CN101330274A - 多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器 - Google Patents
多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101330274A CN101330274A CNA2008100555160A CN200810055516A CN101330274A CN 101330274 A CN101330274 A CN 101330274A CN A2008100555160 A CNA2008100555160 A CN A2008100555160A CN 200810055516 A CN200810055516 A CN 200810055516A CN 101330274 A CN101330274 A CN 101330274A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mcu
- chip
- circuit
- microcontroller
- igbt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 20
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 54
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 40
- 102400000705 Intracellular domain 2 Human genes 0.000 claims description 22
- 101800001556 Intracellular domain 2 Proteins 0.000 claims description 22
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 16
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 15
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 11
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 20
- 101100114417 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) con-13 gene Proteins 0.000 description 9
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 101100168116 Magnaporthe oryzae (strain 70-15 / ATCC MYA-4617 / FGSC 8958) CON7 gene Proteins 0.000 description 4
- 101100114416 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) con-10 gene Proteins 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 4
- 101100168115 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) con-6 gene Proteins 0.000 description 3
- 101100168117 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) con-8 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- DIDLWIPCWUSYPF-UHFFFAOYSA-N microcystin-LR Natural products COC(Cc1ccccc1)C(C)C=C(/C)C=CC2NC(=O)C(NC(CCCNC(=N)N)C(=O)O)NC(=O)C(C)C(NC(=O)C(NC(CC(C)C)C(=O)O)NC(=O)C(C)NC(=O)C(=C)N(C)C(=O)CCC(NC(=O)C2C)C(=O)O)C(=O)O DIDLWIPCWUSYPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
本发明涉及一种多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器。本发明主要是解决现有控制器存在的可靠性差和误操作多的技术难点。本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器，其中：该控制器包括主控制微控制器(MCU)及辅助电路、辅助控制微控制器(MCU)及辅助电路、控制面板微控制器(MCU)及辅助电路、绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测电路、双端口随机存取存储器(RAM)和模拟信号偏置电路；主控制微控制器(MCU)与辅助控制微控制器(MCU)之间采用双端口随机存取存储器(RAM)连接以完成高速的传递绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测数据及相互支持的通信。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器，它属于一种大功率、高电压、九电平变频调压节能设备使用的控制装置。
背景技术
目前国内外高电压大功率变频调压设备使用的控制器，在电力开关(如绝缘栅双极晶体管IGBT等)进行切换或操作时，多采用延时的方法避免开关的混叠。由于各种变频器所使用的电力开关的特性的差异，以及被控制系统状态的不断变化，所有开关的关断状态不尽相同。这种不经过严格检测IGBT开关状态的做法极易造成IGBT开关的误操作，导致开关不正常发热甚至损坏；更有甚者，会对电力系统造成更严重的影响，从而造成传统大功率变频调压控制器具有故障率高的缺陷，使其的使用受到了很大的限制。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术难点提供一种通过检测开关状态达到提高IGBT开关的可靠性和易操作性的多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器。
本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器，其中：该控制器包括主控制微控制器(MCU)及辅助电路、辅助控制微控制器(MCU)及辅助电路、控制面板微控制器(MCU)及辅助电路、绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测电路、双端口随机存取存储器(RAM)和模拟信号偏置电路；主控制微控制器(MCU)与辅助控制微控制器(MCU)之间采用双端口随机存取存储器(RAM)连接以完成高速的传递绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测数据及相互支持的通信；绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测电路与主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)连接，使主控制微控制器(MCU)及辅助控制微控制器(MCU)可以实时准确的检测所有绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关的切换状态及关断状态，为主控制微控制器(MCU)及辅助控制微控制器(MCU)提供可靠的开关状态信息，从而使主控制微控制器(MCU)及辅助控制微控制器(MCU)可准确无误的向九电平绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关拓扑电路发出触发信号，并避免了开关切换时的状态混叠现象，保证绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关有序的切换；模拟信号偏置电路与主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)连接，为主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)提供被控电动机的电压及电流参数。
