工控自动化技术文摘：LEM传感器在电梯驱动器中的应用

摘要：本文介绍了驱动器中电流传感器的方案，分析了传感器的类型、安装位置、目的和需求，并提供了相应传感器的类型和参数。最后给出了传感器的信号处理电路。

电梯行业是一个自上世纪90年代就开始飞速发展的行业。二十年以来，电梯技术更迭迅速，客户对电梯的安全、稳定、舒适性、价格、环境保护等方面提出了越来越高越来越多样化的要求，整个电梯产业正向着系统越来越稳定、运行越来越平稳、成本越来越低廉、控制越来越精确的方向发展。随着电力电子技术的迅猛发展，各类驱动器在电梯中应用越来越广泛。为确保电梯的安全性和舒适性，驱动器的保护和运行状态监测显得尤为重要。由于电梯可能被安装在世界各地，各个地方的环境各不相同，在不同环境下让驱动器能可靠的运行成为驱动器设计时考虑的重要方面，因此对驱动器的电压电流等物理量进行实时监测也成为电梯驱动器设计时必须考虑的一点。以下介绍一个驱动器为保护和精确控制设置而选择传感器的方案，到目前为止此方案运行很稳定。

从图1中可以看出，在驱动器中一共需要三个电流传感器，图1中三个椭圆环表示检测位置。其检测点A、点B和点C的作用不仅检测电机三相电流，还起到过流保护和输出短路保护功能。

设置在A点、B点和C点的电流传感器的选择需要根据电动机的电流大小，并且需要考虑电机启动或者发生异常时出现大电流时可以正常检测，不至于传感器饱和。三相电流的检测直接参与控制系统的电流环控制中，因此电流传感器的精度和响应时间是非常重要的参数，控制精度和响应时间不够直接会影响电梯的舒适性。通过对三相输出电流的检测值来计算过流保护点，从而保护整个驱动器。从以上各方面的考虑，我们选用了LEM公司的LA系列的电流传感器，75A逆变器可以选用LA 128-P电流传感器，该传感器是在国内生产的，从成本上非常有优势。LA128-P使用±15V双电源供电，可以测量125A电流，测量125A电流时输出125mA的电流，25℃时的误差为±0.5%，其响应时间被控制在了0.5μs之内，线性度在0.1%以内，操作温度为-40~85℃。LA 128-P是一个闭环传感器，体积小重量轻成本低，精度能满足使用需求。后续电电路如图2所示。

在图2中，根据电流传感器的转换率1：1000，考虑实际输出电流的大小，允许电流的最大值为110A，R1的值为45.4欧姆。对于3.3V供电的CPU，因此还需要电平转换电路，R2：R3=2：3，最后信号送给CPU。

根据功率模块的类型不同，电流传感的选型和使用数量也不同。选用IPM模块时，由于内部带有保护电路，因此电流传感器检测到的信号仅仅作为电流环的控制输入信号。在这种情况下，输出可以使用两相电流检测，另一项通过计算可以得出。但是选用IGBT模块时（不带内部保护的模块），保护电路就十分的重要，现在推出了很多带保护的光藕。其缺点是价格贵，电路很难做，电路布线不好就会产生误动作。在输出短路的情况下，利用软件来保护往往出现的情况是模块先坏，因此就需要硬件来进行保护。通过对三相电流传感器的检测，来直接封锁光藕的输入信号，从而关断IGBT模块，这样可以很好的起到保护作用。普通的开环传感器往往响应时间达不到要求，选用了LA128-P的闭环电流传感器，此方案已经通过了实验。

本方案选用的传感器均为LEM公司的产品。该公司在传感器行业遥遥领先，几乎处于一个半垄断的地位。LEM公司为全世界传感器市场提供了各种各样的传感器，被广泛应用于电力电子、机器人、电梯、医疗等行业，相比其他传感器公司的产品有技术领先成本低廉种类多样等优势。这是我们在本方案中选择LEM传感器的原因。目前本方案处于中试阶段。从使用的情况来看各个传感器工作良好，为系统可靠而良好运行提供了快速准确的电流信号。

Application of LEM Transducers In an Driver of an Elevator