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篇1

【關(guān)鍵詞】 電力系統(tǒng) 電流傳感器 繼電保護(hù)

前言：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在電網(wǎng)的等級(jí)和壓力不端增大時(shí)，對(duì)與電網(wǎng)的繼電保護(hù)有了新的要求。在繼電保護(hù)中，要求對(duì)互感器具有較為敏捷的反應(yīng)速度。這樣才能將故障的數(shù)據(jù)信息真實(shí)的反映出來(lái)，進(jìn)而使得繼電保護(hù)裝置能在暫態(tài)過(guò)程中，做出正確的動(dòng)作。從目前技術(shù)的層面來(lái)看，電流傳感器能有效的應(yīng)對(duì)這樣的問(wèn)題。

一、電流傳感器簡(jiǎn)介

在電流傳感器不斷發(fā)展的過(guò)程中，第二代的電流傳感器在實(shí)際的應(yīng)用中較為廣泛。第二代的電流傳感器是一種三端口的電流型有源集成器件。與上一代相比，在其基礎(chǔ)之上，增加了緩沖器、電流鏡以及電流模等，通過(guò)新技術(shù)和就技術(shù)的有效融合，提高了動(dòng)態(tài)的范圍，同時(shí)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)的速度較高，功率較低等優(yōu)勢(shì)。所以，如若將會(huì)電流傳感器與其他電子器件進(jìn)行重新組合。則可以形成其他的電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電流器得到廣泛應(yīng)用，從而設(shè)計(jì)出性能較好的模擬電路。

二、電流傳感器在繼電保護(hù)中的可行性研究

在我國(guó)電力工業(yè)的不斷發(fā)展過(guò)程中，對(duì)電力系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。但傳統(tǒng)的傳感器在使用時(shí)，存在很多的問(wèn)題和不足之處。例如，以往使用的絕緣材料的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，并且體積也相對(duì)較大，成本也比較高。而電流傳感器的出現(xiàn)為改變這一現(xiàn)象提供了一定的技術(shù)支持。電流傳感器具有廣泛的使用前景，是電力技術(shù)未來(lái)發(fā)展的主要方向之一。電流傳感器在整個(gè)電力系統(tǒng)的監(jiān)控方面具有很大的作用，對(duì)于電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化化具有一定的影響。新研制出的傳感器克服了傳統(tǒng)傳感器質(zhì)量體積大、抗干擾能力弱等缺點(diǎn)，優(yōu)化電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，節(jié)約電力系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

在我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程中，電力運(yùn)行系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置也達(dá)到了微機(jī)化控制的要求，使繼電保護(hù)控制設(shè)備日趨小型化，這也要求了與其相關(guān)的設(shè)備接口要做出相應(yīng)的改變，以滿足繼電保護(hù)設(shè)備對(duì)于接口的要求。而電流傳感器正滿足上訴的要求，相較于其他的控制設(shè)備，電流傳感器具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。除了滿足基本的設(shè)備連接要求，其本身具有的良好兼容性、簡(jiǎn)便性等方面都要比傳統(tǒng)的設(shè)備更加的優(yōu)秀，并且更加的節(jié)約成本。而且利用電流傳感器進(jìn)行繼電保護(hù)滿足技術(shù)上的要求，可以進(jìn)行推廣和廣泛的使用。

三、電流傳感器在繼電保護(hù)中應(yīng)用

3.1電流傳感器和繼電保護(hù)接口

電流傳感器是電力系統(tǒng)中的檢測(cè)裝置，能將檢測(cè)到的電流信息，按照設(shè)定的方式將這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳送，進(jìn)而滿足對(duì)電力系統(tǒng)中，電流信息的存儲(chǔ)、顯示、記錄以及控制的需求。在應(yīng)用到繼電保護(hù)中，電流傳感器不僅是提供光信號(hào)和電信號(hào)。同時(shí)能將光信號(hào)和電信號(hào)進(jìn)行有效的結(jié)合[1]。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，新型的電流傳感器增加了輸出端口，在原有技術(shù)的基礎(chǔ)之上，增加了電子模塊，這樣的方式有利于拓展繼電保護(hù)的應(yīng)用和推廣。同時(shí)，還減輕了電流傳輸器的自身的質(zhì)量，增強(qiáng)了使用的效率。

3.2電流傳感器對(duì)繼電保護(hù)的影響

電流傳感器對(duì)于繼電保護(hù)產(chǎn)生的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，其一是，促成了電路保護(hù)方面的探討?，F(xiàn)今在我國(guó)電器市場(chǎng)中，關(guān)于繼電保護(hù)的商品有較多，其各自的工作原理也具有多樣化，最基本的工作原理就是濾波。這樣就會(huì)產(chǎn)生延遲，對(duì)電力資源的消耗極大。因此，為了保障電力系統(tǒng)中電流的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就要對(duì)故障進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的分析，對(duì)電路的高速運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行保護(hù)。其二是電流傳感器能提高對(duì)繼電保護(hù)的可靠性[2]。以往的電流傳感器在使用的過(guò)程中，基于其自身的局限性，很多情況下沒(méi)能使繼電保護(hù)作出正確的動(dòng)作，這就產(chǎn)生了不平衡。而新型的電流傳感器的容量較大，能對(duì)電流大規(guī)模的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行保護(hù)，這就在很大的程度上提高了繼電保護(hù)的可靠性。

四、結(jié)論

在電力系統(tǒng)中，電流感應(yīng)器能對(duì)電流屬性進(jìn)行感知，并對(duì)具有特殊性的電流狀況反饋給電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)中。通過(guò)本文的論述得知，在第一代的電流傳感器對(duì)繼電保護(hù)的中，還存在一定的問(wèn)題，而第二代的電流傳感器能彌補(bǔ)其中的不足。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電流傳感器對(duì)電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)起到重要的推動(dòng)作用。

參 考 文 獻(xiàn)

篇2

關(guān)鍵詞：漏電流傳感器；檢測(cè)精度；數(shù)字化處理。

中圖分類號(hào)：TP334 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）27-0245-03

Abstract： n this paper， a new type of digital leakage current sensor based on STM32 platform is developed. It is in a high precision simulation based on leakage current sensor by digitization and improvement， using CAN bus for data communication， real-time display clear， has the ability to meet the independent and comprehensive treatment of treatment with multiple other the same sensor， accurate detection， response fast， safe and reliable data communication lines. Is a kind of current advanced digital sensor for leakage current.

Key words： Leakage current sensor； detection accuracy； digital processing.

鐵路電氣化的普及，電氣設(shè)備使用過(guò)程中的電氣安全問(wèn)題也越來(lái)越多，主要體現(xiàn)在電氣設(shè)備的絕緣特性與漏電檢測(cè)上。為了設(shè)備的安全使用，必須執(zhí)行嚴(yán)格的絕緣和漏電的技術(shù)要求。從而避免因?yàn)榻^緣不過(guò)關(guān)或者漏電而引起安全事故。本文采用STM32平臺(tái)，利用CAN總線通訊，研制了一款新型數(shù)字化漏電流傳感器。相比于之前的模擬傳感器，本次設(shè)計(jì)采用數(shù)字化設(shè)計(jì)，通訊利用CAN總線，顯示實(shí)時(shí)清晰，具有獨(dú)立處理和與其他多個(gè)同樣的傳感器進(jìn)行配合綜合處理的能力，經(jīng)過(guò)軟硬件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，本傳感器檢測(cè)精度高、檢測(cè)快速，錯(cuò)誤率低。具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

嵌入式系統(tǒng)漏電流傳感器在機(jī)車(chē)中為實(shí)現(xiàn)對(duì)漏電流的檢測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其最主要特征是能快速、準(zhǔn)確檢測(cè)和轉(zhuǎn)換，傳遞出檢測(cè)的數(shù)字信息，供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析處理。國(guó)外嵌入式系統(tǒng)傳感器應(yīng)用較早，技術(shù)較為成熟，但由于傳感器應(yīng)用廣，要求各異，市場(chǎng)需求旺盛?；赟TM32平臺(tái)的CAN總線車(chē)載式漏電流傳感器的研制就是這樣背景產(chǎn)生的。

1 系統(tǒng)原理

其系統(tǒng)的原理圖圖如圖1所示。

由圖可以看出多個(gè)基于STM32平臺(tái)的CAN總線漏電流檢測(cè)數(shù)字傳感器通過(guò)CAN總線連接，通信線串接在一起，極大地減少線數(shù)；同時(shí)A/D轉(zhuǎn)換在STM32處理器內(nèi)部，減少傳感器硬件內(nèi)部的分塊。

基于STM32平臺(tái)的CAN總線漏電流檢測(cè)數(shù)字傳感器主要檢測(cè)參數(shù)：檢測(cè)漏電流的范圍是 0～300mA ，檢測(cè)精度為1% ，線性度為1%。其系統(tǒng)整體接線設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)STM32單片機(jī)芯片的使用，熟悉了CORTEX-M3內(nèi)核的處理器， ARM Cortex-M3是一種基于ARM7v架構(gòu)的最新ARM嵌入式內(nèi)核，它采用哈佛結(jié)構(gòu)，使用分離的指令和數(shù)據(jù)總線（馮諾伊曼結(jié)構(gòu)下，數(shù)據(jù)和指令共用一條總線）。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，哈佛結(jié)構(gòu)在物理上更為復(fù)雜，但是處理速度明顯加快。根據(jù)摩爾定理，復(fù)雜性并不是一件非常重要的事，而吞吐量的增加卻極具價(jià)值。除了使用哈佛結(jié)構(gòu)， Cortex-M3 還具有其他顯著的優(yōu)點(diǎn)：具有更小的基礎(chǔ)內(nèi)核，價(jià)格更低，速度更快。與內(nèi)核集成在一起的是一些系統(tǒng)外設(shè)，如中斷控制器、總線矩陣、調(diào)試功能模塊，而這些外設(shè)通常都是由芯片制造商增加的。 Cortex-M3 還集成了睡眠模式和可選的完整的八區(qū)域存儲(chǔ)器保護(hù)單元。它采用 THUMB-2指令集，最大限度降低了匯編器使用率。

系統(tǒng)采用CAN通訊的方式，CAN 的高性能和可靠性已被認(rèn)同，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面?，F(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

漏電流測(cè)試儀前期購(gòu)買(mǎi)帶CAN總線接口的STM32開(kāi)發(fā)板，這樣節(jié)約開(kāi)發(fā)周期，和降低前期的開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。在開(kāi)發(fā)板上調(diào)通CAN通訊之后，再根據(jù)模擬量傳感器的實(shí)際大小，加裝一個(gè)小的數(shù)據(jù)處理單元。完成模擬量采集和CAN通訊。

整個(gè)通訊框架由主機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)各個(gè)子模塊進(jìn)行輪詢。每個(gè)子模塊有其單獨(dú)的通訊地址，保證數(shù)據(jù)不沖突。采用CAN總線進(jìn)行信息傳遞避免了導(dǎo)線過(guò)多而帶來(lái)的故障。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目后期測(cè)試軟件，采用成熟穩(wěn)定的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)，結(jié)合電力機(jī)車(chē)行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用和實(shí)際使用過(guò)程中得到的反饋意見(jiàn)，不斷完善功能，操作方便簡(jiǎn)單，功能完備。軟件架構(gòu)設(shè)想，如圖2所示。

4 裝置與實(shí)驗(yàn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一臺(tái)裝置主機(jī)、多個(gè)數(shù)字傳感器及相關(guān)電纜組成。

裝置主機(jī)：由DC110V電源電路 、液晶顯示屏、主控制板、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存單元及人機(jī)界面等組成，如圖4所示。

實(shí)驗(yàn)流程：

A、主從機(jī)和漏電流傳感器都相應(yīng)的接好電源接口和CAN通訊接口。

B、取一組待測(cè)漏電流的線，把正電流那根線按漏電流傳感器指示的方向穿過(guò)，在串入電流表，接入負(fù)載（適當(dāng)接地以模擬漏電實(shí)驗(yàn)）后再負(fù)線穿過(guò)漏電流傳感器返回。

C、啟動(dòng)電源和模擬負(fù)載及電流表，查看電流表的數(shù)據(jù)和漏電流檢測(cè)裝置的顯示屏數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比即可看出當(dāng)前實(shí)際的漏電流值。至此實(shí)驗(yàn)完成。

如：測(cè)量實(shí)驗(yàn)記錄如表1所示。

5 結(jié)論

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的數(shù)字漏電流傳感器經(jīng)過(guò)原理分析，硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)，然后經(jīng)過(guò)實(shí)際的漏電流檢測(cè)，數(shù)據(jù)表明，檢測(cè)準(zhǔn)備，精度高，檢測(cè)方便，該數(shù)字式漏電流傳感器具有良好的應(yīng)用推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 袁開(kāi)鴻.魏麗君.唐東梅.基于STM32平臺(tái)的CAN總線車(chē)載式漏電流數(shù)字傳感器[J].傳感器與微系統(tǒng)，2013，33（3）：118-120.