本发明所述主控制微控制器(MCU)及辅助电路包括：
一个接收由电压互感器(PT)、电流互感器(CT)转化后的信号而自动检测电动机及负荷的参数并动态的建立其数学模型，计算电动机运行的所有参数并输出相应的指令，控制输出给电动机的电压为期望的九电平波形，电流为完美无谐波的正弦波形，使电动机与负荷系统功率因数趋于1.0的主控制微控制器(MCU)芯片，所述主控制微控制器(MCU)芯片采用运算速度极快的数字信号处理器(DSP)为核心控制系统，其型号为dsPIC30F6010A；
一个为绝缘栅双极晶体管(IGBT)驱动提供控制信号的光纤隔离驱动电路，其由30路组成，它与主控制微控制器(MCU)芯片的管脚2、3、21、22、72-77、21、22、4-8、10、23、24、78、79、23、24、1、13-18、35、36、80、35、36连接，其中管脚2、3、21、22、72-77为A相控制电路，管脚21、22为A相斩波控制电路；管脚4-8、10、23、24、78、79为B相控制电路，管脚23、24为B相斩波控制电路；管脚1、13-18、35、36、80为C相控制电路，管脚35、36为C相斩波控制电路；
一个与ICD2编程器连接，输入编程信号的ICD2编程接口；ICD2编程接口的2、3、6脚与主控制微控制器(MCU)芯片的管脚19、20、9相连，完成编程信号传送；
一个为主控制微控制器(MCU)芯片和运算放大器提供可靠电源的抗干扰滤波器，它由5个磁珠器件组成，并与主控制微控制器(MCU)及辅助电路的相应管脚相连；
一个为主控制微控制器(MCU)芯片提供保护的数字电源保护电路，它与主控制微控制器(MCU)芯片的+5V电源连接；
一个为主控制微控制器(MCU)芯片和模拟信号偏置电路提供可靠模拟电源的模拟模块电源及接口电路，它与模拟信号偏置电路模块连接，得到电动机电压及电流参数；模拟模块电源AVCC和AGND与主控制微控制器(MCU)芯片的管脚25、26连接；
一个将采集的模拟量偏置为正值信号的模拟信号偏置电路，此电路共有6路，通过ADC连接器分别与主控制微控制器(MCU)芯片的管脚27-30、33、34相连；
一个将主控制微控制器(MCU)芯片与双端口随机存取存储器(RAM)芯片相连的双端口(RAM)连接器，其作用是完成主控制微控制器(MCU)芯片与辅助控制微控制器(MCU)芯片之间数据的高速传递；
一个为主控制微控制器(MCU)芯片输入时钟脉冲的晶体振荡器电路；它与主控制微控制器(MCU)芯片的管脚49连接，输入时钟信号；
一个将主控制微控制器(MCU)芯片与绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关状态检测电路相连的IGBT开关状态检测电路接口，其作用是输IGBT开关信号，完成主控制微控制器(MCU)芯片对IGBT开关状态的检测。
本发明所述辅助控制微控制器(MCU)及辅助电路包括：
一个接收由电压互感器(PT)、电流互感器(CT)转化后的信号而自动检测电动机及负荷的参数，并动态的建立与主控制微控制器(MCU)相适应的辅助数学模型，支持主控制微控制器(MCU)工作并共同完成向电动机输出期望的九电平电压波形及完美无谐波的电流波形，并使电动机及系统的功率因数趋于1.0的辅助控制微控制器(MCU)芯片，其型号为dsPIC30F6010A；
一个为辅助控制微控制器(MCU)芯片提供电源的+12V、-12V电源接口；
一个与外部正交编码器连接、用于检测电动机转速的正交编码器接口，其与辅助控制微控制器(MCU)芯片连接；
一个与ICD2编程器连接，输入编程信号的ICD2编程接口；
一个为辅助控制微控制器(MCU)芯片和模拟信号偏置电路提供可靠模拟电源，并与模拟信号偏置电路模块连接获得电动机电压及电流参数的模拟模块电源及接口电路，其与辅助控制微控制器(MCU)芯片连接；
一个与液晶显示器连接，接收辅助控制微控制器(MCU)芯片发来的信号，实时显示系统的运行状态的液晶显示模块接口，其与辅助控制微控制器(MCU)芯片连接；
一个为辅助控制微控制器(MCU)芯片输入时钟信号的晶体振荡器，它与辅助控制微控制器(MCU)芯片的管脚49连接；
一个将辅助控制微控制器(MCU)芯片与IGBT开关状态检测电路相连，输入IGBT开关信号，完成辅助控制微控制器(MCU)芯片对IGBT开关状态检测的IGBT开关状态检测电路接口，它与辅助控制微控制器(MCU)芯片连接；
一个将采集的模拟量偏置为正值信号的模拟信号偏置电路，此电路共有6路，通过ADC连接器分别与辅助控制微控制器(MCU)芯片连接。
本发明所述绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测电路包括：
一个IGBT开关状态采集电路，IGBT开关检测电路共检测A、B、C三相，每相检测8路IGBT的开关信号；IGBT的开关信号由独立的检测模块检测，转换成数字信号后，送入数据选择器电路，以实现24选1的功能，IGBT开关状态采集电路与24选1数据选择电路连接；
一个24选1数据选择电路，其与IGBT开关状态采集电路相连，接收IGBT开关状态，并通过数据选择电路连接器与主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)相连，实现主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)对IGBT开关信号的24选1功能；
一个数据选择电路连接器，它与主控制微控制器(MCU)、辅助控制微控制器(MCU)和24选1数据选择电路连接。
本发明所述双端口随机存取存储器(RAM)包括：
一个将辅助控制微控制器(MCU)芯片与主控制微控制器(MCU)芯片相连，完成两MCU芯片之间数据高速传递的双端口RAM芯片，其芯片的型号为IDT71321；
一个由两个8位三态地址/数据输出锁存器74HC573构成的地址/数据锁存电路，实现辅助控制微控制器(MCU)与主控制微控制器(MCU)相应端低8位地址和数据线的复用，完成数据交换的功能；
一个向辅助控制微控制器(MCU)芯片、晶体振荡器、ICD2编程接口、模拟模块电源、模拟信号偏置电路接口、液晶显示电路、双口RAM芯片、8位三态地址/数据输出锁存器74HC573等提供电源及保护的电源滤波保护电路。
本发明所述控制面板微控制器(MCU)及辅助电路包括：
一个接收主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)装置信号并依据该信号输出控制面板指令的控制面板微控制器(MCU)芯片，其型号为dsPIC30F4011，控制面板微控制器(MCU)芯片与晶体振荡器、电源滤波保护电路、面板指示灯电路、RS485串行通信电路、键盘电路和液晶显示模块接口电路连接；
一个为控制面板微控制器(MCU)芯片输入时钟脉冲的晶体振荡器，它与控制面板微控制器(MCU)芯片连接；
一个为控制面板微控制器(MCU)芯片、DC/DC电源隔离模块、LED驱动芯片、8位三态输出锁存器和液晶模块提供电源及保护的电源滤波保护电路，它与控制面板微控制器(MCU)芯片、DC/DC电源隔离模块、LED驱动芯片、8位三态输出锁存器和液晶模块连接；
一个指示变频器的工作状态的面板指示灯电路，它与控制面板微控制器(MCU)和液晶连接器连接；
一个与控制面板微控制器(MCU)连接，完成控制面板微控制器(MCU)芯片与主控制微控制器(MCU)芯片之间的串行通信功能的RS485串行通信电路；
