CN101202494B

CN101202494B - 电压/频率转换器的自动线性误差补偿装置及方法

Info

Publication number: CN101202494B
Application number: CN200610167810A
Authority: CN
Inventors: 陈聪宾; 陈裕胜
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc; Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: CN101202494A

Abstract

一种电压/频率(V/F)转换器的自动线性误差补偿装置及方法，所述V/F转换器的补偿调整端连接固定电阻，而其频率输出端经由光隔离器(opto-isolator)而连接至微控制器单元(MCU)，所述微控制器单元预先存有标准V/F转换函数，在输入电压为V1及V0时，V/F转换器应输出F1及F0的标准对应频率(即(V1，F1)及(V0，F0)两个坐标点)，但当以V1及V2的实际电压值输入V/F转换器、并且所得的真实输出值为F1’及F0’时，微控制器单元便得知V/F转换器的误差状态，因而在微控制器单元进行降频转换时，将(F1，K1)及(F0，K0)的标准坐标点修改为(F1’，K1)及(F0’，K0)，并根据这两个坐标点来算出补偿降频转换函数。

Description

电压/频率转换器的自动线性误差补偿装置及方法

技术领域

本发明涉及电压/频率转换器，特别涉及用于电力变频器(powerinverter)中的电压/频率转换器。

背景技术

随着变频技术的日益成熟，变频器的应用也已相当普及，不仅在各种家庭电器(如冷气机、冰箱及洗衣机)中经常可见，在各种工业控制中也很常见。

在变频器中，常需使用电压/频率转换器(V/F converter)，如MICROCHIP公司制造的TC9400系列及ANALOG DEVICE公司制造的ADVFC32等集成电路产品，将模拟的电压信号转换为数字的频率信号，以便于进行数字化的精密控制。在如前所述的V/F转换器中，其输入电压值与输出频率值间的转换函数(transfer function)为线性函数(linear function)，即二者具有正比关系，该类V/F转换器集成电路产品均设有补偿调整端(offset adjust pin)(如TC9400系列的第二脚及ADVFC32的第一脚)，使用时将该脚连接可变电阻，藉由其阻值的调整来改变转换函数的斜率，以使频率输出值与输入电压值之间更精确的对应。

然而这种补偿调整必需逐一地以人工方式进行，在大量生产变频器的过程中，逐一的人工调整必将耗费大量的人力及时间，极不符合经济效益。再者，可变电阻的可动式结构在精密度及耐用度方面均不及固定电阻，极易发生阻值漂移的情形，这也会影响V/F转换的正确性。

另一方面，在变频器中使用微控制器单元(Microcontroller Unit，MCU)进行数字化控制早已极为普遍，但公知的变频器并未利用微控制器单元进行V/F转换器的转换误差补偿，因此，若能利用已有的微控制器单元进行自动的V/F转换误差的补偿，那么将可在不增加组件成本的情况下，完全免除以往人工调整所需的人力及时间成本，并可避免因使用可变电阻而产生的不稳定问题。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种电压/频率转换器的自动线性误差补偿装置及方法，其可由微控制器单元自动进行误差补偿，而无需人工操作，从而可以有效降低制造成本。

本发明的另一目的在于，提供一种电压/频率转换器的自动线性误差补偿装置及方法，其可避免使用成本较高且较不稳定的可变电阻，而是以固定电阻取代可变电阻，从而可提高变频控制的稳定性的寿命。

为了达到上述目的，本发明将V/F转换器其频率输出端经由光隔离器(opto-isolator)连接至微控制器单元(MCU)，所述V/F转换器的补偿调整端连接固定电阻，而所述微控制器单元预先存有V/F转换的标准线性转换函数。在输入电压为V1和V0时，V/F转换器应输出F1及F0的标准对应频率(即(V1，F1)和(V0，F0)两个坐标点)。当以V1和V2的实际电压值输入V/F转换器、并且所得的实际输出值为F1’和F0’时，微控制器单元便得知V/F转换器的误差状态，因此在微控制器单元进行降频转换时，将(F1，K1)和(F0，K0)的标准坐标点修改为(F1’，K1)和(F0’，K0)，并以此两个坐标点来算出降频转换的线性补偿转换函数。

附图说明

图1是本发明的装置的方块图；

图2是本发明的误差补偿方法的流程图；以及

图3是本发明的转换函数的坐标图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1...V/F转换器

11...电压输入端

12...补偿调整端

13、14...频率信号输出端

15...固定电阻

2...微控制器单元

21、22...输入端

23...输出端

3...光隔离器

S1～S7...步骤

具体实施方式

图1是本发明的装置的方块图。本发明主要由电压/频率转换器(V/F converter，以下简称V/F转换器)1及微控制器单元(Microcontroller，MCU)2组成。V/F转换器1的频率信号输出端13、14电连接到微控制器单元2的输入端21、22，该连接可优选地串连光隔离器(opto-isolator)3，以隔离两电路的接地，并可滤除V/F转换器1输出频率信号中的直流成分。

V/F转换器1的电压输入端11电连接到被转换的电压信号源Vin(未示出)，而其补偿调整端12则连接固定电阻15，以对V/F转换器1提供固定的补偿值。

微控制器单元2对由V/F转换器1所输入的频率信号进行补偿及降频处理。由于一般V/F转换器1的集成电路产品皆为高频输出，如前述的ADVFC32的满刻度(full scale)频率为10kHz、100kHz或500kHz，而TC9400系列的满刻度频率则为100kHz，此kHz等级的频率对于变频器的控制所需的0～60Hz频带而言实属过高，因此微控制器单元2需对所输入的高频信号进行降频处理，以使其输出端23输出符合变频器控制所需的降频信号。

因此，V/F转换器1和微控制器单元2的输出与输入的关系可以用转换函数(transfer function)表示，其中所述转换函数分别为V/F转换函数及降频转换函数，并且这两个函数均为线性函数。V/F转换函数可以用F(V)＝aV+b表示(其中a，b为常数)，而降频转换函数则可以用K(F)＝cF+d表示(其中c，d为常数)。

图2示出了本发明的误差补偿方法的流程图。首先在微控制器单元2内建立标准V/F转换函数及标准降频转换函数，这两个标准转换函数分别具有(V1，F1)、(V0，F0)以及(F1，K1)、(F0，K0)的对应关系(S1)，即当输入电压为V1时，V/F转换器1应输出F1的频率，而F1的频率经降频转换后，应输出K1的频率；当输入电压为V0时，V/F转换器1应输出F0的频率，而F0的频率经降频转换后，应输出K0的频率。

然后，将第一电压值V1实际输入V/F转换器1中，V/F转换器1便将真实的第一频率F1’输出到微控制器单元2(S2)。再将第二电压值V0实际输入V/F转换器1中，V/F转换器1便又将真实的第二频率F0’输出到微控制器单元2(S3)。微控制器单元2收到两个真实的频率F1’及F0’后，便将其与标准频率F1及F0进行对应比较(S4)。若有任一组频率值不同(即F1≠F1’或F0≠F0’)，便分别将F1’及F0’的降频输出值设定为K1及K0(S5)，即在直角坐标上产生(F1’，K1)和(F0’，K0)两个坐标点。接着，再根据所述两个坐标点来计算补偿降频转换函数(S6)。补偿降频转换函数在直角坐标上的图形是通过所述两个坐标点的直线，即为线性函数。此后便采用补偿降频转换函数进行降频转换，以补偿V/F转换器1的线性转换误差。在步骤S4中，若F1＝F1’且F0＝F0’，即表示V/F转换器1的转换没有误差，则不进行补偿，因而仍采用原标准降频转换函数(S7)。

图3是本发明的各个转换函数在直角坐标上的图形表示。图3A绘示了V/F转换函数，其中横坐标代表电压V，纵坐标代表V/F转换器1的输出频率。图3中的两条直线分别代表标准V/F转换函数及真实的V/F转换函数，其中真实的V/F转换函数的直线是将两组真实值(即(V1，F1’)及(V0，F0’))所形成的坐标点(A，B)连接而成的。图3B中绘示了标准降频转换函数和补偿降频转换函数在直角坐标上的图形表示，其中横坐标代表V/F转换器1的输出频率，纵坐标则代表微控制器单元2的降频输出，其中的补偿降频转换函数是将(F1’，K1)及(F0’，K0)两坐标点(C，D)连接而成的。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利范围，其它等效的应用和变换，均应包括在本发明的专利范围内。

Claims

1.一种电压/频率转换器的自动线性误差补偿方法，包括下列步骤：

a)建立标准电压/频率转换函数及标准降频转换函数，所述两个标准转换函数皆为线性函数，分别具有(V1，F1)、(V0，F0)以及(F1，K1)、(F0，K0)的对应关系，其中V表示电压，F表示频率，K表示降频输出值；

b)输入第一电压值V1至所述电压/频率转换器，以得到真实的第一频率F1’；

c)输入第二电压值V0至所述电压/频率转换器，以得到真实的第二频率F0’；

d)比较F1’和F1，以及F0’和F0两组对应值；

e)当步骤d)中的比较结果为有任一组对应值不同时(即F1≠F1’或F0≠F0’)，将F1’及F0’的降频输出值分别设定为K1及K0；

f)根据(F1’，K1)及(F0’，K0)两个坐标点来计算补偿降频转换函数，所述补偿降频转换函数在直角坐标上的图形为通过所述两个坐标点的直线。

2.一种电压/频率转换器的自动线性误差补偿装置，包括：

电压/频率转换器，其具有频率信号输出端、补偿调整端及电压输入端，并执行真实电压/频率转换函数以进行电压/频率转换，所述电压输入端用以电连接至被转换的电压信号源，而所述补偿调整端则连接固定电阻，以便向所述电压/频率转换器提供固定的补偿值，所述真实电压/频率转换函数为线性函数，具有(V1，F1’)及(V0，F0’)的对应关系；

微控制器单元，其具有输入端及输出端，所述输入端电连接至所述电压/频率转换器的频率信号输出端，以对所输入的频率信号进行补偿及降频处理，所述微控制器单元内储存有标准电压/频率转换函数及标准降频转换函数，所述两个标准转换函数分别具有(V1，F1)、(V0，F0)以及(F1，K1)、(F0，K0)的对应关系，其中V表示电压，F表示频率，K表示降频输出值；

其中，当F1≠F1’或F0≠F0’时，所述微控制器单元便将F1’及F0’的降频输出值分别设定为K1及K0，并根据(F1’，K1)及(F0’，K0)两个坐标点来计算补偿降频转换函数，所述补偿降频转换函数在直角坐标上的图形为通过所述两个坐标点的直线。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述电压/频率转换器与所述微控制器单元之间串接有光隔离器。