[3] 唐亞平.魏麗君.張敏三.機(jī)車(chē)車(chē)載漏電流數(shù)字傳感器研究與應(yīng)用[J].傳感器與微系統(tǒng)，2014，33（12）：45-47.

[4] 陳志旺.STM32嵌入式微控制器原理，應(yīng)用技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2012.

篇3

關(guān)鍵詞：光伏水泵系統(tǒng)；直流無(wú)刷電機(jī)；反電勢(shì)；過(guò)零點(diǎn)識(shí)別電路；三段式起動(dòng)

引言

近年來(lái)，隨著電力電子器件及控制理論的迅速發(fā)展，永磁直流無(wú)刷電機(jī)以其高效性，良好的調(diào)速性，易于維護(hù)性而得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的永磁直流無(wú)刷電機(jī)往往采用位置傳感器來(lái)確定轉(zhuǎn)子的位置，這不僅增大了電機(jī)的安裝體積，增加了成本，而且降低了電機(jī)的可靠性。目前，無(wú)傳感器直流無(wú)刷電機(jī)一般采用三段式起動(dòng)方式，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩在開(kāi)始起動(dòng)時(shí)比較小，并且有脈動(dòng)，對(duì)于有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求的系統(tǒng)存在著局限性，而在中小型太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩是隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加的，不計(jì)摩擦力，在靜止時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為零，所以，直流無(wú)刷電機(jī)可以應(yīng)用于光伏水泵系統(tǒng)，并且整個(gè)系統(tǒng)是直流的，無(wú)須逆變，那么，在光伏水泵系統(tǒng)中應(yīng)用直流無(wú)刷電機(jī)，對(duì)于提高系統(tǒng)效率,簡(jiǎn)化系統(tǒng)裝置就具有重大的意義。

1光伏水泵系統(tǒng)簡(jiǎn)介

光伏水泵系統(tǒng)由光伏陣列，控制器，電機(jī)，水泵4部分組成。光伏陣列由許多太陽(yáng)電池串并聯(lián)構(gòu)成，直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電能。目前所用的太陽(yáng)電池都為硅太陽(yáng)電池，包括單晶硅、多晶硅及非晶硅太陽(yáng)電池。由于光伏陣列的輸出伏－安特性曲線具有強(qiáng)烈的非線性，而且和太陽(yáng)輻照度、環(huán)境溫度、陰、晴、雨、霧等氣象條件有密切關(guān)系,所以，如果要使光伏水泵系統(tǒng)工作在比較理想的工況，就需要用控制器去調(diào)節(jié)、控制整個(gè)系統(tǒng)。電機(jī)是用來(lái)驅(qū)動(dòng)水泵的，由于電機(jī)的功率因數(shù)及電壓等級(jí)在很大程度上受到太陽(yáng)電池陣列的電壓等級(jí)和功率等級(jí)的制約，因此，對(duì)水泵揚(yáng)程、流量的要求被反映到電機(jī)上，往往在兼顧陣列結(jié)構(gòu)的條件下專門(mén)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于要求流量小、揚(yáng)程高的用戶，宜選用容積式水泵；對(duì)于需要流量較大，但揚(yáng)程卻較低的用戶，一般宜采用自吸式水泵。

2單片機(jī)M68HC908JK3ECP介紹

這是Motorola公司的8位單片機(jī)家族中的成員之一，同樣具有高性能，低成本的優(yōu)點(diǎn)。它內(nèi)嵌4k閃速存儲(chǔ)器FLASH，128字節(jié)RAM；具有10個(gè)通道的8位精度ADC模塊，15個(gè)I/O端口；時(shí)鐘模塊具有輸入捕捉，輸出比較及脈寬調(diào)制等功能，能滿足系統(tǒng)要求。

3無(wú)傳感器直流無(wú)刷電機(jī)控制原理

無(wú)刷電機(jī)的定子為三相對(duì)稱繞組，采用兩相通電方式時(shí)控制電路按照一定的順序向定子的兩相通入直流電流，產(chǎn)生定子磁勢(shì)Fa；轉(zhuǎn)子為永磁材料，產(chǎn)生磁勢(shì)Ff，通過(guò)兩者的相互作用，可以產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T=FaFf|sinθ|，顯然，當(dāng)θ=60°～120°時(shí)，平均電磁轉(zhuǎn)矩最大。故檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁勢(shì)位置時(shí)，當(dāng)定轉(zhuǎn)子磁勢(shì)夾角為60°時(shí)，三相繞組中的某兩相導(dǎo)通，轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)，其中一相的功率管關(guān)斷，另一相中的功率管導(dǎo)通。這樣，保證定轉(zhuǎn)子磁勢(shì)夾角為60°～120°，達(dá)到轉(zhuǎn)矩最大的目的。由于每次轉(zhuǎn)過(guò)60°只關(guān)斷一個(gè)功率管，故每個(gè)功率管導(dǎo)通角度為120°，這種方式為120°導(dǎo)通方式。

主電路采用三相全控橋，如圖1所示。圖2為三相6拍工作方式下典型的相電壓反電勢(shì)波形圖。由圖2我們可以清楚地看到，在該相懸空狀態(tài)（過(guò)零點(diǎn)前后30°區(qū)域）下，繞組感應(yīng)反電勢(shì)按正弦規(guī)律變化，平頂部分為繞組通電激勵(lì)時(shí)逆變換相主電路電壓鉗位引起的。換相點(diǎn)發(fā)生在過(guò)零點(diǎn)后30°，使用反電勢(shì)法來(lái)實(shí)現(xiàn)電子換相，就是在過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路檢測(cè)到過(guò)零點(diǎn)后30°進(jìn)行換相。三相6拍工作方式下，導(dǎo)通次序?yàn)镾1，S2－S2，S3－S3，S4－S4，S5－S5，S6－S6，S1－S1，S2。基于反電勢(shì)的電子換相方法有多種，如“1/2母線電壓比較法”、“端電壓比較法”等，但這些測(cè)量方法都存在抗干擾能力弱的問(wèn)題，特別是在PWM調(diào)制情況下，測(cè)量時(shí)必須采取專門(mén)措施避開(kāi)或抑制干擾，增加了控制電路的復(fù)雜性，并且可能產(chǎn)生換相滯后。采用“虛擬中點(diǎn)法”可以解決以上問(wèn)題，并且在PWM調(diào)制情況下，其開(kāi)關(guān)噪聲不會(huì)影響相繞組的過(guò)零測(cè)量，檢測(cè)電路也較簡(jiǎn)單。

在靜止或低速狀態(tài)下反電勢(shì)值為0或很小，無(wú)法用反電勢(shì)法來(lái)判定轉(zhuǎn)子的位置，通常采用三段式起動(dòng)方式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，即先按他控式同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)從靜止開(kāi)始加速，當(dāng)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速時(shí)再切換到反電勢(shì)法控制狀態(tài)，包括轉(zhuǎn)子定位，步進(jìn)起動(dòng)和自由切換三個(gè)階段。轉(zhuǎn)子定位時(shí)首先導(dǎo)通兩個(gè)功率管，一般來(lái)說(shuō)先導(dǎo)通S6及S1，一定時(shí)間后就完成轉(zhuǎn)子的初始定位。步進(jìn)起動(dòng)時(shí)從初始位置開(kāi)始，按前面的導(dǎo)通次序依次導(dǎo)通各功率管，但導(dǎo)通時(shí)間按一定規(guī)律遞減，以達(dá)到提速的目的。步進(jìn)起動(dòng)結(jié)束后進(jìn)行自由切換，保證換相的正確性，同時(shí)，PWM斬波使直流側(cè)電壓逐漸加到主電路上，使無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速按控制要求加速，相當(dāng)于電機(jī)轉(zhuǎn)速的軟起動(dòng)過(guò)程，這樣就避免了電機(jī)在起動(dòng)初期會(huì)產(chǎn)生大電流，減少了對(duì)主電路的沖擊，延長(zhǎng)了功率管的壽命。

4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)硬件電路由主電路、驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路、采樣電路、各種保護(hù)電路組成。過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路檢測(cè)到過(guò)零信號(hào)，并把過(guò)零信號(hào)送到JK3單片機(jī)的捕捉口，JK3單片機(jī)接收到過(guò)零信號(hào)，由軟件計(jì)算出延遲時(shí)間，并在延遲時(shí)間到后發(fā)出換相脈沖信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)信號(hào)去驅(qū)動(dòng)各功率管，這樣就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)直流無(wú)刷電機(jī)的控制。保護(hù)電路主要有過(guò)電壓充電保護(hù)，低水位保護(hù)。

系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，包括初始化模塊，PWM中斷模塊，捕捉中斷模塊，采樣保護(hù)模塊。PWM中斷模塊實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷電機(jī)的步進(jìn)起動(dòng)，自由切換運(yùn)行。PWM中斷模塊的流程圖如圖3所示。

初始化模塊主要完成程序所用變量的初始化，PWM中斷初始化，捕捉中斷初始化，發(fā)初始定位脈沖；捕捉中斷完成反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)的捕捉及換相周期的確定；采樣保護(hù)模塊主要用來(lái)采集直流側(cè)電壓和電流，以及判定和處理故障。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，換相時(shí)刻的準(zhǔn)確性和相位跟蹤的快速性對(duì)電機(jī)控制的性能影響極大，電子開(kāi)關(guān)的準(zhǔn)確換相點(diǎn)每次都在該相不激勵(lì)繞組的反電勢(shì)過(guò)零后30°的電角度位置，由于電機(jī)的運(yùn)行是變速運(yùn)行，換相周期是變化的，所以并不能準(zhǔn)確確定延遲30°電角度的換相時(shí)間，只能根據(jù)前若干個(gè)換相周期的變化趨勢(shì)，對(duì)該次換相時(shí)刻進(jìn)行合理有效的濾波和預(yù)估，有數(shù)字濾波和鎖相跟蹤兩種方式。