一个输入人机对话信号的键盘电路，它与控制面板微控制器(MCU)连接；
一个与液晶显示器连接，接收控制面板微控制器(MCU)芯片发来的信号，实时显示系统的运行状态的液晶显示模块接口。
由于本发明采用了上述技术方案，用运算速度极快的数字信号处理器(DSP)作为核心控制系统，可以自动检测电机及负荷的参数并动态的建立其数学模型。并结合无速度传感器矢量控制理论，自动检测及计算电机运行的所有中间量。如磁通速度的大小及方向，电动机转速、转矩、电压、电流、频率及系统功率因数，各开关的状态及发热状态，进而发出准确而可靠的触发脉冲，用动态的PWM技术去完成变频器的输出电压为期望的九电平波形，电流为完美无谐波的正弦波形及电机与负荷系统功率因数趋于1.0的目的。因此，与背景技术相比，本发明具有可靠性高、不易造成误操作、造价低、易维修和易操作的优点。
附图说明
图1是本发明的总体结构原理图；
图2是本发明的主控制MCU及辅助电路原理图；
图3是本发明的IGBT开关检测电路原理图；
图4是本发明的辅助控制MCU及辅助电路原理图；
图5是本发明的双端口RAM电路及辅助电路原理图；
图6是本发明的控制面板MCU及辅助电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本实施例中的多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器，它包括主控制微控制器(MCU)及辅助电路2、辅助控制微控制器(MCU)及辅助电路6、控制面板微控制器(MCU)及辅助电路4、绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测电路1、双端口随机存取存储器(RAM)5和模拟信号偏置电路3；主控制微控制器(MCU)与辅助控制微控制器(MCU)之间采用双端口随机存取存储器(RAM)5连接以完成高速的传递绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测数据及相互支持的通信；绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测电路1与主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)连接，使主控制微控制器(MCU)及辅助控制微控制器(MCU)可以实时准确的检测所有绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关的切换状态及关断状态，为主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)提供可靠的开关状态信息，从而使主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)可准确无误的向九电平绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关拓扑电路发出触发信号，并避免了开关切换时的状态混叠现象，保证绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关有序的切换，杜绝误操作，减少开关发热，延长开关寿命。三相交流电源经整流电路整流后，将得到的直流电源供给九电平IGBT开关拓扑电路。主控制微控制器(MCU)通过模拟信号偏置电路接收由电压互感器(PT)、电流互感器(CT)转化后的信号而自动检测电动机及负荷的参数并动态的建立其数学模型，计算电动机运行的所有参数并输出相应的指令，控制九电平IGBT开关拓扑电路输出给电动机的电压为期望的九电平波形，电流为完美无谐波的正弦波形，使电动机与负荷系统功率因数趋于1.0。辅助控制微控制器(MCU)也接收由电压互感器(PT)、电流互感器(CT)转化后的信号而自动检测电动机及负荷的参数，并动态的建立与主控制MCU相适应的辅助数学模型，支持主控制微控制器(MCU)工作，共同完成向电动机输出期望的九电平电压波形及完美无谐波的电流波形。模拟信号偏置电路与主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)连接，为主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)提供被控电动机的电压及电流参数。
如图2所示，所述主控制微控制器(MCU)及辅助电路包括：主控制MCU芯片、光纤隔离驱动电路、ICD2编程接口、电源输入及抗干扰滤波器、数字电源保护电路、模拟模块电源及接口电路、模拟信号偏置电路、双端口RAM连接器、晶体振荡器、IGBT开关状态检测电路接口。所述主控制MCU芯片U1采用运算速度极快的数字信号处理器(DSP)为核心控制系统，其型号为dsPIC30F6010A，主控制MCU芯片接收由电压互感器(PT)、电流互感器(CT)转化后的信号而自动检测电动机及负荷的参数并动态的建立其数学模型，计算电动机运行的所有参数并输出相应的指令，控制输出给电动机的电压为期望的九电平波形，电流为完美无谐波的正弦波形，使电动机与负荷系统功率因数趋于1.0；同时通过IGBT开关检测电路，主控制MCU芯片可以实时准确的检测所有IGBT开关的切换状态及关断状态，为主控制MCU提供可靠的开关状态信息，从而使主控制MCU可准确无误的向相应的IGBT开关发出触发信号，并避免了开关切换时的状态混叠现象，保证了良好有序的IGBT开关切换，杜绝误操作，减少开关发热，延长开关寿命。
图2a为主控制MCU芯片U1(dsPIC30F6010A)；芯片U1管脚12、32、48、71接+5V正电源为主控制MCU芯片U1供电，芯片U1管脚11、31、51、70为电源的接地端；芯片U1管脚1-8、10、13-18、21-24、35、36、72-80用于控制IGBT开关的导通和截止；芯片U1管脚9、19、20为编程端口，分别与CON2端子(ICD2)的管脚6、2、3相连；芯片U1管脚25、26为内置的模拟模块参考电压输入端口，其中管脚25为内置模拟模块的正电源输入端口，管脚26为内置模拟模块的参考地输入端口；芯片U1管脚27-30、33、34为模拟量输入，通过电压互感器(PT)、电流互感器(CT)采集电动机定子电压、电流；芯片U1管脚38-40用于与图6a中的控制面板MCU芯片及图6d中的相应管脚相连进行通讯；芯片U1管脚41-46与IGBT开关状态检测连接器CON3的管脚2-7连接，用于获取IGBT开关状态信号；芯片U1管脚49连接晶体振荡器X1的管脚3，用于输入时钟信号；芯片U1管脚52-69与图5中的双端口RAM连接器相连，用来与图4中的辅助控制MCU芯片U6进行数据通信；芯片U1管脚37、47、50为预留I/O口，用于将来做扩展产品功能。
图2b为光纤隔离驱动电路，其作用是为IGBT驱动提供控制信号；它由三极管Q1(BC327)、电阻R1和光纤发射器F1(HFBR-1522)组成，此电路共有30路；其中每路的三极管Q(BC327)的基极分别与主控制MCU芯片U1的管脚2、3、21、22、72-77连接形成A相IGBT开关控制电路，与芯片U1管脚21、22连接形成A相斩波IGBT开关控制电路；与芯片U1管脚4-8、10、23、24、78、79连接形成B相IGBT开关控制电路，与芯片U1管脚23、24连接形成B相斩波IGBT开关控制电路；与芯片U1管脚1、13-18、35、36、80连接形成C相IGBT开关控制电路，与芯片U1管脚35、36连接形成C相斩波IGBT开关控制电路。
图2c为ICD2编程接口(CON2)，它与ICD2编程器连接，输入编程信号；CON2的2、3、6脚与芯片U1(dsPIC30F6010A)管脚19、20、9相连，完成编程信号传送。CON2的管脚4、5为电源管脚。
图2d为电源输入及抗干扰滤波器，其作用是为主控制MCU芯片U1和运算放大器U3A(LM1558)提供可靠的电源；由5个磁珠器件M1～M5组成，它与主控制MCU及辅助电路的相应管脚相连。
