格的電壓傳感器，一種是em010系列中的em010-9318，另一種是vs系列中的vs4200b，兩種電壓傳感器在變頻器中的使用情況見圖1所示。
日立大容量hivectol變頻器主要用于冷軋軋機大馬達主傳動。大容量變頻器為交－直－交三電平式變頻器，由整流器柜、逆變器柜及公共控制柜、進線柜以及輸出隔離開關柜等組成，其中整流器采用功率因素控制、電壓控制、矢量控制及三電平pwm控制，逆變器采用速度控制、矢量控制和三電平pwm控制。變頻器的功率元件采用三菱大功率igbt，規格為3.3kv/1.2ka。整流器或逆變器比較大功率可達8800kva，兩套并聯可組成比較大17600kva的傳動系統。
該變頻器采用了某公司兩種型號規格的電壓傳感器，一種是em010系列中的em010-9318，另一種是vs系列中的vs4200b，兩種電壓傳感器在變頻器中的使用情況見圖1所示。
圖1 電壓傳感器在變頻器中的使用
2.1 電壓傳感器簡介
em010-9318和vs4200b電壓傳感器各有它們自己的特點，下面分別進行簡單介紹，詳細情況可參考abb產品樣本和有關文獻。
2.1.1 em010-9318電壓傳感器
em010-9318電壓傳感器是一種采用閉環霍爾效應技術的電子式變壓器，由于原、副邊之間采取了電氣絕緣，它可以測量直流電壓、交流電壓、脈沖電壓等，工作原理如圖2所示。要測量的電壓up直接加到傳感器原邊的端子ht+（高壓正極）和ht-（高壓負極）上。原邊必須串一個輸入電阻re，與線圈電阻rp相串聯，以限制電流ip和傳感器的發熱。本系統使用的電壓傳感器的輸入電阻re是在產品制造時集成在內部的，稱為校準型em010電壓傳感器，如果輸入電阻re是外接的，則稱為非校準型em010電壓傳感器。
em010-9318和vs4200b電壓傳感器各有它們自己的特點，下面分別進行簡單介紹，詳細情況可參考abb產品樣本和有關文獻。
2.1.1 em010-9318電壓傳感器
em010-9318電壓傳感器是一種采用閉環霍爾效應技術的電子式變壓器，由于原、副邊之間采取了電氣絕緣，它可以測量直流電壓、交流電壓、脈沖電壓等，工作原理如圖2所示。要測量的電壓up直接加到傳感器原邊的端子ht+（高壓正極）和ht-（高壓負極）上。原邊必須串一個輸入電阻re，與線圈電阻rp相串聯，以限制電流ip和傳感器的發熱。本系統使用的電壓傳感器的輸入電阻re是在產品制造時集成在內部的，稱為校準型em010電壓傳感器，如果輸入電阻re是外接的，則稱為非校準型em010電壓傳感器。
圖2 em010-9318電壓傳感器的工作原理
根據圖2的em010型電壓傳感器工作原理，當原邊電流ip通過電阻re流過傳感器原邊線圈時會產生磁力線，磁力線集中在磁芯周圍，內置在磁芯氣隙中的霍爾電極產生一個與磁力線成正比的電壓vh，電子電路把該電壓放大并轉變成二次側電流is。根據反作用原理，副邊電流is乘以副邊線圈匝數ns等于原邊電流ip乘以原邊線圈匝數np，即公式np×ip=ns×is永遠成立。因此，副邊輸出電流is在任何時候都與原邊電壓成精確的比例關系。副邊電流is通過測量電阻rm，因此，測量電阻rm兩端的測量電壓vm也就與原邊電壓up成精確的比例關系，即通過檢測測量電壓vm可求出原邊電壓up。
電壓傳感器測量的是瞬時電壓值。
em010-9318電壓傳感器的主要特點是原副邊回路間有電氣絕緣、可以測量各種波形（直流電壓、交流電壓、脈沖等）、精度高、可靠性高。
2.1.2 vs4200b電壓傳感器
vs4200b電壓傳感器是一種基于電子技術且僅使用電子部件的電壓傳感器，與應用閉環式或開環式霍爾效應技術的傳感器相比，該電壓傳感器不使用磁芯或霍爾電極，由于原副邊回路之間具備電氣絕緣，可以測量直流電壓或交流電壓，如圖3所示。要測量的電壓up直接加到傳感器原邊的端子ht+（高壓正極）和ht-（高壓負極或地）。電壓up通過絕緣放大器轉化成副邊的輸出電流is，副邊電流is與原邊電壓之間為電氣絕緣，副邊電流is與原邊電壓up成精確的比例關系。副邊電流is通過測量電阻rm，因此，測量電阻rm兩端的測量電壓vm也就與原邊電壓up成精確的比例關系。
電壓傳感器測量的是瞬時電壓值。
em010-9318電壓傳感器的主要特點是原副邊回路間有電氣絕緣、可以測量各種波形（直流電壓、交流電壓、脈沖等）、精度高、可靠性高。
2.1.2 vs4200b電壓傳感器
vs4200b電壓傳感器是一種基于電子技術且僅使用電子部件的電壓傳感器，與應用閉環式或開環式霍爾效應技術的傳感器相比，該電壓傳感器不使用磁芯或霍爾電極，由于原副邊回路之間具備電氣絕緣，可以測量直流電壓或交流電壓，如圖3所示。要測量的電壓up直接加到傳感器原邊的端子ht+（高壓正極）和ht-（高壓負極或地）。電壓up通過絕緣放大器轉化成副邊的輸出電流is，副邊電流is與原邊電壓之間為電氣絕緣，副邊電流is與原邊電壓up成精確的比例關系。副邊電流is通過測量電阻rm，因此，測量電阻rm兩端的測量電壓vm也就與原邊電壓up成精確的比例關系。