圖4為系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)測(cè)得的線電壓波形，毛刺部分是由PWM斬波和換相引起的。從圖中可以看出，電壓波形比較接近于理想情況，說(shuō)明換相點(diǎn)準(zhǔn)確，從而驗(yàn)證了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)控制思想是正確的。

篇4

關(guān)鍵詞：光纖光學(xué)；光學(xué)電流傳感器；超磁致伸縮材料；光纖光柵

1 引言

與傳統(tǒng)的電磁式電流傳感器相比，光學(xué)電流傳感器具有抗電磁干擾能力強(qiáng)，絕緣性強(qiáng)、頻帶寬和動(dòng)態(tài)范圍大等特點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注。其中，將GMM與FBG結(jié)合作為傳感器對(duì)電流進(jìn)行檢測(cè)的方案具有線性度好，可遠(yuǎn)程操控等優(yōu)點(diǎn)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值[1-4]。本文設(shè)計(jì)了一種GMM-FBG結(jié)構(gòu)的電流傳感器，利用MI對(duì)FBG波長(zhǎng)信息進(jìn)行解調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電流信號(hào)的檢測(cè)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳感實(shí)驗(yàn)裝置由寬帶光源ASE、傳感系統(tǒng)、解調(diào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，如圖1（1）所示。ASE平坦區(qū)波長(zhǎng)范圍為1535nm～1565nm。匯流排作為激勵(lì)源，硅鋼片對(duì)磁場(chǎng)回路進(jìn)行限制。為避免GMM發(fā)生倍頻且工作在線性區(qū)，核心傳感部件中加入可提供直流偏置磁場(chǎng)的永磁體。如圖1（2）所示， FBG通過(guò)永磁體中的光纖毛細(xì)管埋入GMM中，兩端用環(huán)氧樹(shù)脂膠將FBG與傳感基座固定，避免核心傳感部件的封裝會(huì)對(duì)FBG柵區(qū)產(chǎn)生影響。解調(diào)部分的MI則由一個(gè)2×2單模光纖耦合器與微位移器構(gòu)成。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

將交流電流的幅值從100A到2000A逐漸增大，從圖2可知PD輸出的電壓信號(hào)和待測(cè)電流幅值進(jìn)行線性擬合后，得到線性相關(guān)性為99.91% 。

由于以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均建立在系統(tǒng)不受周?chē)h(huán)境溫度影響的基礎(chǔ)上，因此在下一步工作中，我們將增加一個(gè)參考的光纖光柵抵消溫度的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

在本文中，設(shè)計(jì)了一種基于GMM-FBG結(jié)構(gòu)的便于封裝的光纖電流傳感器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在電流幅值為100A ～2000A時(shí)，傳感器輸出信號(hào)值與被測(cè)交流電間成線性關(guān)系。該電流傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于封裝，并具有成本低，方便實(shí)現(xiàn)與調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]Klaus Bohnert， Philippe Gabus， Jürgen Nehring， et al. Fiber-Optic Current Sensor for Electro-winning of Metals[J].Journal of Lightwave Technology， 2007，25（11）：3602-3609.

[3]劉杰，趙洪，王鵬.基于DFB激光器解調(diào)技術(shù)的光學(xué)電流互感器[J].光電子-激光，2011，22（12）：1789-1792.

篇5

【關(guān)鍵詞】新型電流電壓 傳感器技術(shù) 應(yīng)用

變電站是電力行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中重要組成部分，其在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中主要通過(guò)微處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的進(jìn)行，只有這樣才能保證變電站在運(yùn)行過(guò)程中滿足一些二次設(shè)備合理、有效運(yùn)行而提出的一種模式。隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平逐漸提高，電力行業(yè)發(fā)展迅速，這對(duì)于變電站自動(dòng)化管理來(lái)說(shuō)提供了很大的幫助。現(xiàn)階段，我國(guó)變電站在發(fā)展過(guò)程中主要以模塊管理的形式進(jìn)行發(fā)展，并對(duì)其中的核心危機(jī)繼電保護(hù)的機(jī)箱總線到單板總線進(jìn)行合理管理，只有這樣才能保證變電站運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性、安全性，并保證其在傳感技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。

一、電壓電流互感器在電力系統(tǒng)中的作用

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，為電力行業(yè)中的繼電保護(hù)和變電站自動(dòng)化的發(fā)展提供了很大的幫助，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展將變電站以自動(dòng)化的形勢(shì)發(fā)展下去，并將其中的電力設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新、完善，尤其是新型的電流電壓傳感器的出現(xiàn)，對(duì)于變電站自動(dòng)化技術(shù)與繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展提供了很大的幫助。

電力行業(yè)是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著非常重要的地位]。隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，對(duì)于電力的使用需求也越來(lái)越高，電力系統(tǒng)中的額定電壓和額定電流都在逐漸提升，而原有的電壓電流傳感器已經(jīng)不能跟上社會(huì)發(fā)展的腳步，滿足社會(huì)的需求，只有將其不斷的創(chuàng)新、完善才能從根本上解決這一問(wèn)題，改變這一現(xiàn)狀就應(yīng)該將現(xiàn)有的傳感器進(jìn)行創(chuàng)新、完善，產(chǎn)生全新的高壓設(shè)備，而電壓電流互感器就是高壓設(shè)備中的一種。

二、光纖電流電壓傳感器技術(shù)的應(yīng)用

光纖電流電壓傳感器是一種全新的傳感技術(shù)，在其發(fā)展初期，主要通過(guò)一些空間光路或者玻璃棒的形式進(jìn)行傳播，并將其安裝在220kV的電網(wǎng)上進(jìn)行傳播。在其傳播過(guò)程中還可以有效的將高壓電流測(cè)量裝置中的信息體現(xiàn)出來(lái)，只有這樣才能方便人們操作。隨著社會(huì)不斷發(fā)展，光纖技術(shù)越來(lái)越成熟，光纖技術(shù)在電壓電流傳感器中的應(yīng)用主要通過(guò)連接的形式節(jié)能型操作，并通過(guò)發(fā)電機(jī)組的電流裝置將其中的電流進(jìn)行測(cè)量。而近年來(lái)，光纖電壓電流傳感器技術(shù)在運(yùn)行過(guò)程中主要以一些具有一定物質(zhì)基礎(chǔ)的產(chǎn)品進(jìn)行奠定，尤其是光電晶體的發(fā)展，使我國(guó)的電流電壓傳感器技術(shù)水平逐漸提升，并為該技術(shù)提供了對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵敏感元件，并通過(guò)晶體的形式進(jìn)行操作，從而保證電流電壓傳感器的運(yùn)行安全。另外，光纖電流電壓互感器在運(yùn)行過(guò)程中的主要優(yōu)點(diǎn)有絕緣性、成本低、低危險(xiǎn)等特點(diǎn)，可以在變電站中得到廣泛的應(yīng)用。

光纖電流電流互感器在運(yùn)行過(guò)程中主要通過(guò)一些常規(guī)的電磁式CT在原有的傳感器中進(jìn)行操作，而電磁式CT利用電磁的耦合性質(zhì)進(jìn)行操作，只有這樣才能形成一個(gè)全新的正比電流，并將其中的信號(hào)能源應(yīng)用在對(duì)應(yīng)的電流中。現(xiàn)階段，光纖電流電壓傳感器在運(yùn)行時(shí)其中的光纖電流互感器主要通過(guò)二次信號(hào)的形式將其中的源以一個(gè)獨(dú)立的形式體現(xiàn)出來(lái)，從而保證電流電壓傳感器的運(yùn)行安全。另外，對(duì)于一些包含多種原理的傳感器來(lái)說(shuō)，在其運(yùn)行過(guò)程中主要通過(guò)一些指定的OCT安培定律進(jìn)行操作，并利用Faraday光磁效應(yīng)運(yùn)行，只有這樣才能將其中的測(cè)量圍繞電流中的光學(xué)環(huán)路內(nèi)磁場(chǎng)以一個(gè)全新的形式體現(xiàn)出來(lái)。

三、組合式電流電壓傳感器技術(shù)的應(yīng)用

組合式電流電壓傳感器是一種具有一定的抗阻式的分浩鰨其主要通過(guò)一些線圈和繞組制造，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可以有效的提高傳感器的整體傳播效率與準(zhǔn)確性。如果組合式電流電壓傳感器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)一些不確定的來(lái)源，其主要原因是：溫度變化、搭配出錯(cuò)、受其他電流影響、初級(jí)導(dǎo)體的非無(wú)限長(zhǎng)度等問(wèn)題。要想從根本上解決這些問(wèn)題，保證在組合式電流電壓傳感器的運(yùn)行安全就應(yīng)該利用一些體積較小的物理溫度系數(shù)的特殊材料將其中的穩(wěn)定進(jìn)行降低，只有這樣才能保證該溫度達(dá)到了制定的傳播問(wèn)題；當(dāng)傳感器裝配出錯(cuò)時(shí)，可以通過(guò)一些機(jī)械的安裝的形式進(jìn)行處理，并將傳感器中的電流轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)的設(shè)備中，從而減少裝置出錯(cuò)的現(xiàn)象發(fā)生；串?dāng)_，當(dāng)其中的電流測(cè)量數(shù)值較少時(shí)，可以通過(guò)傳感器中的設(shè)計(jì)方式將其中的數(shù)值進(jìn)行縮小，只有這樣才能保證傳感器在運(yùn)行過(guò)程中防止出現(xiàn)一些干擾的現(xiàn)象發(fā)生。組合式電流電壓傳感器在運(yùn)行過(guò)程中主要有準(zhǔn)確的高、兼容性強(qiáng)、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，可以在變電站自動(dòng)化中得到廣泛的應(yīng)用。

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，需要根據(jù)其運(yùn)行現(xiàn)狀制定對(duì)應(yīng)的電流電壓傳感器制定出對(duì)應(yīng)的運(yùn)行設(shè)計(jì)方案，只有這樣才能保證電流電壓傳感器在運(yùn)行過(guò)程中的安全性、穩(wěn)定性。本文對(duì)新型電流電壓傳感器技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究，文中還存在著一定的不足，希望我國(guó)專業(yè)技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)其的研究。

參考文獻(xiàn)：

篇6

電控汽車(chē)的電能管理系統(tǒng)實(shí)際上包括上游和下游2個(gè)部分。其中，上游部分對(duì)汽車(chē)電源設(shè)備(包括發(fā)電機(jī)和蓄電池)的輸出進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，下游部分則是指對(duì)用電設(shè)備的棄用和集中控制。

一、車(chē)載電能管理系統(tǒng)的工作原理

車(chē)載電能管理系統(tǒng)是利用汽車(chē)原有的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)、車(chē)身控制模塊(BCM)和儀表控制模塊等，再通過(guò)車(chē)載局域網(wǎng)絡(luò)這一平臺(tái)，形成一個(gè)電源閉環(huán)控制系統(tǒng)，并由網(wǎng)關(guān)指揮，從而實(shí)現(xiàn)智能供電和節(jié)能功能。

車(chē)載電能管理系統(tǒng)具有以下主要功能：

(1)全面監(jiān)控蓄電池的性能參數(shù)，包括放電電流(I)、端電壓(V)、電解液溫度(T)、電容量以及充電電流等。

(2)對(duì)用電負(fù)荷采取分級(jí)放電管理方式。適時(shí)關(guān)閉可以暫時(shí)停用的舒適系統(tǒng)(如空調(diào))的用電，保證蓄電池至少具備啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的電容量，滿足車(chē)輛急加速工況的需求，從而提高整車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性。