图2e为数字电源保护电路，其作用是为主控制MCU芯片U1提供保护，由瞬态抑制二极管T1、钽电容E1组成，二极管T1的负极与钽电容E1的正极并接后与主控制MCU芯片U1的+5V电源连接；二极管T1的正极与钽电容E1的负极并接后与地连接，其瞬态电压抑制二极管(TVS)T1用于吸收浪涌功率，在外部电压出现冲击时，对电路起保护作用，保证向检测电路提供稳定的+5V电源。
图2f为模拟模块电源及接口电路，其作用是为主控制MCU芯片U1和模拟信号偏置电路提供可靠模拟电源，并与模拟信号偏置电路模块连接，得到电动机电压及电流参数；它由三端稳压器件U2(LM78M05)、电容C1、C2、二极管D1、D2、ADC连接器CON4(Sample_CON)组成，模拟模块电源AVCC和AGND与主控制MCU芯片U1的管脚25、26连接，其中管脚25为内置模拟模块的正电源输入端口，管脚26为内置模拟模块的参考地输入端口；ADC连接器CON4(Sample_CON)为模拟信号偏置电路输入接口，其作用是通过ADC连接器CON4(Sample_CON)与6路模拟信号偏置电路连接，电动机电压及电流参数由模拟信号偏置电路获得，经ADC连接器CON4(Sample_CON)的1、3、5、7、9、11送入主控制MCU芯片U1的管脚27-30、33、34，其中芯片U1管脚27-29通过电路互感器(CT)检测电动机定子电流，芯片U1的管脚30、33、34通过电压互感器(PT)检测电动机定子电压，芯片U1的管脚35、36为预留的模拟量输入端口；模拟模块参考电源AVCC、AGND与ADC连接器CON4(Sample_CON)的管脚2、4、6、8、10、12、14、16连接，为模拟信号偏置电路提供模拟电源。
图2g为模拟信号偏置电路，其作用是将采集的模拟量偏置为正值信号；它由集成块U3A(LM1558)和电阻R3-R5、电容C3-C5和稳压管V1、瞬态抑制二极管T2组成；此电路共有6路，通过ADC连接器分别与主控制MCU芯片U1的管脚27-30、33、34相连，以便成比例的计算电动机定子电压、电流与频率的关系。
图2h为双端口RAM连接器，其作用是将主控制MCU芯片U1与图5a中的双端口RAM芯片U9相连，完成主控制MCU和辅助控制MCU两芯片之间数据的高速传递。芯片U1管脚52-69与双端口RAM连接器CON1的管脚6-23连接，通过CON1与双端口RAM芯片(图5中的U9)连接，再通过双端口RAM与图4a中的辅助控制MCU芯片U6相连。双端口RAM连接器CON1的管脚1-3、24-26为电源端口，其作用是向双端口RAM连接器、辅助控制MCU及其辅助电路供电。
图2i为晶体振荡器电路，其作用是为主控制MCU芯片U1输入时钟脉冲；它与主控制MCU芯片U1的管脚49连接，输入时钟信号。有源晶体振荡器X1的管脚2、4为电源接口，其作用是为X1供电；X1管脚3为时钟信号输出端口，它与芯片U1的管脚49连接，向芯片U1输入时钟信号。
图2j为IGBT开关状态检测电路接口CON3，其作用是将主控制MCU芯片U1与IGBT开关状态检测电路相连，输入IGBT开关信号，完成主控制MCU芯片U1对IGBT开关状态的检测；主控制MCU芯片U1的管脚41、42与CON3的管脚7、6相连，用于接收IGBT开关状态检测信号，芯片U1管脚43-46与CON3的管脚5、4、3、2相连，用于输出4位地址码，控制数据选择器电路返回相应IGBT开关状态信号。
如图3所示，所述IGBT开关检测电路包括：IGBT开关状态采集电路、24选1数据选择电路、数据选择电路连接器。所述IGBT开关检测电路共检测A、B、C三相，每相检测8路IGBT的开关信号；IGBT的开关信号由独立的检测模块检测，转换成数字信号后，送入数据选择器电路，以实现24选1的功能；数据选择器电路根据主控制MCU芯片U1发送的控制信号，选通所需的IGBT开关信号并通过IGBT开关状态连接器发送给主控制MCU芯片U1；所述数据选择器电路可实现对IGBT开关信号的24选1功能；所述IGBT开关检测电路包括电压隔离开关电路、IGBT开关门极限制电压判别电路，其作用是与IGBT驱动电路连接，取得IGBT开关的开关信号，并将检测结果通过数据选择器电路发送给主控制MCU芯片U1，其电压隔离部分由二极管构成，其电压判别电路由电阻，稳压管构成，其隔离输出电路由光电隔离芯片和电阻构成，IGBT开关信号从IGBT的C极获得，经IGBT检测电路判别后输出给数据选择器电路，由主控制MCU控制数据选择器电路发送所需IGBT开关状态信号给主控制MCU芯片U1。
图3a为IGBT开关状态采集电路，其作用是与IGBT驱动电路中的IGBT的C极连接，获得IGBT开关信号，并将此信号转换为数字信号，送入24选1数据选择电路；所述IGBT开关状态采集电路由电压隔离电路，门限电压判别电路、光电隔离电路构成；检测模块需要检测3相、每相8路IGBT开关信号，所以共需同样的IGBT开关状态采集电路24路，这里以A相第1路为例进行介绍；所述电压隔离部分由二极管VD1(型号为ERA34-10)构成，其作用是将IGBT上的高电压与检测电路隔离；所述门限电压判别电路由电阻R6、R12、齐纳二极管VZ1和光耦隔离器T3构成，其作用是将检测到IGBT的C极电压分压，并通过齐纳二极管VZ1判断其状态；所述光电隔离电路由光耦T3、电阻R18构成，其作用是将检测电路与24选1数据选择电路电气隔离。
图3b为24选1数据选择电路，其作用是与IGBT开关状态采集电路相连，接收IGBT开关状态，并通过数据选择电路连接器CON5与主控制MCU芯片U1相连，实现主控制MCU芯片U1对IGBT开关信号的24选1功能；它由2个16选1数据选择器U4(DM74150N)、U5(DM74150N)、退耦电容C6、C7、数据选择电路连接器CON5构成；U4及U5的管脚11-15为4位地址码输入端，与CON5的管脚2-5连接；U4及U5管脚1-8、16-23为数据输入端口，与24路IGBT开关状态采集电路连接，其中U4的管脚1-8为A相8路IGBT开关状态输入端口，U4的管脚16-23为B相8路IGBT开关状态输入端口，U5的管脚1-8为C相8路IGBT开关状态输入端口，U5的管脚16-23未使用U4及U5管脚10为数据输出端口，其中U4的管脚10与CON5的管脚6相连，用于输出A、B两相的16路IGBT开关状态信号，U5的管脚10与CON5的管脚7相连，用于输出C相的8路IGBT开关状态信号。
如图4所示，所述辅助控制MCU及辅助电路包括：辅助控制MCU芯片、+12V、-12V电源接口、正交编码器接口、ICD2编程接口、模拟模块电源及接口电路、液晶显示模块接口、晶体振荡器、IGBT开关状态检测电路接口、模拟信号偏置电路。所述辅助控制MCU芯片U6采用运算速度极快的数字信号处理器(DSP)为核心控制系统，其型号为dsPIC30F6010A，它的主要作用与主控制MCU相似，本辅助控制MCU也接收由电压互感器(PT)、电流互感器(CT)转化后的信号而自动检测电动机及负荷的参数，并动态的建立与主控制MCU相适应的辅助数学模型，支持主控制MCU工作并共同完成向电动机输出期望的九电平电压波形及完美无谐波的电流波形，并使电动机及系统的功率因数趋于1.0。
图4a为辅助控制MCU芯片U6，该辅助控制MCU芯片U6(dsPIC30F6010A)的管脚12、32、48、71接+5V电源为辅助控制MCU芯片U6供电，芯片U6管脚11、31、51、70为+5V电源的接地端；电容C8-C11为芯片U6(dsPIC30F6010A)的退耦电容，其作用是增强芯片U6的抗干扰能力，应尽量靠近芯片U6电源管脚放置；芯片U6管脚1-8、10、13、14、23、24、76-80为数字信号输入/出端，用来与双端口RAM进行数据通信；芯片U6管脚15-17为正交编码器信号输入接口，用于检测电动机转速(实验阶段验证算法用)；芯片U6管脚9、19、20为编程端口，分别与ICD2编程接口CON7端子的管脚6、2、3相连；芯片U6管脚25、26为内置的模拟模块参考电压输入端口，其中管脚25为内置模拟模块的正电源输入端口，管脚26为内置模拟模块的参考地输入端口；芯片U6管脚27-30、33、34为模拟量输入，通过电压互感器(PT)、电流互感器(CT)采集电动机定子电压、电流；芯片U6管脚41-46与IGBT开关状态检测连接器CON9的管脚2-7连接，用于获取IGBT开关状态信号；芯片U6管脚49连接晶体振荡器X2的管脚3，用于输入时钟信号；芯片U6管脚18、21、22、37-40、47、50、52、59、60、64、65、72-75为预留I/O口，用于将来做扩展产品功能。
