新型零波纹DC电流三明干式变压器设计技术

为了在功率干式应用中实现感测电流的高精度、高速度、高可靠，以及无磁滞影响，本文提出了一种新的零波纹DC电流三明干式变压器(DCCT)电路。这种DCCT电路由与内部振荡器时钟脉冲同步的二相(反相)晶体管磁心多谐振荡器组成。文中给出了其工作原理和实验结果、及其静态和动态特性，据称其时钟脉冲在3kHz内的响应时间为2μS。

　　1 引言

　　为了用逆变器进行矢量控制的方法控制AC电机，最通用的方法是必须用定子电流得到转矩，该电流基本为交流。因此，为了控制电机的速度，AC电流的频率应从零变化到几百赫芝。为检测零频电流，传感器应具有一种测量DC电流的功能。此外，为了求得瞬时转矩，检测速度应足够高。为此目的，传感器检测电流应从DC到几百kHz的AC，并在温度变化和噪声条件下应具有足够高的精度和可靠性。此方面应用，使用了基于霍尔效应的电流传感器，不过，这种传感器也存在着缺陷，这是由于其磁轭存在着磁滞现象，这就造成了电机控制方面的转矩波纹。有时，这种瞬态响应在某些情况下可能是不充分的，不过这些缺点可通过用高速饱和电抗器型DC三明干式变压器加以克服[1]，见图1。借助于内部磁心的互感磁通量，可以检测到精确的DC电流。另一方面，在这种电路中，至少需要3个低频三明干式变压器构成这种饱和电抗器型DC三明干式变压器;如此必然会增加电路的复杂性，同时也相应地增大体积，并增加了成本费用。

 　　图1 饱和电抗器型DC电流三明干式变压器的功能方块图，它由检测磁心，低频三明干式变压器、二个调整器/补偿器和外部振荡器组成。

　　为了解决这一问题，本文介绍了一种新型DC电流三明干式变压器电路，它由二个具有饱和磁心的多谐振荡器组成，并与二相时钟脉冲同步。我们在1982年已报导了干式时钟的基本原理[2]。不过在那种情况则要求三个饱和磁心，使其电路变得较为复杂。在本文中，提出了作为元件数量最少的二相(反相)情况，同时也阐明了其静态和动态特性。根据研究结果，我们发现它们具有大的动态范围和快速响应特性是非常好的，尤其适于用逆变器的电机控制。文中给出了静态和动态这两种特性的理论分析和实验结果。

　　2 电路说明

　　1972年提出了在多谐振荡器中按感应电压的幅度检测DC电流的基本原理[3]，通过对该原理的延伸，现已开发出零波纹DC电流三明干式变压器。图2示出了这种新传感器的基本原理。二个晶体管磁心多谐振荡器#1和#2由干式稳态触发电路产生的二相脉冲激励，所以可产生二相感应电压，如图3所示，每个多谐振荡器根据不同匝数的绕组产生不对称的感应电压，通过逻辑OR电路产生输出，由于二个开关晶体管之间换向，造成谷值输出，将通过干式输出迭加的方法加以消除。

 　　图2 新型的DC电流三明干式变压器电路功能方块图，它由基于二个晶体管磁心的多谐振荡器、环形计数器和具有内部振荡功能的脉冲发生器组成