1.1.4 信号检测与调理

交流电机控制系统需要检测多个变量，如电机绕组电流或电压、直流母线电压或电流、转子位置和速度，以实现高性能控制和故障保护。从简单的调压调速控制到复杂的伺服控制，交流电机控制系统涵盖不同功率等级和不同级别检测及反馈单元。对于泵、风扇和压缩机等简单的控制系统，无需精密反馈。对于机器人、机床和贴片机器等复杂的伺服控制，不仅需要精确反馈，还需高速模数转换和通信接口。

目前，应用于交流电机控制系统的电流检测法主要有分流电阻法、霍尔效应电流传感器法和电流互感器法。分流电阻法在检测电流时存在损耗，但分流电阻法的输出线性度高，成本低，适用于交流和直流测量。霍尔效应电流传感器法和电流互感器法具有固有的隔离作用，适用于电流等级较高的交流电机控制系统。相较于分流电阻法，霍尔效应电流传感器法和电流互感器法的精度对温度敏感，而且成本偏高。电压检测法分为分压电阻法、霍尔效应电压传感器法和电压互感器法，其检测特征与电流检测方法类似，在此不再赘述。

为提高交流电机运行稳定性，一般采用位置传感器检测转子位置。常用的位置传感器为旋转编码器，根据工作原理，可分为磁性编码器和光学编码器，根据输出信号，可分为绝对值编码器和增量式编码器。绝对值编码器直接测量转子的绝对位置。增量式编码器在编码盘上均匀地刻制一定数量的光栅，在光线照射作用下，接收装置输出端得到频率与转速成正比的方波脉冲序列，基于此可以计算出转子位置。基于增量式编码器进行测速的方法有M法、T法和M/T法，其中M法适用于高转速工况，T法适用于低转速工况，而M/T法适合于全速域内测速。

基于传感器检测的机电信号经过信号调理，转化为可用于控制器运算的数字量。信号调理主要实现如下功能：①安全隔离以防电击，或功能隔离以便在非致命电压之间进行电平转换；②偏移补偿和电平转换，以匹配模数转换输入范围；③保证数据的完整性并消除噪声。