霍尔功率传感器研究和应用.pdf

1、 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 霍 尔 功 率 传 感 器 研 究 和 应 用 无 锡 机 床 厂 管 仁 伟 章 秋 平 为 提 高 机 床 生 产 效 率 和 控 制 技 术 水 平 实 现 机 床 快 速 趋 近 发 讯 间 隙 消 除 和 功 率 切 削 力 适 应 控 制 高 性 能 功 率 传 感 器 的 研 究 一 直 为 人 们 所 关 注 尤 其 是 进 入 年 代 后 随 着 微 电 子 技 术 的 发 展 和 机 床 控 制 系 统 的 迫

2、切 需 求 功 率 传 感 器 的 研 究 再 度 兴 起 霍 尔 功 率 传 感 器 是 利 用 霍 尔 元 件 作 为 敏 感 元 件 检 测 电 路 有 功 功 率 的 传 感 器 该 传 感 器 输 出 与 有 功 功 率 成 正 比 的 模 拟 电 压 具 有 灵 敏 度 高 线 性 度 好 快 速 响 应 抗 千 扰 能 力 强 主 电 流 隔 离 等 优 点 是 一 种 可 用 于 一机 床 快 速 趋 近 接 触 指 示 和 功 率 适 应 控 制 的 传 感 器 霍 尔 功 率 传 感 器 作 为 控 制 用 传 感 器 必 须 具 有 较 高 的 分 辨 率 良 好 的 线

3、 性 快 速 响 应 和 较 强 钓 抗 千 扰 能 力 研 究 资 料 表 明 电 机 负 载 率 从 时 电 流 改 变 多 功 率 因 数 改 变 外 有 功 功 率 变 化 多 电 流 电 压 从 按 功 率 波 动 率 归 一 相 位 角 波 动 率 为 电 流 波 动 率 为 孰 同 时 由 于 电 机 属 感 性 负 载 电 磁 场 千 扰 反 映 在 电 压 和 电 流 上 有 较 大 相 移 尤 其 是 高 频 千 扰 在 有 功 功 率 上 影 响 较 小 霍 尔 功 率 传 感 器 与 其 它 电 参 数 检 测 传 感 器 相 比 在 灵 敏 度 高 和 抗 干 扰 能

4、 力 强 方 面 的 优 点 是 明 显 的 一 霍 尔 功 率 传 感 器 的 基 本 原 理 霍 尔 功 率 传 感 器 是 利 用 霍 尔 元 件 的 乘 法 器 原 理 进 行 检 测 的 由 被 测 电 压 或 电 流 取 样 成 为 霍 尔 元 件 激 励 电 压 而 被 测 电 流 或 电 压 经 电 流 磁 场 变 换 环 节 转 换 成 霍 尔 元 件 环 境 磁 场 由 霍 尔 效 应 原 理 霍 尔 电 势 几 一 了 万 几 川 设 被 测 电 压 为 滋 耐 被 测 电 流 为 一 血 云 一 尹 尹 为 功 率 因 数 角 经 取 样 电 路 和 磁 路 得 了 主

5、 几 了 则 年 第 期 万 了 万 几 一 几 了 万 由 卜 班 心 耐 一 尹 尹 一 打 云 一 尹 滤 去 二 次 谐 波 交 流 分 量 了 砰 即 霍 尔 电 势 正 比 于 有 功 功 率 同 样 对 于 直 流 电 流 亦 可 证 明 霍 尔 电 势 正 比 于 直 流 电 功 率 霍 尔 功 率 传 感 器 的 检 测 原 理 图 如 图 所 示 核 翻 压 图 霍 尔 功 率 传 感 器 检 测 原 理 图 二 霍 尔 功 率 传 感 器 性 能 参 数 和 标 定 为 对 所 研 制 的 霍 尔 功 率 传 感 器 样 机 的 性 能 进 行 分 析 需 要 对 霍 尔

