电流传感器故障一起了解电流传感器如何检测电流及故障处理

发布时间：2024-10-09 07:10:45

一起了解电流传感器如何检测电流及故障处理

电流传感器是一种传感器的一种，它能高效快捷地检测出电流的相关信息。随着现代科技的飞速发展，电流传感器的应用也变得非常的广泛。我们都知道电流传感器能够检测出电流，而对于它的检测原理还是不清楚的。接下来，就为大家揭晓一下电流传感器是如何检测电流的吧！

电流传感器检测电流的方法

我们以霍尔电流传感器为例,介绍常见的检测电流方法:

1、原边导线应放置于传感器内孔中心，尽可能不要放偏;

2、原边导线尽可能完全放满传感器内孔，不要留有空隙;

3、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN，不要相差太大。如条件所限，手头仅有一个额定值很高的传感器，而欲测量的电流值又低于额定值很多，为了提高测量精度，可以把原边导线多绕几圈，使之接近额定值。例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时，为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕十圈;

4、当欲测量的电流值为IPN/10的时，在25℃仍然可以有较高的精度。

电流传感器分类

1、电流互感器（CT）

电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器

2、霍尔传感器

载流子在外加磁场中运动时，轨迹发生偏移，在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。uV 量级基本上都是内部集成运算放大器处理。

3、分流器

分流器实际就是一个阻值相对很小的电阻。当有电流通过时，产生压降。

这种应用时，可能同时伴随着运算放大器。

电流传感器故障处理

在使用电流传感器的时候，会偶尔出现故障异常的情况，这个时候我们如果不知道电流传感器故障出在哪里的话，那么是可以采用一些诊断方法来找出故障原因的。

电流传感器故障处理方法

1、基于模型诊断方法。这种诊断方法的基础是数学建模，也就是说数学模型在电动机上的应用。其中，必须要用到观测器。观测器所观测的信息与实际对电流传感器的测量信息做一个数据对比，从而判断故障。利用全阶自适应观测器来产生一个残差，根据残差和给定的阈值判断电流传感器故障。

2、基于信号诊断方法。这种诊断方法是通过对信号的测量、对信号特征的辨别来诊断是否发生故障。如果电流传感器发生了故障，那么就会显示出不同的信号特征，对其予以记录，故障信号特征与正常系统的特征不同，那么根据之前的经验就可以准确地把握故障的定位，对其进行辨识，从而予以解决。在没有障碍顺利运行时，各相的故障定位变量都将趋近一个固定值。而在某相电流传感器故障后，这个值会与其他两相显著不同，从而定位故障。

3、基于知识的故障诊断方法。这种诊断方法的依据和基础与前两者略有不同，其需要实时数据与历史数据，兩者同时具备的情况下才能去诊断。这种诊断，在实际应用中还是很广泛的。

变频器电流传感器故障修复方法

1、基于状态观测器的容错控制方法。这种方法就是通过对经过合理设计的观测器的观察与运用，捕获到准确的电流信号，在故障发生之后，运用所观测到的电流信息代替原本在传递的传感器信号，从而达到闭环控制的效果。变频器中，一般有两个相电流传感器，所以容错控制应考虑单个相电流传感器的情况。

2、基于坐标变换的容错控制方法。这种方法就是通过对坐标的计算与换算，构造出丢失的电流信息，也是一种变相的数学建模方法，通过数学方法对电流信息进行判定。这种方法在实践中具有很大的可行性，一般都会通过坐标的变换得出α、β轴电流，进一步与已经计算出的电流数值进行比较，根据电流自身特性进行判断，从而完成故障诊断。

3、直流母线电流采样法，这种方法是利用串联在直流母线上的采样电阻得到直流母线电流，然后利用逆变器的开关状态重构三相电流。当变频器施加非零矢量时，直流母线电某一相电流的信息。由于空间矢量脉宽调制方法是将相邻的两个非零电压矢量在一个采样周期内进行合成来得到目标电压矢量，所以在一个开关周期内直流母线电流采样可以得到两相电流信息。但是这种方法，会造成较大的噪声，这是其弊端，那么它就适用于小功率场合。

传感器故障怎么排除？3分钟详解传感器故障的4大分类+2大诊断方法

传感器故障主要包括：完全失效故障、固定偏差故障、漂移偏差故障和精度下降四类。

失效故障是指传感器测量的突然失灵，测量值一直为某一常数;

偏差故障主要是指传感器的测量值与真实值相差某一恒定常数的一类故障，有故障的测量与无故障的测量是平行的;

漂移故障是指传感器测量值与真实值的差值随时间的增加而发生化的一类故障;

精度下降是指传感器的测量能力变差，精度变低。精度等级降低时，测量的平均值并没有发生变化，而是测量的方差发生变化。

固定偏差故障和漂移故障都是不容易发现的故障，在故障发生的过程中会引起一系列的无法预计的问题，使控制系统长期不能正常发挥作用。

传感器的故障分类方式

1、按传感器故障程度分类

按传感器故障程度的大小可分为硬故障和软故障。

硬故障泛指结构损坏导致的故障，一般幅值较大，变化突然;软故障泛指特性的变异，幅值较小，变化缓慢。

硬故障也称完全故障，完全故障时测量值不随实际变化而变化，始终保持某一读数。通常这一恒定值一般是零或者最大读数。故障测量值大致是一条水平直线。

软故障包括数据偏差、漂移、精度等级下降等。软故障相对较小，难于被发现，因此，从某种意义上来讲，软故障危害比硬故障危害更大，其危害逐渐引起了人们的重视。

2、按故障存在的表现分类

按故障存在的表现可分为间歇性故障和永久性故障。

间歇性故障时好时坏;永久性故障失效后，不能再恢复正常。

3、根据故障发生、发展的进程分类

根据故障发生、发展的进程可分为突变故障和缓变故障。

突变故障信号变化速率大;缓变故障信号变化速率小。

4、按故障的原因分类

按故障原因可分为偏差故障，冲击故障，开路故障，漂移故障，短路故障，周期性干扰，非线性死区故障。

偏差故障的故障原因为：偏置电流或偏置电压等;

冲击故障的故障原因是：电源和地线中的随机干扰，浪涌、电火花放电，D/A变换器中的毛刺等;

开路故障的故障原因：信号线断、芯片管脚没连上等;

漂移故障的故障原因：温等;

短路故障的故障原因：污染引起的桥路腐蚀、线路短接等;

周期性干扰的故障原因：电源50 Hz干扰等;

非线性死区故障的故障原因：放大器饱和、含有非线性环节等。

另外，从建模、仿真的角度出发，可分为乘性故障和假性故障。对于偏置故障，在原信号上加上一个恒定或随机的小信号;对于冲击干扰，可在原信号上叠加一个脉冲信号;对于短路故障，信号接近于零;开路故障，信号接近传感器输出最大值;漂移故障，信号以某一速率偏移原信号；周期性干扰故障，原信号上叠加某一频率的信号。

传感器故障的诊断方法

从不同角度出发，故障诊断方法的分类不完全相同。现简单地将故障诊断方法分为：基于解析数学模型的方法和不依赖于数学模型的方法。

1、基于解析数学模型的方法

根据残差产生的形式不同，基于解析数学模型的方法可以进一步分为：参数估计法、状态估计法和等价空间法。

基于模型的故障诊断方法，是一种最早发展起来的诊断方法，同时也是一种研究、应用最广泛的诊断方法。

优点是模型机理清楚，结构简单，易实现，易分析，可实时诊断。在故障诊断领域具有重要的地位，在今后的发展中依然会是传感器故障诊断方法的主要研究方向。

缺点是计算量大，系统复杂;存在建模误差，模型的适应性差;可靠性差，容易出现误报、漏报等现象;外部扰动的鲁棒性，系统的噪声和干扰不敏感。

目前，这种诊断方法的研究成果仍然主要集中于线性系统，对深入研究非线性系统的通用故障诊断技术具有重要的意义，同时，鲁棒性问题也具有很高的研究价值。

2、不依赖于数学模型的故障诊断方法

当前，控制系统变得越来越复杂，由于实际中很难建立控制系统的精确解析数学模型，当存在建模误差时，基于模型的故障诊断方法将出现误报、漏报等现象，因此不依赖于模型的故障诊断方法受到了人们的高度重视。

不依赖数学模型的方法的优点是不需要对象的准确模型，并且适应性强。其缺点是结构复杂，难于实现。

这种不依赖于系统模型的故障诊断方法可分为基于数据驱动的方法的故障诊断方法、基于知识的故障诊断方法和基于离散事件的方法等。

2.1 基于数据驱动的方法

基于数据驱动的方法有两大类：信号处理方法和统计方法。

常用的一些基于信号处理的故障诊断方法有：绝对值检验和趋势检验，利用Kullb ack信息准则的故障检测，基于自适应滑动Lattice滤波器的故障检测方法，基于信号模态估计的故障检测方法相关分析法、小波分析方法和信息融合方法等。

2.2 基于知识的方法

基于知识的故障诊断方法协可分为基于症状的故障诊断方法和基于定性模型的故障诊断方法两种。

2.3 基于离散事件的方法

基于离散事件的故障诊断方法是近年来发展起来的一种新型故障诊断方法。其基本思想是：离散事件模型的状态既反映正常状态，又反映系统的故障状态。

随着理论研究的进展和技术水平的不断提高，传感器故障诊断的研究会更趋于实用化，一些在实际中遇到的问题会逐步得到解决。

（来源：网络）

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