(3)當(dāng)蓄電池的輸出電壓較低時(shí)，適當(dāng)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)高效、即時(shí)控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓。

(4)在不縮短蓄電池使用壽命的前提下，根據(jù)蓄電池的充電狀態(tài)和電解液溫度，控制發(fā)電機(jī)合理的充電電流，實(shí)現(xiàn)蓄電池的快速充電。

(5)有的車(chē)載電能管理系統(tǒng)還用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)／停止系統(tǒng)。如果蓄電池的SOC(荷電狀態(tài))值顯示蓄電池的電量不足，使發(fā)動(dòng)機(jī)的智能啟動(dòng)／停止系統(tǒng)暫時(shí)不工作。

(6)在儀表盤(pán)上即時(shí)顯示對(duì)電源(蓄電池和發(fā)電機(jī))系統(tǒng)的診斷和監(jiān)控信息，以提醒相關(guān)人員注意。

車(chē)載電能管理系統(tǒng)的節(jié)能控制，是基于汽車(chē)上所有用電器同時(shí)運(yùn)行的情況偶然才會(huì)發(fā)生，因此電源設(shè)備的功率設(shè)計(jì)可以取平均載荷而不是最大載荷，這樣設(shè)計(jì)能夠顯著地提高汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性，并減小汽車(chē)的整備質(zhì)量。

當(dāng)車(chē)載電能管理系統(tǒng)檢測(cè)到蓄電池的容量小于一定值時(shí)，系統(tǒng)將采取“棄用集中控制”方式，首先考慮那些關(guān)乎汽車(chē)基本功能的系統(tǒng)(如點(diǎn)火系統(tǒng))對(duì)電能的需求，而像舒適系統(tǒng)等只好置于次要地位。另外，當(dāng)駕駛?cè)讼Ｍ?chē)達(dá)到比較大的加速度時(shí)，就關(guān)閉或者調(diào)小舒適系統(tǒng)的用電，如調(diào)小空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，或者調(diào)低座椅加熱器的溫度等。二、車(chē)載電能管理系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)的控制

對(duì)于電控汽車(chē)來(lái)說(shuō)，影響發(fā)電機(jī)輸出電壓的因素包括蓄電池的容量、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(ECM)以及外界溫度等。如果ECM監(jiān)測(cè)到蓄電池的電壓過(guò)低，會(huì)自動(dòng)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以此來(lái)提高發(fā)電機(jī)的輸出電壓，為蓄電池提供足夠的電量。

車(chē)載電能管理系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)的控制，主要通過(guò)控制進(jìn)入勵(lì)磁線圈電流的占空比，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小，從而控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓。采用專門(mén)的電能管理系統(tǒng)以后，凌志430轎車(chē)發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)電流占空比的頻率為150Hz，磁場(chǎng)電壓可以從0一直調(diào)節(jié)到8V，發(fā)電機(jī)的輸出電壓明顯提高，從而提高了供電量和對(duì)蓄電池的充電效率。

下面以通用林蔭大道轎車(chē)為例，說(shuō)明電能管理系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)輸出電壓的控制過(guò)程。

(1)車(chē)身控制模塊(BCM)接收蓄電池端電壓、電解液溫度、蓄電池電容量以及放電電流等信息，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)Class-2串行數(shù)據(jù)線傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)。

(2)發(fā)動(dòng)機(jī)ECM控制一個(gè)5V、128Hz的固定脈沖，進(jìn)行脈寬調(diào)制信號(hào)調(diào)制，即控制發(fā)電機(jī)0～100％勵(lì)磁電流占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁場(chǎng)電流的調(diào)節(jié)，從而控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓。

(3)在正常情況下，發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)電流占空比在5％～95％之間調(diào)節(jié)，以維持對(duì)蓄電池的充電以及向汽車(chē)整個(gè)電路供電，而占空比0～5％及占空比95％～100％只是在對(duì)發(fā)電機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)使用(見(jiàn)表1)。

三、車(chē)載電能管理系統(tǒng)對(duì)蓄電池的控制

目前轎車(chē)上一般裝備2個(gè)蓄電池，一個(gè)用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，另一個(gè)用于為電子控制系統(tǒng)供電。這2個(gè)蓄電池的充放電需要電能管理系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。例如輝騰3.2L轎車(chē)，它是大眾公司的頂級(jí)車(chē)型，該車(chē)裝備了雙蓄電池系統(tǒng)，蓄電池安置在行李廂的左右兩側(cè)。左側(cè)蓄電池負(fù)責(zé)為車(chē)載電網(wǎng)供電，右側(cè)蓄電池負(fù)責(zé)為啟動(dòng)機(jī)供電。如果安全氣囊被引爆，啟動(dòng)用蓄電池的負(fù)極接線柱也會(huì)自動(dòng)熔斷，以防止發(fā)生短路。

汽車(chē)上的蓄電池是交流發(fā)電機(jī)的輸出電能和全車(chē)用電負(fù)載之間的緩；中器。車(chē)載電能管理系統(tǒng)的軟件是以蓄電池的電量來(lái)判斷蓄電池的性能，進(jìn)而判斷蓄電池還能給汽車(chē)的哪些系統(tǒng)提供電能。請(qǐng)看下面2種車(chē)型的電能管理系統(tǒng)是怎樣對(duì)蓄電池進(jìn)行控制的。

(1)通用林蔭大道轎車(chē)

通用林蔭大道轎車(chē)裝備的蓄電池容量為80Ah。能夠?yàn)槔鋯?dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供720A的強(qiáng)大電流，啟動(dòng)儲(chǔ)備容量RC(指在蓄電池充足電的狀態(tài)下，以25A的電流放電，到端電壓下降到10.5V時(shí)的持續(xù)放電時(shí)間)為133min。該車(chē)采用電流傳感器檢測(cè)蓄電池的性能，電流傳感器與蓄電池的粗搭鐵線集成為一體，緊貼在蓄電池的負(fù)極上，是三線式的霍爾式傳感器，產(chǎn)生的霍爾電壓信號(hào)直接輸入BCM。

電流傳感器輸出霍爾電壓，其輸出電壓的大小與霍爾傳感器的磁場(chǎng)強(qiáng)度、進(jìn)入磁場(chǎng)的電流成正比。當(dāng)進(jìn)入磁場(chǎng)的電流不變時(shí)，產(chǎn)生的霍爾電壓為磁場(chǎng)強(qiáng)度的單一函數(shù)，而該磁場(chǎng)取決于蓄電池充電和放電電流的大小。

(2)豐田凌志430轎車(chē)

豐田凌志430轎車(chē)同時(shí)采用電流傳感器和電解液溫度傳感器，該車(chē)設(shè)置電解液溫度傳感器的目的，是限制過(guò)高溫度下的充電電流，能夠有效地延長(zhǎng)蓄電池內(nèi)極板的使用壽命。

豐田凌志430轎車(chē)的電流傳感器安裝在蓄電池的正極上，也是霍爾式傳感器。電流傳感器產(chǎn)生的電壓與蓄電池的充電電流(正值)或放電電流(負(fù)值)成線性關(guān)系。

有的電流傳感器是通過(guò)一個(gè)叫做“錳銅分流器”的特殊裝置來(lái)測(cè)量的，它是一個(gè)非常精確的低歐電阻器，其阻值范圍在50-200mQ之間。進(jìn)出蓄電池的電流流過(guò)這個(gè)阻值很小、但是非常精確的電阻器，然后通過(guò)測(cè)量電阻器上的電壓降，得出蓄電池電流的大小，系統(tǒng)就可以知道蓄電池現(xiàn)存多少電能，然后采取“棄用集中控制”策略，對(duì)各用電器的運(yùn)行做出最佳的配置。上述電流傳感器(德?tīng)柛９痉Q之為“IVT”)一般安裝在蓄電池的右端，而且盡可能地靠近蓄電池。這種傳感器通常作為終端總成的一個(gè)部件，目的是為了達(dá)到所需要的精確度。

四、大眾車(chē)系的電能管理系統(tǒng)

以大眾速騰(Sagitar)1.6L轎車(chē)的車(chē)載電能管理系統(tǒng)為例，它根據(jù)蓄電池電壓、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)的DFM信號(hào)等數(shù)據(jù)對(duì)

蓄電池的性能進(jìn)行評(píng)估。當(dāng)蓄電池電壓低于一定值時(shí)，車(chē)載電源控制單元便提高發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速，以補(bǔ)償供電系統(tǒng)的電壓，并適時(shí)關(guān)閉舒適系統(tǒng)的某些用電設(shè)備。

大眾速騰轎車(chē)采取以下3種模式對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行管理：

管理模式一。15號(hào)線接通，發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)。如果蓄電池的電壓低于12.7V，車(chē)載電源控制單元將提升發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速。如果蓄電池的電壓低于12.2V，則關(guān)閉座椅加熱、后窗加熱、后視鏡加熱、轉(zhuǎn)向盤(pán)加熱、腳坑照明以及門(mén)內(nèi)把手照明等功能，關(guān)閉空調(diào)器或降低全自動(dòng)空調(diào)功能，關(guān)閉信息娛樂(lè)系統(tǒng)。

管理模式二。15號(hào)線接通，發(fā)電機(jī)處于停供狀態(tài)。如果蓄電池的電壓低于12.2V，則關(guān)閉空調(diào)或降低空調(diào)能耗，關(guān)閉腳坑照明和門(mén)內(nèi)把手照明，關(guān)閉上／下車(chē)燈和離家功能，關(guān)閉信息娛樂(lè)系統(tǒng)。

管理模式三。15號(hào)線斷開(kāi)，發(fā)電機(jī)處于停供狀態(tài)。如果蓄電池的電壓低于11.8V。則關(guān)閉車(chē)內(nèi)燈、腳坑照明和門(mén)內(nèi)把手照明，關(guān)閉上／下車(chē)燈和離家功能，關(guān)閉信息娛樂(lè)系統(tǒng)。

這里需要說(shuō)明3點(diǎn)：①以上3種模式的不同之處，在于用電設(shè)備被關(guān)閉的次序不同。②如果關(guān)閉的條件不再存在，用電設(shè)備將重新激活。③如果用電設(shè)備因?yàn)殡娔芄芾硐到y(tǒng)原因被關(guān)閉，在中央電器控制單元(J519)中有故障信息存儲(chǔ)。

進(jìn)口大眾輝騰轎車(chē)設(shè)置的車(chē)載電網(wǎng)控制單元與大眾速騰轎車(chē)有相同之處，都是用來(lái)監(jiān)控蓄電池的充電狀況，當(dāng)監(jiān)控到蓄電池的電壓在一段時(shí)間內(nèi)低于12.2V，則判定車(chē)載電網(wǎng)處于臨界狀態(tài)，將根據(jù)優(yōu)先等級(jí)，由各自的電控單元關(guān)閉后窗玻璃加熱器、座椅加熱器等舒適性用電設(shè)備，或者降低空調(diào)系統(tǒng)的輸出功率，以避免出現(xiàn)嚴(yán)重的蓄電池虧電現(xiàn)象。

五、車(chē)載電能管理系統(tǒng)的檢測(cè)