6、 功 率 传 感 器 样 机 的 性 能 进 行 测 试 标 定 测 试 标 定 系 统 框 图 见 图 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 姻 旦 恤 吏 鱼 越 妙 图 霍 尔 功 率 传 感 器 测 试 标 定 框 图 由 于 功 率 测 试 中 电 压 电 流 功 率 因 数 均 可 作 为 变 量 引 起 有 功 功 率 的 改 变 测 试 标 定 利 用 叼 电 表 校 验 台 可 分 别 调 整 功 率 源 的 电 压 电 流 功 率 因 数 的 功 能 对 霍 尔 功 率 传 感 器 的 灵 敏 度 和 线 性 度 进 行 定 标 而 其 中 电 流 作 为 参 变 量 的

7、 功 率 灵 敏 度 和 线 性 度 较 为 重 要 反 映 了 传 感 器 磁 路 和 霍 尔 元 件 的 犷 刀 刀 性 能 以 电 流 为 功 率 变 化 参 量 恒 定 电 压 和 功 率 因 数 不 变 传 感 器 功 率 灵 敏 度 和 线 性 度 标 定 结 果 见 表 及 图 以 电 压 为 功 率 变 化 参 量 恒 定 电 流 和 功 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 表 改 变 电 流 传 感 器 灵 敏 度 线 性 度 测 试 电电 流 值 盛

8、盛 功功 率 值 传传 感 器 输 出 场场 幼 电电 流 值 功功 率 值 习 习 工 了 传传 感 器 输 出 生 电电 流 值 功功 率 值 恤 土 传传 感 器 输 出 弋 忍 结结 论论 传 感 器 灵 敏 度 名 一 扮 非 线 性 误 差 占 一 却 以 功 率 因 数 为 功 率 变 化 参 量 电 压 和 电 流 不 变 传 感 器 功 率 灵 敏 度 和 线 性 度 标 定 结 果 见 表 及 图 表 改 变 功 率 因 数 灵 敏 度 线 性 度 测 试 功功 率 因 数数 功功 率 值 恤 传传 感 器 输 出 总 兮 结结 论论 传 感 器 灵 敏 度 名 妞 衫扔

9、居 口 乃 口 图 表 数 据 曲 线 率 因 数 不 变 传 感 器 功 率 灵 敏 度 和 线 性 度 标 定 结 果 见 表 及 图 表 分 改 变 电 压 传 感 器 员 敏 度 线 性 度 测 试 电电 压 值 功功 率 值 仁 传传 感 器 输 出 艺 电电 压 值 功功 率 值 传传 感 器 输 出 结结 论论 传 感 器 灵 敏 度 一 性 五 非 线线 性性性 误 差 占 下 万 七 二 二 一 以 众 耽 心 好 尹 图 表 数 据 曲 线 图 盛 农 数 据 曲 线 一 三 与 美 国 一 传 感 器 样 机 性 能 比 较 为 分 析 霍 尔 功 率 传 感 器 样 机

10、 性 能 与 美 国 一 型 功 率 传 感 器 作 同 步 比 对 试 验 其 静 态 精 度 与 动 态 响 应 的 比 对 仍 在 电 表 校 验 台 上 进 行 动 态 响 应 测 试 所 需 的 功 率 阶 跃 信 号 由 电 源 开 关 提 供 传 感 器 的 阶 跃 响 应 输 出 信 号 记 入 磁 带 记 录 仪 再 经 计 算 机 进 行 自 动 数 据 采 集 处 理 拷 贝 时 域 波 形 两 只 传 感 器 之 间 的 连 接 为 电 流 串 联 电 压 并 联 经 测 试 研 制 样 机 与 美 国 样 机 静 态 性 能 比 对 结 果 见 表 磨 床 与 磨 削

11、 1994 2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 表 样 机 静 态 性 能 和 精 度 对 比 一 览 静 态 精 度 和 性 能 非 线 性 误 差 店 头 知 我 器 助 斗 体电 主 抽 美 国 月 九 曰 研 钊 拜 机 样 机 名 称 正 女 组 尽 粉 电 夕 功 率 灵 敏 度 非 线 性 误 差 加 我 搜 制 电 龙 福 雀 哥 二 一 二 竺 华 理 擎 一 华 翼 卜 郑 样 机 卜 二 一 里 竺 竺 竺 生 卜 生 暨 二 卜 上 兰 生 二 竺 二 竺

