工控自动化技术文摘：传感器应用技术征文LEM电量隔离传感器在地铁排流柜中的应用

智能排流柜在手动排流柜电路的基础上增加了由IGBT与R2组成的斩波调阻单元，调阻的目的是调节排流电流。通过控制IGBT的触发脉冲宽度，即调节触发信号占空比，使回路电阻在触发脉冲的一个周期内，高电平阶段IGBT导通，这时，在忽略各器件内阻的情况下，回路电阻为R1，在低电平阶段，IGBT关断，此时回路电阻为R1+R2。当触发脉冲占空比在0-100%变化时，回路电阻可在R1—（R1+R2）之间变化。如果设排流网与整流器负极之间电压为U,该回路电流即在U/(R1+R2)与U/R1之间变化。而U是一个变化的值，系统根据传感器对该值取样，将电流输出信号通过取样电阻，再经过放大处理，调节，与系统设定电压值比较，根据两者比较的差值来控制IGBT的导通占空比，形成一个闭环控制回路。以下是这个闭环的工作原理。

当电压传感器输出值大于系统设定值时，根据运算放大器输出两者差值来控制PWM生成电路生产触发脉冲。差值越大，脉冲占空比越大。当差值大于3.3V时，占空比为100%，电流全部流过IGBT。此时回路电阻为最小值R1,回路电流达到最大值U/R1。经过一定时间的排流，由于排流网上聚集的电荷量在逐渐减少，传感器输出的电压值也逐渐变小。导致差值减小，占空比逐渐较小直到IGBT关断。

该装置同样选用了LEM电压传感器，型号为AV100-125。与手动排流柜所用电压传感器不同的是，前者用于开环电路，只是对回路电压进行数据采集，不参与控制。而后者的输出信号要参与系统控制。并且要考虑在工况异常状况下，比如当出现雷击过电压或操作过电压等故障时要封闭IGBT触发脉冲，对IGBT进行保护。因此对传感器的响应时间提出了较高要求。该型电压传感器响应时间仅10-13μS。通过试验，其精度、线性度、零点失调电流、响应时间等参数都达到了系统设计要求。

智能排流柜在运行过程中，当IGBT导通时，实际通过支路的电流性质为脉宽可调，频率不变的脉冲直流，即对标准直流的斩波。而装置需要实时显示每一路电流值。因为电流传感器的输出是近似实时跟随原边电流，故如果选用电流传感器，在数显表头上显示出的值毕竟是一个不断跳动的值，不能反映支路电流的真实值；也失去了电流显示的意义。因此，要想完成实时显示排流电流的功能，必须使传感器的输出为一稳定值，且真正反映电流的真实值。在不改变其它电路的前提下，必须选用电流变送器。

电流变送器即是在电流传感器的基础上增加了真有效值电路或平均值电路，使输出保持稳定。对于标准直流电斩波形成的脉冲电流的检测，要求输出稳定电压的电流变送器。通过广泛的市场调研，目前我们拟选用LEM公司生产的电流变送器。

源自瑞士的LEM，是国际知名的跨国公司，是霍尔电量传感器领域的先驱和发明者，在业界以电流、电压传感器的行业开拓者及革新者的权威地位而著称。也正因于此，我们在两种型号的排流柜研制过程中皆选用其产品。LEM的传感器与排流柜一起经受了现场近两年的运行考验，装置目前运行状态良好。从而证明了其产品的优良性能和高可靠性的特点。