判斷車(chē)載電能管理系統(tǒng)是否失常，可以采取簡(jiǎn)便方法。當(dāng)車(chē)載電能管理系統(tǒng)失效時(shí)，一般具有以下特征：

(1)組合儀表中只有充電指示燈點(diǎn)亮；

(2)發(fā)動(dòng)機(jī)偶爾啟動(dòng)困難；

(3)蓄電池靜態(tài)放電的電流不大；

(4)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力正常；

(5)調(diào)不出故障碼。

還可以在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)傾聽(tīng)，或者在安靜、密閉的情況下，人坐在車(chē)廂內(nèi)，鎖上車(chē)門(mén)，然后仔細(xì)傾聽(tīng)有無(wú)類似繼電器吸合的“吧嗒”聲，或者電控單元工作的聲音。如果有，說(shuō)明車(chē)載電能管理系統(tǒng)存在故障。

對(duì)車(chē)載電能管理系統(tǒng)的檢測(cè)，可以采取以下2種手段：

。

(1)讀取汽車(chē)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)流。查看發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的占空比，應(yīng)當(dāng)在50％-90％之間，如果小于50％或者大于90％，都不正常。

(2)檢測(cè)蓄電池電流傳感器的輸出電壓。當(dāng)蓄電池不充電和不放電時(shí)，電流傳感器產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓為2.5V。如果檢測(cè)到電流傳感器的輸出電壓在2.6～2.8V之間波動(dòng)，說(shuō)明蓄電池的充電電流過(guò)小(見(jiàn)圖1).車(chē)載電能管理系統(tǒng)失常。

六、典型案例分析

(1)故障現(xiàn)象

一輛2003款寶馬530i轎車(chē)(采用E60底盤(pán))，每天早晨第1次啟動(dòng)時(shí)，儀表盤(pán)上的EGS(電子自動(dòng)變速器)、RPA(輪胎壓力報(bào)警)、ACC(自動(dòng)巡航控制)指示燈報(bào)警，但是將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后重新啟動(dòng)，上述故障指示燈會(huì)熄滅。

篇7

會(huì)導(dǎo)致儀表盤(pán)無(wú)法正常警告，雖不影響到正常啟動(dòng)，但是自動(dòng)啟?？赡軙?huì)不能使用，發(fā)電量也不會(huì)隨著調(diào)節(jié)。一般車(chē)輛都會(huì)在負(fù)極接線柱上安裝一個(gè)電流傳感器。主要是檢測(cè)車(chē)輛的電瓶電流，進(jìn)而根據(jù)電瓶的使用進(jìn)行充電模式的切換，現(xiàn)在有些車(chē)輛都有了啟停功能，電流傳感器也會(huì)做出一個(gè)信號(hào)來(lái)判斷是否可以啟停。

傳感器：傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感官，讓物體慢慢變得活了起來(lái)。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

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篇8

關(guān)鍵詞：無(wú)刷直流電機(jī)；轉(zhuǎn)子預(yù)定位；兩步短時(shí)脈沖定位加速法

中圖分類號(hào)：TM332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前 言

無(wú)刷直流電機(jī)因其調(diào)速特性好、無(wú)換向火花、效率高、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用[1]。無(wú)刷直流電機(jī)的類型很多，從有無(wú)位置傳感器可以分為無(wú)位置傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)和有位置傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)。有位置傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)在其啟動(dòng)時(shí)無(wú)需特殊注意。但是因?yàn)闊o(wú)位置傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)在體積和生產(chǎn)成本上與有位置傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，所以無(wú)位置無(wú)刷直流電機(jī)在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用越來(lái)越得到人們的重視，而其如何啟動(dòng)也就順理成章的成為了人們的研究對(duì)象[2]。

在對(duì)于無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)常用的啟動(dòng)方法包括三段式啟動(dòng)法，升頻升壓同步啟動(dòng)法。其中三段式啟動(dòng)法簡(jiǎn)單，但是實(shí)驗(yàn)調(diào)試特別的復(fù)雜，要依靠大量的經(jīng)驗(yàn)施加電壓矢量，而且還容易受到負(fù)載條件的影響，很容易使得啟動(dòng)失敗，甚至發(fā)生倒轉(zhuǎn)，存在嚴(yán)重的安全隱患[3]。升頻升壓發(fā)啟動(dòng)比較可靠，但是沒(méi)有嚴(yán)格的換向信號(hào)作為指導(dǎo)，雖然可以攜帶一定的負(fù)載進(jìn)行啟動(dòng)，但是附加的啟動(dòng)電路增加了電機(jī)的尺寸，降低了系統(tǒng)的可靠性，也不是這類電機(jī)啟動(dòng)的最佳選擇[4]。

本文提出了一種基于結(jié)合傳統(tǒng)三段式法的轉(zhuǎn)子預(yù)定位法和兩步短時(shí)脈沖加速法，兩步即可使得電機(jī)順利啟動(dòng)，最后根據(jù)反電動(dòng)勢(shì)建立完整的控制系統(tǒng)，整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單易行，大大降低了電機(jī)啟動(dòng)失敗的概率。

2 短時(shí)脈動(dòng)法的理論基礎(chǔ)

本文所研究的無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，無(wú)刷直流電機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位于整個(gè)電機(jī)的中心，是由永磁體組成的，而定子則是由纏繞于鐵心的線圈而成，結(jié)構(gòu)如圖所示。

轉(zhuǎn)子即永磁體有N和S不同的極性，而在外部纏繞在鐵芯上的線圈在外部電路的控制作用下產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)，兩個(gè)磁場(chǎng)相互作用，使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)[5]。

計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化2016年6月

第35卷第2期王 哲等：無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)研究

這里線圈纏繞在鐵心上形成定子，當(dāng)外加磁場(chǎng)作用于線圈時(shí)，電感L的值會(huì)隨著磁場(chǎng)的大小和方向的變化不斷的變化。當(dāng)線圈中通過(guò)的電流和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)保持一致時(shí)，電感L減小，當(dāng)處于垂直狀態(tài)時(shí)，電感L的值最大[6]，如圖2所示。電壓電流和電感的關(guān)系如式2，這就是短脈沖檢測(cè)的原理。

無(wú)刷直流電機(jī)的通電線圈處于電機(jī)的外側(cè)，即電機(jī)的定子，電流通過(guò)線圈，線圈存在電感，而作為電機(jī)的轉(zhuǎn)子的永磁體對(duì)于線圈的電感有著增磁和去磁作用，永磁體（即轉(zhuǎn)子）的N極靠近線圈時(shí)，線圈的電感值減小，所以當(dāng)線圈中存在電流并且轉(zhuǎn)子的N極靠近線圈時(shí)，電流會(huì)因?yàn)榫€圈電感值的減小而增大。

圖3電機(jī)的控制原理圖，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化以后可以得到下圖所示：

這樣我們能夠根據(jù)電路中電流的大小判斷出轉(zhuǎn)子的位置，也能夠根據(jù)電流的大小得到換向點(diǎn)。

3 轉(zhuǎn)子定位及加速

3.1 轉(zhuǎn)子預(yù)定位法

對(duì)于無(wú)傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)而言，在電機(jī)啟動(dòng)之前，轉(zhuǎn)子的初始位置是隨即的，也就是未知的，所以得到轉(zhuǎn)子的確切的初始位置對(duì)于這類無(wú)傳感器無(wú)刷直流電機(jī)的啟動(dòng)是至關(guān)重要的。為了簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的定位到轉(zhuǎn)子的初始位置，這里我們采用轉(zhuǎn)子預(yù)定位的方法是借鑒三段式啟動(dòng)法的轉(zhuǎn)子預(yù)定位法，在電機(jī)通電伊始，給電機(jī)的任意兩項(xiàng)通電一段時(shí)間，使定子能夠產(chǎn)生一個(gè)固定的磁場(chǎng)，如下圖a所示。

在磁場(chǎng)力F的作用下，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到如圖a的位置，但是若電機(jī)初始位置正好與F相差180度，如b，這時(shí)在理論上產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為零，所以要進(jìn)行電機(jī)的第二次定位，也就是按電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向?qū)ㄏ乱淮卫@組電流，使其產(chǎn)生與原來(lái)F相差90度的F’方向的磁場(chǎng)力，這樣，不論轉(zhuǎn)子的初始位置是在a的位置上還是在b所指的位置上，轉(zhuǎn)子都將轉(zhuǎn)動(dòng)到F’所指的位置[7]。

其實(shí)，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子大部分時(shí)候是不需要二次定位的。但是我們這里為了防止意外情況的出現(xiàn)，還是采用了更為保守的二次定位。這樣誰(shuí)稍稍延長(zhǎng)預(yù)定位的時(shí)間，但是杜絕了意外的發(fā)生。

等到電機(jī)的轉(zhuǎn)子到達(dá)指定位置后，將在指定位置處左右擺動(dòng)，處在一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài)，最后在摩擦力和磁滯渦流的作用下停止。很多時(shí)候?yàn)榱俗屴D(zhuǎn)子有足夠的時(shí)間反應(yīng)調(diào)整位置，所以我們要對(duì)電機(jī)的通電時(shí)間稍微長(zhǎng)一點(diǎn)[8]，但是電壓不要過(guò)大，因?yàn)樵谶@個(gè)階段，我們通常不使用PWM來(lái)調(diào)節(jié)電壓。

3.2 轉(zhuǎn)子加速

電機(jī)的加速過(guò)程采用的導(dǎo)通方式為二二導(dǎo)通方式。如下圖所示，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子預(yù)定位，轉(zhuǎn)子到達(dá)指定的位置，給電機(jī)的繞組依次通電，就可以保證電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。但是如何找到電機(jī)的換向點(diǎn)，是加速過(guò)程的一個(gè)關(guān)鍵，過(guò)早和過(guò)完的換向都會(huì)引起電機(jī)的失步，嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)啟動(dòng)失敗，造成重大的事故。這里我們采用短脈沖加速法，通過(guò)比較電流閾值檢測(cè)換向點(diǎn)，該方法簡(jiǎn)單易行，準(zhǔn)確度高，且不需要知道電機(jī)的準(zhǔn)確參數(shù)就能夠保證電機(jī)的正常啟動(dòng)。

根據(jù)短脈沖理論，我們可以大致描繪出其脈沖的波形圖，進(jìn)而得到電流波形，大致如下圖所示。

在PWM的低電平期間，給出相應(yīng)的檢測(cè)脈沖矢量，在短脈沖結(jié)束時(shí)檢測(cè)母線電流的大小，根據(jù)兩次電流值的大小可以確定是否為換向點(diǎn)。通過(guò)電機(jī)運(yùn)行電壓矢量圖可以得到理論上的換向值，當(dāng)兩次取得的電流值大小相等時(shí)為最佳換向點(diǎn)。

短脈沖加速法采取的是給一個(gè)短時(shí)間的短脈沖，這個(gè)短脈沖的持續(xù)時(shí)間既不可過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)闀r(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，亦不宜過(guò)短，因?yàn)槿绻堂}沖的時(shí)間過(guò)短，不容易檢測(cè)到電流值，很可能會(huì)發(fā)生檢測(cè)到的電流值大小相等的情況，使得控制器誤以為到了換相時(shí)間進(jìn)行錯(cuò)誤的換相。這個(gè)短脈沖的持續(xù)時(shí)間建議值為當(dāng)前電路的時(shí)間常數(shù)，但是經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，取值為等效時(shí)間常數(shù)的短脈沖電壓引起電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)稍微減小脈沖持續(xù)的時(shí)間以保證轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動(dòng)。

下面我們以初定位的位置在V1為例，進(jìn)行分析說(shuō)明，短脈沖加速法是如何進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)-加速運(yùn)行的。

若轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)預(yù)定位后的位置為V1，為了取得最大的轉(zhuǎn)矩，所以取呈現(xiàn)90度導(dǎo)通，所以導(dǎo)通的電壓矢量應(yīng)為V32，轉(zhuǎn)子進(jìn)入I和II區(qū)，而此時(shí)的檢測(cè)電壓矢量應(yīng)為V1和V3，相應(yīng)的檢測(cè)到電流為I1和I3，這時(shí)I1>I3，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到V2的位置時(shí)，I1=I3，這時(shí)就到達(dá)了換向點(diǎn)，可以進(jìn)行換向操作到V34。但在實(shí)際定位加速過(guò)程中，加速脈沖過(guò)寬可能會(huì)淹沒(méi)最佳換相時(shí)刻，造成換相失敗，在實(shí)際操作中，我們也發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)，每次都很難能檢測(cè)到最佳換相時(shí)刻。為了加速的穩(wěn)定性，把換相條件設(shè)定為I3≥I1，即最佳或滯后換相，這提高了短脈沖加速法的負(fù)載適應(yīng)性，防止檢測(cè)失誤錯(cuò)過(guò)換向時(shí)間。轉(zhuǎn)子繼續(xù)在V34的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子處在III和IV區(qū)，這時(shí)檢測(cè)電壓矢量為V2和V4，相應(yīng)的檢測(cè)電流為I2和I4，當(dāng)轉(zhuǎn)子位于III和IV區(qū)時(shí)，I2>I4，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到V3的位置時(shí)，I2=I4，相應(yīng)的，我們也取當(dāng)I4≥I2時(shí)換向到V54，轉(zhuǎn)子進(jìn)入V和VI象限，依照上述的方法，這樣在不同電壓矢量的作用下，轉(zhuǎn)子加速到指定的速度。下表給出了短時(shí)間脈沖檢測(cè)電壓矢量及換相條件如表：

對(duì)照著上表電機(jī)進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)-加速運(yùn)行，加速結(jié)束時(shí)，電機(jī)已經(jīng)具備較低的轉(zhuǎn)速與反電動(dòng)勢(shì)，這是可以根據(jù)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置切換到反電動(dòng)勢(shì)運(yùn)行。

圖8即母線檢測(cè)到的電流波形圖將電流波形局部放大如圖9可以看到矢量控制產(chǎn)生的電流和短脈沖產(chǎn)生的電流，通過(guò)比較檢測(cè)脈沖的大小可以得知換向點(diǎn)。

在這里我們首先僅僅使用本文介紹的啟動(dòng)方式對(duì)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，為了表現(xiàn)明顯，我們這里單獨(dú)使用短脈沖對(duì)電機(jī)的控制，為的是展示此方法的可行性。因?yàn)樵趯?shí)際控制中，啟動(dòng)的過(guò)程很短暫，不容易觀察到，所以這里我們暫時(shí)不切換到反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行控制。

下圖為速度波形，可以觀察到有電機(jī)初定位到切換到短脈沖加速時(shí)的位置，因?yàn)槎堂}沖加速會(huì)產(chǎn)生震蕩，所以單獨(dú)用這種方法進(jìn)行電機(jī)的控制會(huì)速度會(huì)產(chǎn)生震蕩，這也正是短脈沖加速的局限性所在。

4 實(shí)驗(yàn)

這里我們采用的是南京研旭電氣生產(chǎn)的57BL52-230，其性能穩(wěn)定，額定電壓為24V，線電阻0.6歐，線電感為0.75Mh。

這里采用基于相電壓的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，為了避免復(fù)雜的運(yùn)算，我們將得到的反電動(dòng)勢(shì)延遲90-a。

圖11 控制電路

其得到的速度波形圖如下圖所示，因?yàn)檗D(zhuǎn)子定位和加速至可以檢測(cè)到反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)程非常短暫，這里很快就使得轉(zhuǎn)子進(jìn)入了指定的速度。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及說(shuō)明

經(jīng)過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)的分析，我們可以看出，轉(zhuǎn)子的二次定位可以方便快捷的得到轉(zhuǎn)子的初始位置，而短脈沖加速過(guò)程，可以得到使得轉(zhuǎn)子在不失步的情況下使得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速到達(dá)可以檢測(cè)到反電動(dòng)勢(shì)的速度，從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面證明了，采用短脈沖加速技術(shù)大大降低了轉(zhuǎn)子的失步的概率，減少了事故的發(fā)生。

該方法不僅適用于方波的無(wú)刷直流電機(jī) ， 還適用于正弦波的無(wú)刷直流電機(jī)，即永磁同步電機(jī)，并且不必要知道這些電機(jī)確切參數(shù)。只需要大致的計(jì)算檢測(cè)脈沖所持續(xù)的時(shí)間再進(jìn)行調(diào)節(jié)即可。

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關(guān)鍵詞 電化學(xué)微傳感器; 銅質(zhì)敏感膜; 電流脈沖沉積法; 硝酸根離子檢測(cè); 湖庫(kù)水樣

1 引 言

硝酸鹽廣泛存在于自然環(huán)境、食品、工業(yè)產(chǎn)品和生態(tài)系統(tǒng)之中。研究證明，過(guò)量NO Symbolm@@ 3會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境和生理問(wèn)題^[1]，攝取過(guò)量的硝酸鹽會(huì)嚴(yán)重危害人體健康，因此世界各國(guó)對(duì)飲用水中硝酸鹽的含量都有嚴(yán)格規(guī)定。美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（EPA）規(guī)定的最高限量為硝酸鹽氮10 mg/L（0.7 mmol/L，以N計(jì)，下同）;我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006）》規(guī)定飲用水中硝酸鹽濃度的限量值為10 mg/L;世界衛(wèi)生組織（WHO）規(guī)定飲用水中硝酸鹽氮含量必須低于11 mg/L（0.8 mmol/L）。因此，建立簡(jiǎn)便、靈敏、準(zhǔn)確的硝酸根離子檢測(cè)方法是十分必要的。

目前，NO Symbolm@@ 3的檢測(cè)方法主要包括分光光度法、色譜分析法、發(fā)光分析法、毛細(xì)管電泳法、電化學(xué)檢測(cè)法等^[1，2]?；诠鈱W(xué)原理的檢測(cè)方法大多具有檢出限低、準(zhǔn)確性好、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但檢測(cè)設(shè)備價(jià)格比較昂貴，且需要對(duì)待測(cè)水樣進(jìn)行精細(xì)的預(yù)處理。而基于電化學(xué)原理的NO Symbolm@@ 3檢測(cè)方法具有操作簡(jiǎn)便、所需試劑量少、易與測(cè)試電路集成、儀器裝置簡(jiǎn)單便攜等優(yōu)點(diǎn)，因而近幾年得到研究者的青睞。

到目前為止，研究人員已經(jīng)發(fā)展了多種類型的電化學(xué)傳感器用于水體中NO Symbolm@@ 3的檢測(cè)，根據(jù)所測(cè)量的響應(yīng)信號(hào)的不同， 可分為電位型傳感器和電流型傳感器兩大類。電位型硝酸根傳感器大多以NO Symbolm@@ 3選擇性電極為核心部件，當(dāng)選擇性電極與含有NO Symbolm@@ 3的樣品接觸時(shí)，敏感膜和溶液的相界面上產(chǎn)生與NO Symbolm@@ 3活度相關(guān)的膜電勢(shì)，測(cè)量膜電勢(shì)的變化即可實(shí)現(xiàn)NO Symbolm@@ 3濃度的檢測(cè)。常見(jiàn)的敏感膜材料包括聚氯乙烯（PVC）^[3]、聚吡咯^[4]和復(fù)合型聚合物材料^[5]等。這種類型的硝酸根傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用，有些還可以在惡劣環(huán)境下使用（如測(cè)量潮濕土壤中硝酸鹽的含量），但是其選擇性識(shí)別能力往往較弱，難以用于具有復(fù)雜背景基質(zhì)的水樣檢測(cè)。與電位型傳感器相比，電流型傳感器通常具有更高的檢測(cè)靈敏度和更低的檢出限。目前報(bào)道的硝酸根電化學(xué)傳感器主要是電流型傳感器，其工作原理是以固定在工作電極表面的敏感膜為介質(zhì)，將待測(cè)樣品中的NO Symbolm@@ 3還原為NO Symbolm@@ 2或其它含氮物質(zhì)，測(cè)量還原電流的大小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)NO Symbolm@@ 3濃度的檢測(cè)。常用的硝酸根敏感膜按材料性質(zhì)不同可分為金屬、導(dǎo)電聚合物以及生物酶材料等。用于NO Symbolm@@ 3檢測(cè)的金屬敏感材料主要有Cu^[6，7]、Ag^[8，9]、Pd^[10，11]以及合金^[12，13]等。導(dǎo)電聚合物敏感材料主要是摻雜的聚吡咯膜^[14，15]。近年， 研究人員利用生物酶固定技術(shù)將NO Symbolm@@ 3還原酶固定在檢測(cè)電極表面用于NO Symbolm@@ 3的選擇性識(shí)別^{[16，17]}。其中，聚吡咯和生物酶材料在制備和使用過(guò)程中需要嚴(yán)格控制環(huán)境光線和溫度，導(dǎo)致其應(yīng)用領(lǐng)域受限。而在金屬類敏感材料中，由于銅具有廉價(jià)、易于制備、相對(duì)較穩(wěn)定等特點(diǎn)，近年來(lái)以銅作為電極修飾材料，用于NO Symbolm@@ 3檢測(cè)的探索，成為研究熱點(diǎn)之一。

已有的文獻(xiàn)大都使用恒定電位法在電極表面制備銅質(zhì)敏感膜，研究重點(diǎn)集中于沉積電位的選取和沉積時(shí)間的優(yōu)化^{[18，19]}。而通過(guò)改變電沉積方式改善修飾層的微觀形貌，以提高修飾銅質(zhì)敏感材料對(duì)NO Symbolm@@ 3電催化還原活性的研究少有報(bào)道^[20]。最近，文獻(xiàn)[21]報(bào)道了一種新的電流脈沖沉積法制備銅材料的方法，此方法以含高濃度H+的CuSO4溶液為沉積液，采用高頻脈沖電流的加電方式，能夠制備出在微觀上呈蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)的銅層。但是相關(guān)報(bào)道中均使用銅質(zhì)的基底電極，而且制備的多孔狀銅膜大多被用作貴金屬催化材料（如納米鉑或納米金等）的依附結(jié)構(gòu)層^[22]，直接將其作為敏感層修飾材料的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本研究利用類似的電流脈沖沉積法在鉑質(zhì)微傳感電極上制備出呈多孔、枝簇狀的銅質(zhì)敏感層，并將其應(yīng)用于不同濃度NO Symbolm@@ 3標(biāo)準(zhǔn)樣品的檢測(cè)，表現(xiàn)出較高的檢測(cè)靈敏度;使用修飾后的微傳感電極對(duì)實(shí)際水樣進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果與專業(yè)水質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的測(cè)試值之間具有較高的一致性。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