12、 兰 二 竺 竺 一卜 几 一 二 里 生 止 竺 生 翌 竺 一研 制 样 机 卜 址 卜 缪 华 竺 尝 二 鳄 生 中 火 图 样 机 对 中 频 电 源 环 境 应 用 比 较 试 验 框 图 研 制 样 机 与 美 国 样 机 阶 跃 响 应 曲 线 和 响 应 时 间 常 数 比 较 见 图 诀诀 丫丫 宁 功 协 公 幼 口 比比 阿阿 一 一 丫 匆 功 颐 口 关 国 之 图 表 数 据 曲 线 图 样 机 对 功 率 阶 跃 信 号 响 应 按 指 数 回 归 方 法 得 美 国 样 机 的 响 应 时 间 常 数 研 制 样 机 的 响 应 时 间 常 数 二 吕 由 于

13、 上 述 试 验 均 为 扔 工 频 电 源 为 考 核 其 对 中 频 和 电 源 波 形 的 适 应 性 对 研 制 样 机 和 美 国 样 机 应 用 于 静 变 器 驱 动 电 主 轴 进 行 了 比 较 试 验 静 变 器 输 出 波 形 为 阶 梯 形 方 波 试 验 系 统 框 图 见 图 对 中 频 电 源 应 用 情 况 见 表 及 图 床 试 验 工 况 为 辅 助 速 度 灿 第 一 速 度 第 二 速 度 灿 先 用 美 国 样 机 调 整 好 机 床 再 用 研 制 样 机 替 换 同 时 用 美 国 样 机 同 步 监 测 两 只 传 感 器 的 输 出 同 时 记

14、 入 磁 带 机 由 微 型 计 算 机 拷 贝 时 域 波 形 见 图 同 时 分 别 用 美 国 功 率 传 感 器 和 自 行 研 制 功 率 传 感 器 控 制 机 床 各 磨 削 试 件 只 其 尺 寸 分 散 度 为 朴 和 邓 脚 十十 逛 一 一 一 堂 一 一 一 一 笙 一 巧 扔扔 一一 一 一 一 一 一 一 一 之 生 公 已 即即 表 样 机 对 中 频 电 源 应 用 比 较 塑 掣 鹦 竺 竺 土 竺 竺 巨 亚 巫 瞿 掣 鹦 一 兰 竺 二 翌 竺 竺 竺 竺 全 兰暑 缨 掣 一 翌 竺 二 竺 闷 坐 竺 竺 竺 二 竺 竖 巴 暨 巡 暨 二 王 灵

15、敏 度 误 差 最 大 相 对 误 差 只 只 以 机 床 应 用 实 例 和 比 较 应 用 机 床 为 无 锡 机 床 厂 根 据 引 进 技 术 生 产 的 工 内 圆 磨 年 第 期 图 机 床 一 个 控 制 循 环 的 样 机 输 出 波 形 四 结 语 霍 尔 功 率 传 感 器 是 一 种 有 功 功 率 检 测 传 感 器 与 其 它 电 参 数 检 测 传 感 器 在 机 床 接 触 发 讯 指 示 和 适 应 控 制 领 域 应 用 方 面 具 有 灵 敏 度 高 抗 干 扰 能 力 强 的 优 点 与 电 阻 网 络 和 硬 件 乘 法 器 构 成 的 功 率 传 感 器 相 比 具 有 主 电 流 隔 离 抗 过 载 能 力 强 的 优 点 随 着 高 性 能 霍 尔 功 率 传 感 器 的 研 究 成 功 和 在 机 床 上 的 应 用 将 为 机 床 提 高 生 产 效 率 和 控 制 技 术 水 平 实 现 和 技 术 创 造 了 良 好 的 条 件