电流电压转换器MAX472在异步电机软起动控制系统中的应用概要Word文档下载推荐.docx
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TM301.2∶TM343 文献标识码:
A 文章编号:
167326540（20070520024203
ApplicationofMAX472inSoftStartingControlSystem
forAsynchronousMotor
GENGDa2yong
（InformationScience&
EngineeringCollege,LiaoningInstituteofTechnology,Jinzhou121001,China
Abstract:
TheworkingprincipleandfunctionofMAX472wereintroduced.TheapplicationofMAX472insoftstartingcontrolsystemforasynchronousmotorwasemphaticallyintroduced.Theparameterscalculationwascarriedout.Theefficiencyandapplicabilityofthismethodwasdemonstratedbytestresults.
Keywords:
current2voltageconvertingchip;
asynchronousmotors;
softstarting
0 引 言
软起动控制旨在以降压限制电机起动电流,减小起动电流对电网的冲击,并达到节能的目的。
目前的软起动器大都以起动电流为对象进行闭环控制,为此电机线电流的准确采集至关重要。
因电流不能直接由A/D转换器转换,必须先将其转变成电压信号,然后转换成数字信号送入单片机系统处理。
将大电流信号转换为TTL电平常用的电流测量方法有两种:
（1电阻压降法。
即在被测电路中串入精密电阻,通过测量其端电压来获取电流的值。
该方法存在明显缺陷,要求采样电阻须足够小,否则会对被测电路产生影响而降低所测电流准确度;
但采样电阻又不可过小,否则会因采样电压太小而增加放大电路,从而增加测量电路的复杂性和误差来源。
（2互感器法。
即利用电磁感应原理测量电流大小的方法。
但当电流为非正弦波时,因电流互感器铁心为非线性元件,对不同频率谐波电流的传输特性不同,故此法将引起电流幅值和相位误差明显增加,从而降低测量的准确性[3]。
美国MAXIM公司生产的电流2电压转换器MAX472可克服常规电流检测方法的缺点,有很理想的响应时间、线性度、漂移等指标,且能适应电机软起动过程中非正弦大电流的测量影响。
经过验证和测试证明,能很好地满足异步电电动机软起动控制系统的要求。
本文介绍该芯片的工作原理及其在测试系统中的具体应用。
1 工作原理
1.1 MAX472的引脚图
MAX472引脚图如图1所示
。
图1 MAX472的引脚图
—
4
2
2007,34（5
控制与应用技术xEMCA
各引脚的功能为:
SHDN为关闭信号,正常操作时接地;
N.C.表示无内部连接;
RG1和RG2为增益电阻;
GND为地端或电源负端;
SIGN为集电极开路逻辑输出,低电平时表示Vsense（传感电阻的端电压为负,高电平时SIGN呈高阻态;
Vcc为MAX472的正电源端,连接传感电阻和增益电阻;
OUT为电流输出端,该电流的大小正比于流过传
感电阻的电流。
1.2 MAX472的工作原理
图2所示方框图内的部分是该芯片的内部结
构。
其中:
A1和A2是两个运算放大器,构成差动输入,可增强抗干扰能力,提高小电流信号的测量准确度;
Q1和Q2是两个三极管;
COMP是一个比较器;
Rsense是电流采样电阻;
管脚OUT通过电阻Rout接地。
方框外的元件参数用户可根据需要来设计
图2 MAX472的工作原理图
芯片工作原理阐述如下:
假定检测电流从左向右流过电流采样电阻Rsense,则运放A1工作,产生由Q1的发射极流出的电流IOUT,此时Q2截止。
根据运放的虚短概念,A1正输入端（+与负输入端（-的电位相同。
由于IOUT流经Q1和RG1（忽略极小的基极电流,所以得
Iout×
RG1=Isense×
Rsense
（1即 Iout=（Isense×
Rsense/RG1（2 则OUT端的输出电压
Vout=Iout×
Rout
（3 将式（2代入式（3,得
Vout=Rsense×
Rout×
Isense/RG1
（4
