Current Measurement of Frequency Converter With Coreless Hall-sensor

摘要

Tässä työssä tutkitaan magneettipiirittömän Hall-anturin soveltuvuutta virranmittaukseen taajuusmuuttajakäytöissä. Tavoite on suunnitella kaupallisten kompensoitujen Hall-anturien kanssa yhteensopiva virta-anturi, joka perustuu magneettivuon tiheyden mittaukseen ilman vuota keskittävää magneettipiiriä. Työssä esitellään aluksi yleisesti taajuusmuuttaja ja sen virranmittauksen vaatimuksia. Myös muita virranmittausmenetelmiä käsitellään, mutta pääpaino on Hall-ilmiöön perustuvissa antureissa. Sähkömagnetismia ja Hall-ilmiötä esitellään pohjustukseksi virta-anturin suunnittelua varten. Virta-anturi suunnitellaan piirikortille, koska se tarvitsee signaalinkäsittelyelektroniikan ollakseen yhteensopiva tyypillisten kompensoitujen Hall-antureiden kanssa.Valmiilla virta-anturilla tehdään staattisen ja dynaamisen suorituskyvyn mittauksia sen tarkkuuden selvittämiseksi. Myös ulkoisten magneettikenttien ylikuulumista ja niiden suodatusta tutkitaan. Samat suorituskykymittaukset tehdään vertailun vuoksi eräälle kaupalliselle kompensoidulle Hall-anturille. Mittaukset osoittavat, että itse suunniteltu magneettipiiritön Hall-anturi on kompensoitua Hall-anturia epätarkempi, dynaamisilta ominaisuuksiltaan huonompi ja herkempi ylikuulumiselle. Ylikuulumista kuitenkin saadaan suodatettua tehokkaasti koteloinnilla. Myös tarkkuutta voisi todennäköisesti parantaa jatkamalla kortin kehitystä.Antureiden käyttö vaihtosuuntaajassa osoittaa, että dynaamiset ominaisuudet ja ylikuulumisen suodatus koteloinnilla ovat riittäviä taajuusmuuttajakäyttöön. Magneettipiiritön Hall-anturi on myös huomattavasti pienempi ja halvempi kuin kompensoitu Hall-anturi. Sillä olisi siis potentiaalia korvata suuret ja kalliit kompensoidut Hall-anturit.