图4b为+12V、-12V电源接口，它由三端端子P1、磁珠M6-M8组成，P1端子管脚1为+12V输入端，管脚2为+12V、-12V地，管脚3为-12V输入端；其磁珠M6-M8的作用是抑制电源线上的高频噪声和尖峰干扰。
图4c为正交编码器接口，其作用是与外部正交编码器连接，用于检测电动机转速(实验阶段验证算法用)；它由正交编码信号输入接口CON6(QE_CON)组成，CON6(QE_CON)的2、3、5管脚与芯片U6(dsPIC30F6010A)管脚17、16、15连接，将正交编码信号发送到主控制芯片U6。CON6(QE_CON)的管脚1、4为电源管脚，为正交编码器供电。
图4d为ICD2编程接口(CON7)，它与ICD2编程器连接，输入编程信号；CON7(ICD2_CON)的2、3、6脚与芯片U6(dsPIC30F6010A)管脚19、20、9相连，完成编程信号传送。CON7的管脚4、5为电源管脚。
图4e为模拟模块电源及接口电路，其作用是为辅助控制MCU芯片U6和模拟信号偏置电路提供可靠模拟电源，并与模拟信号偏置电路模块连接，得到电动机电压及电流参数；模拟模块电源由5V电压模块U7(LM78M05)、电容C16、C17、二极管D3、D4、磁珠M9、M10、跳线JP1、JP2组成；电压模块U7(LM78M05)、电容C16、C17、二极管D3、D4共同组成电压转换电路；模拟模块参考电源AVCC、AGND与辅助控制MCU芯片U6的管脚25、26连接，其中管脚25为内置模拟模块的正电源输入端口，管脚26为内置模拟模块的参考地输入端口；跳线JP1、JP2、磁珠M9、M10组成模拟电源选择电路，其作用是供测试阶段选择模拟电源；ADC连接器CON10(Sample_CON)为模拟信号偏置电路输入接口，其作用是通过ADC连接器CON10(Sample_CON)与6路模拟信号偏置电路连接，电动机电压及电流参数由模拟信号偏置电路获得，经ADC连接器CON10(Sample_CON)的1、3、5、7、9、11、13、15送入辅助控制MCU芯片U6的管脚27-30、33-36，其中辅助控制MCU芯片U6管脚27-29通过电流互感器(CT)检测电动机定子电流，管脚30、33、34通过电压互感器(PT)检测电动机定子电压，管脚35、36为预留的模拟量输入端口；模拟模块参考电源AVCC、AGND与ADC连接器CON10(Sample_CON)的管脚2、4、6、8、10、12、14、16连接，为模拟信号偏置电路提供模拟电源。
图4f为液晶显示模块(LCD)接口，其作用是与液晶显示模块连接，接收辅助控制MCU芯片U6(dsPIC30F6010A)发来的信号，实时显示系统的运行状态；它由电位器RP1、电容C12、液晶连接器CON8组成；液晶显示器选用128*64像素液晶模块；其电容C12、电位器RP1的作用是为LCD提供驱动电源；液晶连接器CON8管脚17、18为背光电源输入端；液晶连接器CON8管脚1、2、6-16(8路数据信号、5路控制信号)与辅助控制MCU芯片U6(dsPIC30F6010A)相应管脚连接，由芯片U6控制LCD显示；芯片U6管脚53-58、61-63、66-69为液晶LCD的数据及控制端口。
图4g为晶体振荡器电路，其作用是为辅助控制MCU芯片U6输入时钟脉冲；它与辅助控制MCU芯片U6的管脚49连接，输入时钟信号。有源晶体振荡器X2的管脚2、4为电源接口，其作用是为X2供电；X2管脚3为时钟信号输出端口，它与芯片U6的管脚49连接，向芯片U6输入时钟信号。
图4h为IGBT开关状态检测电路接口CON9，其作用是将辅助控制MCU芯片U6与IGBT开关状态检测电路相连，输入IGBT开关信号，完成辅助控制MCU芯片U6对IGBT开关状态的检测；辅助控制MCU芯片U6的管脚41、42与IGBT开关状态检测电路接口CON9的管脚7、6相连，用于接收IGBT开关状态检测信号，芯片U6管脚43-46与IGBT开关状态检测电路接口CON9的管脚5、4、3、2相连，用于输出4位地址码，控制数据选择器电路返回相应IGBT开关状态信号。
图4i为模拟信号偏置电路，其作用是将采集的模拟量偏置为正值信号；它由集成块U8A(LM1558)和电阻R25-R27、电容C13-C15和稳压管V2、瞬态抑制二极管T9组成；此电路共有6路，通过ADC连接器分别与芯片U6管脚27-30、33、34相连，其中芯片U6管脚27-29通过电流互感器(CT)检测电动机定子电流，芯片U6管脚30、33、34通过电压互感器(PT)检测电动机定子电压，以便成比例的计算电动机定子电压、电流与频率的关系。
如图5所示，所述双端口RAM电路及辅助电路包括：双端口RAM芯片U9及其地址锁存电路和电源保护滤波电路；所述双端口RAM芯片U9的型号为IDT71321，它与8位三态输出锁存器U10、U11一起组成双端口RAM通信电路，其作用是完成主控制MCU芯片U1与辅助控制MCU芯片U6的高速数据交换。
图5a为双端口RAM芯片U9(IDT71321)及其地址锁存电路；其作用是与主控制MCU芯片U1及辅助控制MCU芯片U6相连，完成两MCU间数据高速交换；其8位三态输出锁存器U10(74HC573)、U11(74HC573)与主控制MCU芯片U1及辅助控制MCU芯片U6相应管脚相连，构成地址/数据锁存电路，实现辅助控制MCU芯片U6及主控制MCU芯片U1两端低8位地址线/8位数据线管脚的复用；电阻R28-R31为上拉电阻；跳线JP3、JP4接于8位三态输出锁存器U10(74HC573)、U11(74HC573)的输出使能端OE与GND之间，其作用是选择U10(74HC573)、U11(74HC573)输出使能端OE的控制方式(输出始终有效或由主控制MCU芯片U1控制)；此部分电路左右两侧完全对称，左侧电路通过CON11(DPRAM_L_CON)连接器与主控制MCU芯片U1(dsPIC6010A)连接，右侧电路直接与辅助控制MCU芯片U6(dsPIC6010A)连接；这里以左侧为例说明电路连接方式及读/写过程；双端口RAM芯片U9(IDT71321)管脚A0L-A10L为双端口RAM左端口11位地址线，芯片U9管脚I/O0L-I/O7L为双端口RAM左端口8位数据线，芯片U9管脚CEL、R/WL、BUSYL、INTL、OEL为双端口RAM左端口控制线；其DPRAMAD0L-DPRAMAD7L为芯片U9(IDT71321)左端口低8位地址线/8位数据线，同时与U10(74HC573)的管脚2-9和U9(IDT71321)管脚14-17、19-22连接；DPRAMA8L-DPRAMA10L为芯片U9(IDT71321)左端口第9-11位地址线，与芯片U9(IDT71321)管脚11、12、62连接；在数据读/写过程中，左端口第9-11位地址信号DPRAMA8L-DPRAMA10L直接发送到芯片U9(IDT71321)的管脚A8L-A19L，DPRAMAD0L-DPRAMAD7L先作为低8位地址线发送8位地址给地址锁存器U10(74HC573)的管脚D0-D7，然后控制U10的锁存信号控制端(LE)将低8位地址锁存入U10，并由U10管脚Q0-Q7输出到芯片U9(IDT71321)的管脚A0L-A7L，地址信号送达芯片U9(IDT71321)后，DPRAMAD0L-DPRAMAD7L转换为数据线，发送8位数据给U9(IDT71321)的管脚I/O0L-I/O7L，最后通过控制信号线控制数据读/写。
图5b为电源滤波保护电路，其作用是为双端口RAM芯片U9(IDT71321)、8位三态输出锁存器U10、U11、图4中各电路提供电源及保护；它由端子P2、磁珠M11、M12、瞬态电压抑制二极管T10、电容C21、电阻R32、发光二极管LED1组成；其端子P2为检测部分接入独立电源，调试时接入+5V和GND，正常运行时+5V电源从CON11(DPRAM_L_CON)接入；所述磁珠M11、M12的作用是抑制电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力；瞬态电压抑制二极管(TVS)T10用于吸收浪涌功率，其作用是在外部电压出现冲击时，对电路起保护作用，向检测电路提供稳定的+5V电源；所述电容C21为滤波电容；电阻R32与发光二极管LED1组成电源指示电路。