S-4800掃描電鏡 （FE-SEM，日本Hitachi公司）;凱美瑞Reference-600電化學(xué)分析儀（美國(guó)Gamry公司）;AUW電子天平，BioSpec-nano紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（日本島津公司）;Direct-Q3UV高純水機(jī)（美國(guó)Millipore公司）;pHS-25型數(shù)顯pH計(jì)（上海智光儀器儀表公司）;CHI111型Ag/AgCl參比電極（上海辰華公司）。

CuSO4?5H2O，Na2SO4，NaNO3和98% H2SO4（北京化學(xué)試劑公司）;硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)試樣50 mg/L（北京環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)化研究所）;所用溶劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水均為30 MΩ?cm去離子水。采用三電極體系，參比電極為Ag/AgCl電極，工作電極和對(duì)電極為實(shí)驗(yàn)室自制微傳感電極。

2.2 微傳感電極加工制備

采用標(biāo)準(zhǔn)微加工工藝在玻璃基片上制備微傳感電極^[20]，制備工藝流程如圖1A所示，主要采用光刻、濺射、剝離等工藝制備。所制備的微傳感電極照片如圖1B所示。其中， 工作電極和對(duì)電極為對(duì)稱式“圓-環(huán)形”結(jié)構(gòu)的鉑質(zhì)金屬膜電極，工作電極為半徑約為0.56 mm、

面積為1 mm2的圓，對(duì)電極為寬度0.4 mm、面積約為1 mm2的近圓環(huán)該結(jié)構(gòu)能夠提高工作電極與對(duì)電極之間電場(chǎng)分布的對(duì)稱性，改善傳感電極的電化學(xué)響應(yīng)性能^[20]。敏感表面是主要的電化學(xué)修飾和反應(yīng)界面，為提高微傳感電極的一致性，使用SU-8絕緣層精確定義薄膜金屬電極的幾何形狀，確保每一個(gè)微傳感電極的敏感表面均是面積為1 mm2的標(biāo)準(zhǔn)圓形。此外，微傳感電極還包括一個(gè)備用的準(zhǔn)參比電極，后續(xù)可以在該電極上涂覆銀/氯化銀漿，實(shí)現(xiàn)集成式三電極體系。本研究為確保參比電極的穩(wěn)定性，直接使用商用Ag/AgCl參比電極。

2.3 銅質(zhì)敏感膜制備

在酸化的CuSO4溶液中，采用在微傳感芯片的工作電極和對(duì)電極之間施加脈沖電流信號(hào)的方式，將銅沉積在工作電極表面，制備敏感膜：首先，將微電極芯片在丙酮、乙醇、去離子水中依次超聲5 min以清潔電極表面，并使用等離子氧刻蝕機(jī)進(jìn)一步清潔并活化電極表面;之后，將微電極浸入含0.10 mol/L CuSO4和0.50 mol/L H2SO4的混合溶液，利用電化學(xué)分析儀中的Repeating Chronopotentionmetry掃描功能，在工作電極上施加周期性脈沖電流信號(hào)（一個(gè)完整的脈沖周期T=T1+T2，其中T1為工作階段，加電沉積;T2為暫停階段，停止沉積）。電流脈沖法的電化學(xué)沉積曲線如圖2所示。電流脈沖沉積法修飾的工作電極，表面呈深黑色。為防止新沉積的銅在空氣中被氧化，沉積完成后，用去離子水沖洗電極表面，并將電極放入去離子水中保存，4 h內(nèi)使用，否則銅質(zhì)敏感膜將逐漸失去活性，影響傳感器的檢測(cè)性能。

3 結(jié)果與討論

3.1 參數(shù)優(yōu)化

3.1.1 電流脈沖沉積法的工作機(jī)理 根據(jù)文獻(xiàn)[21]對(duì)電流脈沖沉積的脈沖參數(shù)設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化，本實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：T1=0.01 s， I1= Symbolm@@ 4.4 mA; T2=0.01 s， I2=0.0 mA; 0.50 mol/L H2SO4;并對(duì)沉積時(shí)間（脈沖周期數(shù)）和沉積液中CuSO4的濃度進(jìn)行優(yōu)化。

當(dāng)保持沉積液中CuSO4濃度為0.1 mol/L時(shí)，不同沉積時(shí)間下所制備的敏感膜的微觀形貌如圖3所示。發(fā)現(xiàn)使用電流脈沖法可以在微傳感電極的工作表面制備呈多孔形態(tài)的銅質(zhì)敏感膜;隨著掃描周期數(shù)（沉積時(shí)間）的增加，敏感膜的微觀形貌由均勻分布的“枝干”結(jié)構(gòu)向密集、多孔的“樹(shù)枝”狀結(jié)構(gòu)發(fā)展。此種微觀形貌的形成機(jī)理主要與兩方面因素有關(guān)^[21]：（1）沉積液中含有高濃度的H+，因此，伴隨Cu2+被還原的電沉積過(guò)程，工作電極表面會(huì)發(fā)生析氫現(xiàn)象，析出的微小氣泡像模板一樣附著在電極表面，影響電極表面流體動(dòng)力學(xué)微環(huán)境，使銅原子無(wú)法在該區(qū)域生長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致敏感膜中出現(xiàn)均勻分布的凹陷多孔區(qū);（2）采用脈沖電流，使敏感膜的生長(zhǎng)和暫停生長(zhǎng)階段隨著脈沖周期交替進(jìn)行，可以避免持續(xù)加電條件下沉積膜生長(zhǎng)過(guò)快，易于開(kāi)裂、脫落的現(xiàn)象。以這種方式制備的敏感層，雖然分布疏松、呈現(xiàn)多孔形貌，但自身結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)、與基底電極粘附緊密，因而是一種理想的表面催化活性材料。同時(shí)，本研究采用鉑基底電極，相對(duì)于文獻(xiàn)中通常采用的銅質(zhì)基底電極，H+在鉑表面更容易發(fā)生析氫反應(yīng)，因而此種條件下制備的敏感層的多孔形態(tài)更加顯著。

3.1.2 電流脈沖沉積法的參數(shù)優(yōu)化 為考察不同沉積液濃度下，制備的敏感膜的實(shí)際性能，使用所制備的敏感膜對(duì)同一種測(cè)試液（含濃度為1 mmol/L NaNO3）做檢測(cè)^[20]，通過(guò)線性掃描的方式，比較響應(yīng)電流值的大小，結(jié)果如圖4所示。當(dāng)CuSO4濃度為0.15 mol/L，沉積時(shí)間為200 s時(shí)，微傳感電極的響應(yīng)電流值較大，且重復(fù)性最好，故后續(xù)實(shí)驗(yàn)均采用此條件進(jìn)行表面修飾。當(dāng)CuSO4濃度為0.20 mol/L或沉積時(shí)間為300 s時(shí)，修飾層厚度迅速增大，且沿工作電極表面向外徑方向延伸，已超出1 mm2的敏感區(qū)域，為保證實(shí)驗(yàn)條件的一致，排除此沉積條件。

在優(yōu)化參數(shù)下，所制備的敏感膜的微觀形貌如圖5所示，在鉑微電極表面生成了疏松的、呈多孔性的枝簇狀結(jié)構(gòu)。枝簇結(jié)構(gòu)分布均勻，由微米尺寸的顆粒沿著一定的空間方向、突出于電極表面形成三維的堆疊結(jié)構(gòu)。

對(duì)修飾層材料進(jìn)行X射線衍射分析（XRD）分析（圖6），發(fā)現(xiàn)修飾層材料明顯地表現(xiàn)出Cu在（111）和（200）兩個(gè)取向的特征峰，說(shuō)明電流脈沖法制備的敏感層是金屬銅，且晶向明顯，而非氧化態(tài)銅。

3.2 微傳感器對(duì)NO Symbolm@@ 3的檢測(cè)性能

將微傳感器浸入含有不同濃度NO Symbolm@@ 3的待測(cè)液中做線性掃描測(cè)試，考察NO Symbolm@@ 3濃度與還原峰電流大小的關(guān)系（實(shí)驗(yàn)支持電解液均為0.1 mol/L Na2SO4溶液，pH=2.0）。

圖7所示為微傳感器在濃度0～3000 μmol/L硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)品中的線性掃描響應(yīng)曲線。在12.5～200 μmol/L（圖7（a））和200～3000 μmol/L（圖7b）濃度范圍內(nèi)，微傳感器響應(yīng)電流值與NO Symbolm@@ 3濃度具有良好的線性關(guān)系。兩種濃度范圍內(nèi)線性擬合曲線分別為：

需要注意的是，在低濃度范圍內(nèi)，微傳感器在不同濃度NO Symbolm@@ 3樣品中的還原峰電位為 Symbolm@@ 460 mV，基本保持不變;而在高濃度范圍內(nèi)，隨著NO Symbolm@@ 3濃度增加，其還原峰電位逐步由 Symbolm@@ 460 mV偏移至 Symbolm@@ 550 mV，且微傳感器的檢測(cè)靈敏度也有降低。這是由于在溶液環(huán)境中使用安培型電化學(xué)傳感器時(shí)，待測(cè)物在修飾材料表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)會(huì)生成一些產(chǎn)物，隨著待測(cè)物濃度的升高和測(cè)試次數(shù)的增加，反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)逐漸附著在修飾材料的表面，使其有效面積逐步縮減，電催化活性也隨之降低，即出現(xiàn)電極鈍化效應(yīng)。當(dāng)銅質(zhì)敏感材料的電催化活性下降后，針對(duì)NO Symbolm@@ 3的電催化還原反應(yīng)更難于發(fā)生，因此其還原峰電位隨之負(fù)移至 Symbolm@@ 550 mV處，而傳感器的檢測(cè)靈敏度也同時(shí)減小。

經(jīng)電流脈沖沉積法修飾的微傳感器對(duì)NO Symbolm@@ 3進(jìn)行測(cè)試時(shí)表現(xiàn)出較好的重復(fù)性和抗干擾性，水體中常見(jiàn)的離子除NO Symbolm@@ 2外，均未對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生明顯的干擾^[20]。微傳感器對(duì)0， 14.3， 35.7， 71.4， 107.1和142.9 μmol/L 6個(gè)硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)樣品重復(fù)測(cè)試3次，其中最大相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD<5%。檢出限為2 μmol/L（S/N=3）。

3.3 實(shí)際水樣檢測(cè)

為考察微傳感器對(duì)實(shí)際水樣的檢測(cè)性能，取實(shí)際水樣，對(duì)比微傳感器的測(cè)試結(jié)果以及專業(yè)水質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果。在北京市某地的湖泊及河道分別取水樣，標(biāo)記為水樣1、水樣2和水樣3，并對(duì)3個(gè)水樣分別進(jìn)行分樣，所分水樣一部分送至專業(yè)水質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)按照硝酸鹽國(guó)標(biāo)檢測(cè)法之一的紫外分光光度法（HJ T 346-2007）進(jìn)行測(cè)試，另一部分水樣使用本文研制的微傳感器進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于每一個(gè)水樣，在實(shí)驗(yàn)室均使用3支微傳感器進(jìn)行測(cè)試，每支傳感器均先以3個(gè)硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)品（0，50，100 μmol/L）定標(biāo)，

然后進(jìn)行水樣檢測(cè)。從表1可見(jiàn)，微傳感器的測(cè)試結(jié)果與專業(yè)機(jī)構(gòu)出具的測(cè)試值偏差在3.9%～15.4%之間，具有一定的相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微傳感器可用于實(shí)際水樣中NO Symbolm@@ 3濃度的檢測(cè)。