同理,如检测电流从右向左流过电流采样电阻Rsense,则运放A2工作,Q1截止,产生由Q2的
发射极流出的电流Iout。
Isense/RG2
（5 综合上述两种情况,得MAX472的输出电压方程为
Isense/RG
（6
式中:
Vout———期望的实际输出电压;
Rsense———电流采样电阻;
Rout———输出电阻;
Isense———所检测的实际电流。
增益电阻RG=RG1=RG2。
根据式（6,电压2电流转换的比例系数
P=Vout/Isnese=Rsense×
Rout/RG
（7 根据式（7,Rsense取较小的值,通过对Rout和
RG进行调节把P设置成一个合适的值。
对于小
电流,可以获得较大的输出测量电压Vout,而大电流也不会对电路的带载能力产生较大的影响。
另外,电路的参数具体计算要满足该芯片技术条件要求:
（1Vout小于Vcc-1.5V;
（2Iout小于等于1.5mA。
2 在软起动控制系统中的应用
2.1 软起动控制系统电路
MAX472在电机软起动控制系统中的具体应
用电路如图3所示
图3 软起动控制系统电路
该系统将三组反并联的晶闸管串接在电机的
三相电路上。
因三相平衡,只需检测一相电流即可。
图3中将Rsense串入C相,将其线电流大小转变成电压信号Vout,然后经A/D转换成数字信号送入单片机系统处理。
在电机起动过程中,根据检测到的电流信号来控制晶闸管触发角的大小,
52—
CA
使电机处于最佳起动过程。
2.2 MAX472参数计算
Rsense的选择比较重要,因为它影响电流测量的准确度,再通过调整RG1、RG2和Rout来确定P。
根据电机电流的变化范围,使得由P转换得到的Vout变为单片机可以处理的电平信号。
理想P的求得是一个试凑计算过程。
下面根据系统的要求计算电路的各项参数。
实际系统中电机的额定功率为3kW,额定电流IN为6.6A;
电机软起动中限定的起动电流为2IN,即13.2A,其峰值约为18.7A;
初选Rsense的阻值为0.01Ω。
转换电路必须首先满足峰值电流的测量,再考虑电机起动中实际电流有可能大于2IN,因此设峰值电流为18.7A,转换得到的Vout为4V,则
P=Vout/Isense=0.21
下面再计算Rout和RG1（=RG2。
由式（4得
Vout=0.187Rout/RG1（8所以Iout=Vout/Rout=0.187/RG1,即:
RG1=0.187/Iout
（9 根据前述要求,将Iout≤1.5mA代入式（9,得
RG1≥124.67Ω
选定RG=RG1=RG2=130Ω,则
Rout=P×
RG/Rsense=2730Ω。
选定ROUT为2.7k
Ω。
选定所有参数后,最后确定P=Rout×
Rout/RG≈0.21。
可见,此值与前面的设定值一致。
Rsense的压降最大为0.187V左右。
如此小的
压降不会对电路的带载能力产生较大的影响。
经过上述计算,可看出初选的Rsense值为0.01Ω还是比较合适的。
如果初选的值不合适,可以试用其它的值按上述的过程重新计算,直到获得较理想的P值。
3 试 验
在实验室以3kW笼型异步电机带动直流电机进行PI电流闭环控制的软起动试验。
给定初始触发角α0为100°
电机负载率为额定负载20%。
试验结果如图4所示。
整个起动过程,电机运行平稳,
并达到了限流
（a
软起动初期的相电流波形
（b
软起动中期的相电流波形
（c软起动后期的相电流波形
图4 软起动相电流试验波形
节能的目的。
4 结 语
从试验结果来看,电流2电压转换器MAX472
很好地实现了异步电机软起动控制系统中电流的测量,克服了常规电流检测方法的缺点,很好地满足了控制系统的精度和速度的要求,是较理想的一种电流2电压转换测量方案。
【参考文献】
[1] 王毅,赵凯歧,徐殿国.电机软起动控制系统中功
率因数角的研究[J].中国电机工程学报,2002,
22（8:
82287.
[2] GURKANZ,ISIKC,MUAMMERE.Softstartingof
largeinductionmotorsatconstantcurrentwithmini2mizedstartingtorquepulsation[J].IEEETransonIndAppl,2001,37（5:
61264.
[3] 王凤翔.交流电机的非正弦供电[M].北京:
机械
工业出版社,1997.
收稿日期:
2006210218
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