如图6所示，所述控制面板微控制器(MCU)及其辅助电路包括：控制面板MCU芯片、电源滤波保护电路、面板指示灯电路、RS485串行通信电路、键盘触板电路、液晶显示模块接口。
图6a为控制面板MCU芯片U12，该控制面板MCU芯片U12(dsPIC30F4011)的管脚28、30与晶体振荡器X3管脚4、3连接，其作用是为该控制面板MCU芯片U12输入时钟脉冲；芯片U12管脚18为复位信号MCLR输入端，与ICD2编程接口CON12(ICD2_CON)的管脚6连接，输入复位信号和编程电源VPP；芯片U12管脚1、44与CON12(ICD2_CON)管脚2、3相连，其作用是与ICD2编程器连接，为芯片U12(dsPIC30F4011)提供编程所需的数据、时钟及复位信号；芯片U12管脚7、17、28、40接+5V电源为控制面板MCU芯片U12供电，芯片U12管脚6、16、29、39为+5V电源的接地端；芯片U12管脚17为模拟电源正极，芯片U12管脚16为模拟电源参考地，由于没有使用A/D转换功能，所以将AVDD接+5V，AVSS接地；芯片U12管脚8、9、10、11、14接芯片U12控制母线，主要作用是完成片选及读写的功能，与液晶显示模块接口CON13的相应管脚连接；芯片U12管脚19-26为液晶显示模块及键盘电路的数据线，面板显示电路从这些数据线接收从芯片U12发送来的数据以进行显示，同时这些端口可以通过锁存器U19读取键盘按键信号；芯片U12管脚2、3、4为串行通讯线连接端，其作用为与主控制MCU芯片U1进行通信；电容C22、C23、C24、C25为退耦电容，其作用为提高本控制面板MCU芯片U12的高频抗干扰能力；电阻R42-R45为上拉电阻，其作用是为芯片U12闲置端口5、35、32、31提供可靠电位。
图6b为电源滤波保护电路，其作用是为控制面板MCU芯片U12(dsPIC30F4011)、5V DC/DC电源隔离模块U13(B0505LD)、LED驱动芯片U18(ULN2004A)、8位三态输出锁存器U19和液晶显示模块提供电源及保护；其端子P3、磁珠M13-M15、电容C26、C27、瞬态电压抑制二极管T11、电阻R33和发光二极管LED2共同组成电源保护滤波电路；三端端子P3为控制面板接入独立电源，依次为+5V、GND和-12V；瞬态电压抑制二极管(TVS)T11用于吸收浪涌功率，其作用是在外部电压出现冲击时，对电路起保护作用，向检测电路提供稳定的+5V电源；电容C26、C27为滤波电容；电阻R33与发光二极管LED2组成电源指示电路。
图6c为面板指示灯电路，其作用是指示变频器的工作状态；它由LED驱动芯片U18(ULN2004A)、电阻R54-R59、发光二极管LED1-LED6组成；LED驱动芯片U18(ULN2004A)的第7路驱动电路管脚7、10分别与控制面板MCU芯片U12管脚27及液晶显示模块接口CON13的背光管脚18相连接；U18的其他6路管脚1-6分别与U12(dsPIC30F4011)的43、42、41、38、37、36管脚相连，用于指示变频器的工作状态。
图6d为RS485串行通信电路，其作用是与主控制MCU芯片U1连接，完成主控制MCU芯片U1(dsPIC30F6010A)与控制面板芯片U12(dsPIC30F4011)的串行通信功能；它由5V DC/DC电源隔离模块U13(B0505LD)，光耦U14-U16(TLP113)，稳压管T12-T14、电阻R34-R41、电容C28-C30、磁珠M16、M17、芯片U17(MAX485)和三端端口P4组成；串行通信信号从控制面板U12(dsPIC30F4011)管脚2-4分别发送到光耦U14的管脚2、U15的管脚4、U16的管脚2，经过光耦隔离后发送到芯片U17(MAX485)的管脚STD、RTE、SRD，信号经芯片U17(MAX485)转换后发送给端口P4(RS485_CON)；5V DC/DC电源隔离模块芯片U13、光耦隔离芯片U14-U16、电阻R34-R39共同组成光电隔离电路，电源隔离模块芯片U13的作用是隔离电源，它与+5V电源连接，将直流电源侧产生的谐波滤掉，U14-U16的作用是隔离信号。
图6e为键盘电路，其作用是输入人机对话信号；它由8位三态锁存器U19(74HC573)、按键K1-K8、电容C31-C38、电阻R46-R53组成；电容C31-C38作用为防止按键抖动，产生误操作。
图6f为液晶显示模块(LCD)接口CON13，其作用是与液晶显示模块连接，接收控制面板MCU芯片U12发来的信号，实时显示系统的运行状态；它由液晶显示模块(LCD)接口CON13、电位器RP2、电容C40组成；液晶显示器选用128*64像素液晶模块；其电容C40、电位器RP2的作用是为LCD提供驱动电源；CON13管脚17、18为背光电源输入端；CON13管脚3-5为电源输入端，CON13管脚5(V0)为驱动LCD所需的负电压输入端，V0通过电位器RP2连接-12V电源，通过调节电位器RP2，改变V0输入电压，可以达到调节液晶显示对比度的作用；CON13管脚1、2、6-8为5路控制线，CON13管脚9-16为8路数据线，他们与控制面板芯片U12(dsPIC30F4011)相应管脚连接，由芯片U12控制液晶显示模块；芯片U12管脚8-11、14-15、27为液晶(LCD)的控制线，芯片U12管脚19-26为液晶显示模块的数据线。
Claims (6)
1、一种多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器，其特征是：该控制器包括主控制微控制器(MCU)及辅助电路、辅助控制微控制器(MCU)及辅助电路、控制面板微控制器(MCU)及辅助电路、绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测电路、双端口随机存取存储器(RAM)和模拟信号偏置电路；主控制微控制器(MCU)与辅助控制微控制器(MCU)之间采用双端口随机存取存储器(RAM)连接以完成高速的传递绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测数据及相互支持的通信；绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测电路与主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)连接，使主控制微控制器(MCU)及辅助控制微控制器(MCU)可以实时准确的检测所有绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关的切换状态及关断状态，为主控制微控制器(MCU)及辅助控制微控制器(MCU)提供可靠的开关状态信息，从而使主控制微控制器(MCU)及辅助控制微控制器(MCU)可准确无误的向九电平绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关拓扑电路发出触发信号，并避免了开关切换时的状态混叠现象，保证绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关有序的切换；模拟信号偏置电路与主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)连接，为主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)提供被控电动机的电压及电流参数。
2、根据权利要求1所述的多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器，其特征是：所述主控制微控制器(MCU)及辅助电路包括：