4 結(jié) 論

使用電流脈沖沉積法在鉑質(zhì)微電極表面制備出枝簇狀、多孔的銅質(zhì)敏感膜，利用銅在酸性溶液中對(duì)NO Symbolm@@ 3的電催化還原特性，實(shí)現(xiàn)溶液中NO Symbolm@@ 3的檢測(cè)，依據(jù)此種原理研制的電化學(xué)硝酸根微傳感器能夠用于實(shí)際水樣中NO Symbolm@@ 3的檢測(cè)，且測(cè)量結(jié)果與專業(yè)水質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的結(jié)果具有一定的相關(guān)性。

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22 Yin J， Jia J B， Zhu L D. Int. J. Hydrogen Energ.， 2008， 33： 7444-7447

A Micro Electrochemical Sensor for Nitrate Determination Based

on Square-wave Pulsating Current Deposition Process

LI Yang*， SUN Ji-Zhou， WANG Jin-Feng， BIAN Chao， TONG Jian-Hua，

DONG Han-Peng， ZHANG Hong， XIA Shan-Hong

（State Key Laboratory of Transducer Technology， Institute of Electronics， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100190， China）

Abstract Based on microfabrication technology and electrochemical modification method， a micro electrochemical sensor for nitrate （NO Symbolm@@ 3） determination was developed. A micro sensor chip with working electrode and counter electrode was used as the signal convertor of the sensor. The area of the micro working-electrode was only 1 mm2. As an electrocatalysis sensitive material， copper was electrodeposited onto the working electrode by square-wave pulse current electrodeposition method. The morphologies and components of freshly deposited materials were examined by scanning electron microscopy （SEM） and X-ray diffraction （XRD） to explore key factors that affected the electrocatalytic ability of the deposited copper layer for reducing nitrate ions. The experimental results revealed that under the optimal conditions， the deposited copper layer was macroporous and had a larger effective surface area that could serve as a more effective electrocatalyst in facilitating nitrate reduction. Electrochemical response of the macroporous copper layer was characterized by linear sweep voltammetry in acidic supporting electrolytes （pH=2）. The electroanalytical results showed that the modified microsensor had marked sensitivity for standard nitrate samples within the concentration range from 12.5 to 3000 μmol/L （in the range of 12.5-200 μmol/L yielded straight line： y1= Symbolm@@ 0.1422x-10.326， R12=0.9976， while in the range of 200-3000 μmol/L yielded straight line： y2= Symbolm@@ 0.0984x-22.144， R22=0.9927） with a detection limit of 2 μmol/L （S/N=3）. The developed electrochemical microsensor was also employed for nitrate determination in water samples collected from lakes and rivers near the city of Beijing. The results were in good agreement with the data given by qualified water quality detection institute， with the deviations from 3.9% to 15.4%.

Keywords Micro electrochemical sensor; Copper sensitive material; Pulsating current electrodeposition method; Nitrate determination; Real water samples

篇10

關(guān)鍵詞： PI參數(shù)、主機(jī)、霍爾電流傳感器、編碼器

中圖分類號(hào)：TU229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)

Introduction: with the development of society, people for the operation of the elevator comfortable requirement more and more high, the operation of the elevator comfort mainly displays in horizontal and vertical direction of vibrations, and the vibration of the vertical direction more easily influence the attention of the passengers, according to some of the previous experience in dealing with and summarized, electrical cause elevator of perpendicular direction reason is expounded, and share some processing experience, to improve the level of treatment.

Keywords: PI parameters, host, hall to current sensor, encoder

1、電梯控制系統(tǒng)的原理

電梯控制系統(tǒng)原理圖，如圖1

圖1電梯控制系統(tǒng)原理圖

主控板處理電梯的內(nèi)外找信號(hào)和各種的開(kāi)關(guān)信號(hào)，當(dāng)需要主控板收到指令需要運(yùn)行電梯時(shí)，主控板則給速度指令給變頻器運(yùn)行，變頻器通過(guò)U、V、W三相控制主機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制轎廂的上下行，而變頻器控制主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)又霍爾電流傳感器反饋輸出的電流及旋轉(zhuǎn)編碼器反饋電梯的速度和控制的距離來(lái)形成閉環(huán)控制，以保證系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性。

2、影響電梯垂直振動(dòng)的因素

2.1旋轉(zhuǎn)編碼器

2.1.1旋轉(zhuǎn)編碼器的原理

根據(jù)檢測(cè)的原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)其刻度的方法及信號(hào)輸出形式，可分為增量式以及混合式三種。電梯一般采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。

增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90º，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而Z相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。它的優(yōu)點(diǎn)是原理構(gòu)造簡(jiǎn)單，機(jī)械平均壽命可在幾萬(wàn)小時(shí)以上，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，適合于長(zhǎng)距離傳輸。其缺點(diǎn)是無(wú)法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)位置信息。

2.1.2旋轉(zhuǎn)編碼器在電梯上的作用

旋編作為電梯的重要部件，其功能有：1、檢測(cè)主機(jī)的運(yùn)行速度，與變頻器形成閉環(huán)控制，使變頻器更精確的控制電梯的運(yùn)行速度；2、通過(guò)旋編輸出的脈沖數(shù)，準(zhǔn)確檢測(cè)電梯轎廂的所在的井道的位置；3、檢測(cè)永磁同步主機(jī)的磁力角，使變頻器有效的安全的控制電梯的正常啟動(dòng)、運(yùn)行及停止，保證電梯運(yùn)行的舒適感。

2.1.3 旋轉(zhuǎn)編碼器影響垂直振動(dòng)的分析

（1）旋轉(zhuǎn)編碼器Z相對(duì)電梯振動(dòng)的影響

電梯在運(yùn)行過(guò)程中，由于脈沖的掉失，往往需要在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行脈沖矯正，電梯在運(yùn)行過(guò)程中除了通過(guò)井到設(shè)置的一些部件如平層感應(yīng)器進(jìn)行矯正電梯的脈沖數(shù)之外，旋編本身也要通過(guò)Z相來(lái)矯正旋編的脈沖，旋轉(zhuǎn)編碼器每旋轉(zhuǎn)一圈會(huì)通過(guò)Z相輸出一個(gè)波形來(lái)矯正旋編的脈沖數(shù)，以較少脈沖的偏差。當(dāng)Z相輸出收到干擾或輸出不準(zhǔn)的就會(huì)影響旋編的脈沖矯正，從而導(dǎo)致電梯控制系統(tǒng)脈沖數(shù)的累積誤差增大，編碼器反饋的脈沖信號(hào)偏差到一定程度就會(huì)影響變頻器對(duì)主機(jī)的控制，從而引起電梯的垂直方向的振動(dòng)。

（2）磁極對(duì)電梯振動(dòng)的影響

永磁同步主機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要通過(guò)編碼器來(lái)檢測(cè)其磁力角，如果磁力角出現(xiàn)偏差時(shí)，輕則引起電梯振動(dòng)，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致主機(jī)失控。正常來(lái)說(shuō)，電梯的磁力角是通過(guò)A、B、Z三相來(lái)檢測(cè)主機(jī)的磁力角，如果由于旋轉(zhuǎn)編碼器損壞或受到干擾就會(huì)導(dǎo)致主機(jī)的磁力角檢測(cè)出現(xiàn)偏差，引起變頻器的輸出力矩出現(xiàn)偏差，最終解決影響電梯的垂直振動(dòng)。

（3）預(yù)防編碼器影響電梯垂直振動(dòng)的措施

a、編碼器的信號(hào)線要用金屬蛇皮管進(jìn)行抗干擾處理，并且要單點(diǎn)接地，禁止多點(diǎn)接地或不接地；

b、編碼器的安裝要與主機(jī)軸同軸安裝，避免偏心安裝影響A、B、Z三相信號(hào)的準(zhǔn)確輸出；

c、強(qiáng)電和弱電信號(hào)要分開(kāi)，避免強(qiáng)電對(duì)旋編的弱電信號(hào)造成干擾，導(dǎo)致脈沖輸出出錯(cuò)；

d、盡量縮短編碼器信號(hào)線的傳輸距離同時(shí)要提高旋編的供電電源的穩(wěn)定性，已保證旋編的正常工作。

2.2 主機(jī)

近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機(jī)控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電動(dòng)機(jī)得以迅速的推廣應(yīng)用。目前電梯市場(chǎng)普遍應(yīng)用永磁同步主機(jī)。永磁同步電動(dòng)機(jī)具有體積小，損耗低，效率高、噪音小等優(yōu)點(diǎn)。

2.2.1、主機(jī)影響電梯振動(dòng)的原因

（1）主機(jī)線圈絕緣對(duì)電梯振動(dòng)的影響

對(duì)于電梯來(lái)說(shuō)，一般要求主機(jī)線圈與主機(jī)外殼之間的阻值大于1兆歐。如果主機(jī)三相的絕緣值不滿足這個(gè)要求，則電梯在加減速或重在上行或輕載下行的時(shí)候轎廂會(huì)感覺(jué)到明顯的高頻振動(dòng)。這時(shí)測(cè)量主機(jī)的U、V、W三相的輸出電流也會(huì)異常的偏大，很容易導(dǎo)致變頻器過(guò)流檢出。

（2）主機(jī)線圈阻值對(duì)電梯振動(dòng)的影響

在測(cè)量主機(jī)的三相電阻時(shí)需要用到的工具是微電阻計(jì)，要求三相的阻值要均勻，當(dāng)三相的阻值不平衡時(shí)，電梯三相的電流就會(huì)存在偏差，從而影響電梯的力矩的輸出，引起電梯振動(dòng)。

2.3霍爾電流傳感器

2.3.1霍爾電流傳感器原理

原邊電流Ip產(chǎn)生的磁通量聚集在磁路中，并由霍爾器件檢測(cè)出霍爾電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器放大，該電壓信號(hào)精確地反映原邊電流。 磁平衡霍爾電流傳感器 原邊電流Ip產(chǎn)生的磁通量和霍爾電壓經(jīng)放大產(chǎn)生的副邊電流Is通過(guò)副邊線圈所產(chǎn)生的磁通量相平衡。副邊電流Is精確地反映原邊電流。 磁平衡霍爾電壓傳感器 原邊電壓Vp通過(guò)原邊電阻R1轉(zhuǎn)換為原邊電流Ip，Ip產(chǎn)生的磁通量和霍爾電壓經(jīng)放大產(chǎn)生的副邊電流Is通過(guò)副邊線圈產(chǎn)生的磁通量相平衡。副邊電流Is精確地反映原邊電壓。

2.3.2、霍爾電流傳感器的特點(diǎn)

（1） 測(cè)量范圍廣：它可以測(cè)量任意波形的電流和電壓，如直流、交流、脈沖、三角波形等，甚至對(duì)瞬態(tài)峰值電流、電壓信號(hào)也能忠實(shí)地進(jìn)行反映;

（2）響應(yīng)速度快：最快者響應(yīng)時(shí)間只為1us。

（3）測(cè)量精度高：其測(cè)量精度優(yōu)于1[%]，該精度適合于對(duì)任何波形的測(cè)量。普通互感器是感性元件，接入后影響被測(cè)信號(hào)波形，其一般精度為3[%]~5[%]，且只適合于50Hz 正弦波形。