四桥臂逆变器技术是在三相桥臂的基础上增加一对桥臂和电网，是在三相桥臂的基础上增加一对桥臂和电网中性线直接连接，实现零序电流的直接补偿，四桥臂逆变器控制范围大于三桥臂逆变器。三相四桥臂逆变器虽然拓扑结构简单，直流电压利用率高，体积小，输出电压不平衡明显降低，但控制方法复杂。
三相输出电压不平衡不会影响设备的正常使用。由于没有绝对的平衡，四臂逆变器中的第四臂处于实时工作状态，增加了系统的工作状态。当系统只有轻微的不平衡时，第四臂的参与控制较低，性能浪费。因此，有必要检测三相四桥臂逆变器的三相输出电流，通过切换控制策略来判断系统的不平衡状态，节约系统资源，提高系统工作的可靠性。
本文介绍了三相四桥臂逆变器的电流检测装置，可采集三相四桥臂逆变器的三相输出电流。
为了实现上述目的，技术方案是：三相四臂逆变器电流检测装置，包括三个霍尔电流传感器、三个采样电流处理电路和数字信号处理器，三个霍尔电流传感器串联在三相四臂逆变器三相输出线上，检测三相输出电流，每个霍尔电流传感器连接相应的采样电流处理电路，然后连接到数字信号处理器，将收集到的电流模拟信号转换为电流数字信号，然后传输给数字信号处理器。
霍尔电流传感器的两个电流检测脚串联在三相四桥臂逆变器的三相输出线上，霍尔电流传感器的信号输出脚连接采样电流处理电路。
霍尔电流传感器可以使用ACS758或ACS770芯片也可以使用国产芯片CH704.
图1 设备原理图。
图2 霍尔电流传感器安装位置示意图。
三个霍尔电流传感器CS(A)、CS(B)、CS(C)，三个采样电流处理电路D和一个数字信号处理器DSP。为了检测三相输出电流，三个霍尔电流传感器串联在三相四桥臂逆变器的三相输出线上。霍尔电流传感器连接到相应的采样电流处理电路，然后连接到数字信号处理器，将收集到的电流模拟信号转换为电流数字信号，然后传输到数字信号处理器。
图3 采样电流处理电路原理框图。
霍尔电流传感器采样理器之前，霍尔电流传感器采样电流通过采样电流处理电路处理。参见图3。采样电流处理电路包括两个电压比较器UA、UB，九个电阻R1~R以及四个电容器C1~C4。图中，数字1~8表示8个信号接口，2、3、5、6为信号输入端口，1、7为信号输出端口，4为接地，8为工作电源。霍尔电流传感器的信号输出端连接电阻R9一端，电阻R9另一端分为两条路，一路连接电阻R7.另一端连接电阻R8一端，电阻R7另一端分为三条路，第一条路接地，第二条路同时连接电压比较器UA负电源端和反向输入端连接电容器C1一端，电容C1另一端分为四条路，第一条路连接电压比较器UA的同相输入端，二、三、四路分别连接电阻R1、R2、R3一端，电阻R1、R2、R电压比较器分别连接基础阈值输入端、第一阈值输入端和第二阈值输入端UA正电源端分为两条路，一路通过电容C2接地，另一路通过电阻R6连接采样电流处理电路的信号输出端和电压比较器UA连接信号输出端的输出端，电阻R8另一端分为两条路，一路连接电压比较器UB同相输入端，另一路连接电容C4一端，电容C4另一端分三路，第一路连接电压比较器UB反向输入端，第二路通过电阻R4连接基础阈值输入端，第三路连接电阻R5一端，电阻R另一端分为两条路，一条路接地，另一条路通过电容C3连接信号输出端，电压比较器UB连接信号输出端的输出端，数字信号处理器连接到信号输出端。
数字信号处理器根据三相输出电流计算电压不平衡，判断三相输出不平衡是否超过设定的基本阈值（如2%），数字信号处理器发出前三臂脉冲驱动PWM信号，逆变器作为三相三桥臂结构的输出电压，输出电压略不平衡，但满足工业要求；超过，数字信号处理器输出前三个桥臂脉冲驱动PWM第四桥臂脉冲驱动PWM作为三相四桥臂结构，信号和逆变器为电压不平衡产生的零序电流重量提供了通路。
该装置通过霍尔电流传感器检测三相输出电流，通过硬件电路传输到数字信号处理器，根据三相输出电流判断系统不平衡，通过切换控制策略，减少第四臂参与，节约系统资源，降低三相四臂逆变器故障率，提高三相四臂逆变器的可靠性和快速性。
文章中提到的CH704芯片是隔离集成电流传感器芯片，可替代霍尔电流传感器ACS758/ACS770/ACS772，其中CH704A是符合汽车级标准的产品。
CH704 隔离集成电流传感芯片是专门为大电流检测应用而开发的。CH704 内置 0.1mΩ 主导体电阻，有效降低芯片加热支持大电流检测：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。芯片在其内部集成了独特的温度补偿电路 -40 到150-°C全温一致性好。芯片在出厂前已校准了灵敏度和静态零电流)输出电压，并在全温范围内提供 ±2% 典型的准确性。
产品信息如下：
? 隔离电压：4800VRMS
? AEC-Q100 汽车认证 (CH704A)
? 电源：4.5-5.5V
? 输出电压与电流成正比： /-50A, /-100A, /-150A, /-200A
? 带宽：120kHz
? 响应时间：4us
? 宽温范围：-40-°C 至 150-°C
? 使用 EEPROM 调整高分辨率偏移和灵敏度
? 导线电阻：0.1 mΩ
? 集成数字温度补偿电路
? 磁滞几乎为零
? 输出电源电压的比例
? 抗外部磁场
Features Package
? Reinforced isolation: 4800VRMS
? AEC-Q100 qualified (CH704A)
? Single supply: 4.5-5.5V
? Output voltage proportional to AC current:
/-50A, /-100A, /-150A, /-200A
? Bandwidth: 120 kHz
? Response time: 4 us
? Wide temperature range: -40oC to 150oC
? High resolution offset and sensitivity trimming with EEPROM ? Primary conductor resistance: 0.1 m?
? Integrated protections o Under-voltage protection o Output voltage clamp provides short circuit diagnostic o Output spiking suppress during fast current step inputs
? Factory programmed sensitivity and quiescent output voltage TC ? Integrated digital temperature compensation circuitry
? Nearly zero magnetic hysteresis
? Ratio-metric output from supply voltage ? Immunity to external magnetic field Application
? UPS current sensing
? DC-to-DC converter control
? Balance bike motor control
? Overcurrent fault detection
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