一个接收由电压互感器(PT)、电流互感器(CT)转化后的信号而自动检测电动机及负荷的参数并动态的建立其数学模型，计算电动机运行的所有参数并输出相应的指令，控制输出给电动机的电压为期望的九电平波形，电流为完美无谐波的正弦波形，使电动机与负荷系统功率因数趋于1.0的主控制微控制器(MCU)芯片，所述主控制微控制器(MCU)芯片采用运算速度极快的数字信号处理器(DSP)为核心控制系统，其型号为dsPIC30F6010A；
一个为绝缘栅双极晶体管(IGBT)驱动提供控制信号的光纤隔离驱动电路，其由30路组成，它与主控制微控制器(MCU)芯片的管脚2、3、21、22、72-77、21、22、4-8、10、23、24、78、79、23、24、1、13-18、35、36、80、35、36连接，其中管脚2、3、21、22、72-77为A相控制电路，管脚21、22为A相斩波控制电路；管脚4-8、10、23、24、78、79为B相控制电路，管脚23、24为B相斩波控制电路；管脚1、13-18、35、36、80为C相控制电路，管脚35、36为C相斩波控制电路；
一个与ICD2编程器连接，输入编程信号的ICD2编程接口；ICD2编程接口的2、3、6脚与主控制微控制器(MCU)芯片的管脚19、20、9相连，完成编程信号传送；
一个为主控制微控制器(MCU)芯片和运算放大器提供可靠电源的抗干扰滤波器，它由5个磁珠器件组成，并与主控制微控制器(MCU)及辅助电路的相应管脚相连；
一个为主控制微控制器(MCU)芯片提供保护的数字电源保护电路，它与主控制微控制器(MCU)芯片的+5V电源连接；
一个为主控制微控制器(MCU)芯片和模拟信号偏置电路提供可靠模拟电源的模拟模块电源及接口电路，它与模拟信号偏置电路模块连接，得到电动机电压及电流参数；模拟模块电源AVCC和AGND与主控制微控制器(MCU)芯片的管脚25、26连接；
一个将采集的模拟量偏置为正值信号的模拟信号偏置电路，此电路共有6路，通过ADC连接器分别与主控制微控制器(MCU)芯片的管脚27-30、33、34相连；
一个将主控制微控制器(MCU)芯片与双端口随机存取存储器(RAM)芯片相连的双端口(RAM)连接器，其作用是完成主控制微控制器(MCU)芯片与辅助控制微控制器(MCU)芯片之间数据的高速传递；
一个为主控制微控制器(MCU)芯片输入时钟脉冲的晶体振荡器电路；它与主控制微控制器(MCU)芯片的管脚49连接，输入时钟信号；
一个将主控制微控制器(MCU)芯片与绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关状态检测电路相连的IGBT开关状态检测电路接口，其作用是输入IGBT开关信号，完成主控制微控制器(MCU)芯片对IGBT开关状态的检测。
3、根据权利要求1所述的多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器，其特征是：所述辅助控制微控制器(MCU)及辅助电路包括：
一个接收由电压互感器(PT)、电流互感器(CT)转化后的信号而自动检测电动机及负荷的参数，并动态的建立与主控制微控制器(MCU)相适应的辅助数学模型，支持主控制微控制器(MCU)工作并共同完成向电动机输出期望的九电平电压波形及完美无谐波的电流波形，并使电动机及系统的功率因数趋于1.0的辅助控制微控制器(MCU)芯片，其型号为dsPIC30F6010A；
一个为辅助控制微控制器(MCU)芯片提供电源的+12V、-12V电源接口；
一个与外部正交编码器连接、用于检测电动机转速的正交编码器接口，其与辅助控制微控制器(MCU)芯片连接；
一个与ICD2编程器连接，输入编程信号的ICD2编程接口；
一个为辅助控制微控制器(MCU)芯片和模拟信号偏置电路提供可靠模拟电源，并与模拟信号偏置电路模块连接获得电动机电压及电流参数的模拟模块电源及接口电路，其与辅助控制微控制器(MCU)芯片连接；
一个与液晶显示器连接，接收辅助控制微控制器(MCU)芯片发来的信号，实时显示系统的运行状态的液晶显示模块接口，其与辅助控制微控制器(MCU)芯片连接；
一个为辅助控制微控制器(MCU)芯片输入时钟信号的晶体振荡器，它与辅助控制微控制器(MCU)芯片的管脚49连接；
一个将辅助控制微控制器(MCU)芯片与IGBT开关状态检测电路相连，输入IGBT开关信号，完成辅助控制微控制器(MCU)芯片对IGBT开关状态检测的IGBT开关状态检测电路接口，它与辅助控制微控制器(MCU)芯片连接；
一个将采集的模拟量偏置为正值信号的模拟信号偏置电路，此电路共有6路，通过ADC连接器分别与辅助控制微控制器(MCU)芯片连接。
4、根据权利要求1所述的多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器，其特征是：所述绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关检测电路包括：
一个IGBT开关状态采集电路，IGBT开关检测电路共检测A、B、C三相，每相检测8路IGBT的开关信号IGBT的开关信号由独立的检测模块检测，转换成数字信号后，送入数据选择器电路，以实现24选1的功能，IGBT开关状态采集电路与24选1数据选择电路连接；
一个24选1数据选择电路，其与IGBT开关状态采集电路相连，接收IGBT开关状态，并通过数据选择电路连接器与主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)相连，实现主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)对IGBT开关信号的24选1功能；
一个数据选择电路连接器，它与主控制微控制器(MCU)、辅助控制微控制器(MCU)和24选1数据选择电路连接。
5、根据权利要求1所述的多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器，其特征是：所述双端口随机存取存储器(RAM)包括：
一个将辅助控制微控制器(MCU)芯片与主控制微控制器(MCU)芯片相连，完成两MCU芯片之间数据高速传递的双端口RAM芯片，其芯片的型号为IDT71321；
一个由两个8位三态地址/数据输出锁存器74HC573构成的地址/数据锁存电路，实现辅助控制微控制器(MCU)与主控制微控制器(MCU)相应端低8位地址和数据线的复用，完成数据交换的功能；
一个向辅助控制微控制器(MCU)芯片、晶体振荡器、ICD2编程接口、模拟模块电源、模拟信号偏置电路接口、液晶显示电路、双口RAM芯片、8位三态地址/数据输出锁存器74HC573等提供电源及保护的电源滤波保护电路。
6、根据权利要求1所述的多功能、大功率、高电压、九电平变频调压节能设备的控制器，其特征是：所述控制面板微控制器(MCU)及辅助电路包括：
一个接收主控制微控制器(MCU)和辅助控制微控制器(MCU)装置信号并依据该信号输出控制面板指令的控制面板微控制器(MCU)芯片，其型号为dsPIC30F4011，控制面板微控制器(MCU)芯片与晶体振荡器、电源滤波保护电路、面板指示灯电路、RS485串行通信电路、键盘电路和液晶显示模块接口电路连接；
一个为控制面板微控制器(MCU)芯片输入时钟脉冲的晶体振荡器，它与控制面板微控制器(MCU)芯片连接；
一个为控制面板微控制器(MCU)芯片、DC/DC电源隔离模块、LED驱动芯片、8位三态输出锁存器和液晶模块提供电源及保护的电源滤波保护电路，它与控制面板微控制器(MCU)芯片、DC/DC电源隔离模块、LED驱动芯片、8位三态输出锁存器和液晶模块连接；
一个指示变频器的工作状态的面板指示灯电路，它与控制面板微控制器(MCU)和液晶连接器连接；
一个与控制面板微控制器(MCU)连接，完成控制面板微控制器(MCU)芯片与主控制微控制器(MCU)芯片之间的串行通信功能的RS485串行通信电路；
一个输入人机对话信号的键盘电路，它与控制面板微控制器(MCU)连接；
一个与液晶显示器连接，接收控制面板微控制器(MCU)芯片发来的信号，实时显示系统的运行状态的液晶显示模块接口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100555160A CN101330274B (zh) | 2008-07-29 | 2008-07-29 | 多功能大功率高电压九电平变频调压节能设备的控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100555160A CN101330274B (zh) | 2008-07-29 | 2008-07-29 | 多功能大功率高电压九电平变频调压节能设备的控制器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101330274A true CN101330274A (zh) | 2008-12-24 |
| CN101330274B CN101330274B (zh) | 2010-06-23 |
Family
ID=40205911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008100555160A Expired - Fee Related CN101330274B (zh) | 2008-07-29 | 2008-07-29 | 多功能大功率高电压九电平变频调压节能设备的控制器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101330274B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107509274A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-12-22 | 歌尔科技有限公司 | Led显示控制方法及智能设备 |
| CN109298243A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-02-01 | 国营芜湖机械厂 | 一种多通道传感器内阻快速测量装置及其使用方法 |
| CN111005863A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-14 | 卡川尔流体科技(上海)有限公司 | 一种超静音远程控制的钙反泵 |
| CN111224571A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-02 | 潍坊高源电气有限公司 | 一种3u标准机箱的5k工频电力专用逆变电源 |
| CN112350276A (zh) * | 2019-08-06 | 2021-02-09 | 比亚迪股份有限公司 | 电机的驱动控制系统及其控制方法、电机控制器以及车辆 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100386961C (zh) * | 2003-07-29 | 2008-05-07 | 北京利德华福电气技术有限公司 | 基于dsp芯片的全数字化矢量控制型高压大功率变频器 |
| CN2912115Y (zh) * | 2005-11-30 | 2007-06-13 | 东南大学 | 基于高速嵌入式数字信号处理的电力通用数字控制平台 |
| CN2884687Y (zh) * | 2006-03-29 | 2007-03-28 | 天津理工大学 | 基于dsp控制的可逆变流器装置 |
-
2008
- 2008-07-29 CN CN2008100555160A patent/CN101330274B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107509274A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-12-22 | 歌尔科技有限公司 | Led显示控制方法及智能设备 |
| CN107509274B (zh) * | 2017-08-30 | 2020-01-10 | 歌尔科技有限公司 | Led显示控制方法及智能设备 |
| CN109298243A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-02-01 | 国营芜湖机械厂 | 一种多通道传感器内阻快速测量装置及其使用方法 |
| CN112350276A (zh) * | 2019-08-06 | 2021-02-09 | 比亚迪股份有限公司 | 电机的驱动控制系统及其控制方法、电机控制器以及车辆 |
| CN111005863A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-14 | 卡川尔流体科技(上海)有限公司 | 一种超静音远程控制的钙反泵 |
| CN111224571A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-02 | 潍坊高源电气有限公司 | 一种3u标准机箱的5k工频电力专用逆变电源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101330274B (zh) | 2010-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101330274B (zh) | 多功能大功率高电压九电平变频调压节能设备的控制器 | |
| CN201096839Y (zh) | 一种交流电动机绝缘电阻检测装置 | |
| CN201674273U (zh) | 自动转换开关控制器 | |
| CN202906491U (zh) | 基于dsp与fpga的三电平逆变器控制系统 | |
| CN201730811U (zh) | 光伏水泵控制器 | |
| CN105245126A (zh) | 教学逆变系统模块 | |
| CN103855711A (zh) | 一种基于三相四开关型有源滤波器的svpwm调制方法 | |
| CN103337860A (zh) | 一种用于有源电力滤波器的预测控制系统及预测控制方法 | |
| CN204030626U (zh) | 一种基于双处理器的光伏并网逆变器 | |
| CN102005729B (zh) | 一种智能型电动机保护控制器自适应交流输入信号的方法 | |
| CN105406752A (zh) | 一种i型与t型三电平双向pwm整流器控制系统 | |
| CN103023046B (zh) | 基于dsp芯片控制的过零投切滤波无功补偿装置 | |
| CN107623379B (zh) | 一种基于电压差包络线的港船接岸电的系统及方法 | |
| CN106850639B (zh) | 用于标准电能表检定的协议转换系统及协议转换方法 | |
| CN104765302A (zh) | 变电站巡检装置供电系统的检测装置 | |
| CN203617782U (zh) | 一种基于ATmega16单片机的双电源自动切换控制器 | |
| CN204331000U (zh) | 一种自动转换开关电器采样电路 | |
| CN211905638U (zh) | 一种手持电缆故障检测装置 | |
| CN100508365C (zh) | 大功率、高电压、五电平变频调压设备的控制器 | |
| CN203278387U (zh) | 带有相位及频率检测装置的自动转换开关 | |
| CN205786845U (zh) | 一种导轨安装式微型单相电能装置 | |
| CN207440202U (zh) | 一种电容测试仪外部启动测试信号接口 | |
| CN202886461U (zh) | 一种交流电压检测装置 | |
| CN215449465U (zh) | 一种多功能电力仪表 | |
| CN110460255A (zh) | 具有输出lc滤波器的电力电子系统工况模拟装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100623 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |