CN102780404A - 一种自动调节电机电流型变频器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调节电机电流型变频器，属于电力电子与电气传动技术领域，该变频器在原有通用变频器的基础上，添加了信号采集电路，该电路对三相电流和电压进行实时检测，CPU依据检测值进行驱动信号差值计算，通过脉冲宽度调制方式实时调节IGBT驱动信号，实现被驱动电机的电流平衡、电压平衡。有益效果是能控制被驱动电机的电流、电压，解决了因电机三相内阻和线阻不相同，造成电机运行不稳、电机电流不平衡、电机过热等问题。

Description

一种自动调节电机电流型变频器

技术领域

本发明涉及一种通用变频器，特别涉及一种自动调节电机电流型变频器，属于电力电子与电气传动技术领域。

背景技术

20世纪60年代以来，交流电机因其结构简单、容易维护等优点，逐步成为机械领域的主要设备，则交流电机调速就成为人们急待解决的问题，目前交流电机的调速方法主要有转子串电阻调速、降电压调速、转差离合器调速、变极对数调速和变频调速。

20世纪90年代以来，随着电力电子技术的发展，使得采用电力电子器件的变频调速技术得以快速发展，特别是大规模集成电路和计算机控制器出现，高性能交流变频调速系统应运而生。

当前，交流变频调速控制技术主要采用矢量控制技术、直接转矩控制技术、解耦控制技术等。这些技术在理论上已非常成熟，并被广泛的应用于各类变频调速器中。但以上理论是在设定的理想电机状态下运行的，而在实际应用中，电机的质量千差万别，应用工况种类繁多，所以就会有很多电机因为内阻的变化、负载的波动等不明原因，造成电机运行不稳、电机电流不平衡、电机过热等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动调节电机电流型变频器，它能有效地减少因电机内阻变化、负载波动等原因造成的电机运行不稳，电机电流不平衡、电机过热等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动调节电机电流型变频器，包括整流电路、滤波电路、逆变电路、信号采集电路、CPU控制电路，IGBT驱动电路，整流电路输出端同时接入滤波电路和开关电源电路，滤波电路输出端接入逆变电路，逆变电路输出端接入信号采集电路，信号采集电路输出端接入信号处理电路，信号处理电路连接CPU控制电路，CPU控制电路输出端接入IGBT驱动电路。

变频器输入三相交流电源（AC380V-AC440V，50Hz），通过整流电路转换为直流，同时通过滤波电路使其成为稳定的直流。整流电路还配置有启动电阻和启动接触器，以减少当大电容充电时带来的电源冲击。

开关电源电路产生电源主要有：+5V供给CPU控制板电源，+24V供给外部输入输出信号电源，+15V、-15V供给信号采集电路电源，四路交流22V供给驱动电路电源。

IGBT驱动电路主要完成驱动信号的处理，CPU控制板运算后的脉宽调制驱动信号，经过光耦HLP350隔离，生成15V左右的驱动信号对IGBT模块进行驱动，其中IGBT模块采用英飞凌产品BSM50GP120。

信号采集电路主要完成变频器输出电流和电压的数据采集，三相电流信号采用霍尔电流传感器，通过芯片TL074C信号隔离，与三相电压信号分别传入CPU进行运算。

CPU控制电路是系统的核心，用于完成数据采集、IGBT驱动信号发生、外围输入输出等功能，微处理器中内含控制程序。

本发明的信号采集电路实时采集变频器输出信号，对三相电流和电压进行检测，反馈入CPU处理，产生脉冲宽度调制信号对IGBT驱动信号进行干涉，从而解决了电机运行不稳，电机电流不平衡、电机过热等问题。

附图说明

图1是本发明的内部电路原理图；

图2是本发明的内部元器件布置图；

图3是本发明的电流、电压信号采集电路图。

图2中：1、直流滤波电容，2、IGBT吸收电容，3、启动续电器，4、直流高波吸收电容，5、压敏电阻，6、接线端子，7、电流传感器，8、电压传感器，9、IGBT模块，10、驱动光耦，11、控制板连接插座，12、主变压器，13、场效应管驱动变压器，14、开关电源电路，15、场效应管。

具体实施方式

如图1所示，三相交流电源输入后首先进入整流电路，然后经过滤波电路滤波成为稳定的直流，再输入逆变电路。整流电路输入到开关电源电路，开关电源电路为CPU控制板和驱动板提供电源：+5V供给CPU控制电路电源，+24V供给外部输入输出信号电源，+15V、-15V供给信号采集电路电源，四路交流22V供给驱动电路电源。驱动信号由CPU控制电路产生，CPU控制电路内含微处理器，内部程序经过运算，产生脉宽调制信号传送到IGBT驱动电路，IGBT驱动电路首先经过光耦隔离，然后进行信号放大，驱动IGBT模块中的六路开关管，从而形成三相相位差为120°正弦波形，同时信号采集电路会采集输出的电流。输出电流信号和输出电压信号经过处理电路传送到CPU，参与程序运算，运算方法采用差分运算，在原有的控制信号基础上加入电流信号和电压信号的差值，使每一路的输出电流更加平衡，电压更加稳定。

如图2所示为本发明的实际元器件布置。输入电源和变频器输出由接线端子6连接，电源输入后，三相电源两相之间跨接有压敏电阻5，如出现电源过高，压敏电阻5短路，从而使前端保护开关跳闸。直流滤波电容1用于直流滤波，变频器上电后先经过启动电阻供电，减缓直流滤波电容1的充电冲击，2-3秒充电完成后，由CPU控制板下达启动继电器3的启动信号，启动继电器3吸合，启动电阻短路，系统进入正常供电状态。IGBT吸收电容2主要用于吸收因开关管高频开关形成的突波，减少系统的干扰。电流传感器7用于采集输出的电流值，转换为0-4V的电压信号输入CPU控制板。电压传感器8用于采集三相输出电压，转换为0-4V的电压信号输入CPU控制板。控制板连接插座11用于连接驱动板和CPU控制板。驱动板接收到脉宽调制信号后，经过驱动光耦10隔离，再经过驱动电路放大，最后驱动IGBT模块9。开关电源系统的电源取自系统内部直流，通过芯片2842的综合管理，产生脉动信号，通过场效应管驱动变压器13把脉动信号一分为二，分别驱动2个场效应管15，这样降低了场效应管15的承受电压，增加了其寿命。场效应管15输出的电压作用于主变压器12的一次线圈，在二次线圈形成多路不同的电压，通过开关电源电路14转换，给系统各部分供电。

如图3所示，电流信号、电压信号的采集电路如下：

1、传感器电源为+15V和-15V，电源输入后首先经过电感DL1、DL2滤波，然后经过电解电容C21、C22滤波、再经过无极高频电容C23、C24滤波，使传感器电源更加稳定。

2、CS1、CS2、CS3为电流传感器，采用霍尔闭环控制电流传感器，变频器输出线从电流传感器中穿心而过，传感器引脚1为+15V，传感器引脚2为-15V，传感器引脚4为GND，传感器引脚3为输出电流信号，输出信号范围0-4V。

3、传感器引脚3电流信号分别连接10K电阻R3、R5、R7，然后接入DU2（DU2为TL074C芯片）的2脚、6脚、9脚，经过处理后分别由1脚、7脚、8脚输出到CPU的65脚、67脚、66脚。

4、VS1为电压传感器，电压输入端为U、V、W，传感器引脚1为+15V，传感器引脚2为-15V，传感器引脚3为GND，传感器引脚4、5、6为输出电流信号，信号范围0-4V，经过处理后的信号输出到CPU的68脚、69脚、70脚。

5、DU2的4脚连接+15V，同时连接电容C2滤波。DU2的11脚连接-15V，同时连接电容C3滤波。DU2的1、2脚，6、7脚，8、9脚分别连接15K电阻R2、R4、R6。

Claims (2)

1.一种自动调节电机电流型变频器，包括整流电路、滤波电路、逆变电路、信号采集电路、CPU控制电路，IGBT驱动电路，整流电路输出端接入滤波电路和开关电源电路，滤波电路输出端接入逆变电路，逆变电路输出端接入信号采集电路，信号采集电路输出端接入CPU控制电路，CPU控制电路输出端接入信号处理电路，信号处理电路连接IGBT驱动电路，其特征在于，信号采集电路对三相电流和电压输出信号实时采集，反馈入CPU控制电路，产生脉冲宽度调制信号干涉IGBT驱动电路。

2.根据权利要求1所述的一种自动调节电机电流型变频器，其特征在于，所述的电流和电压信号采集电路连接关系如下：

（1）.传感器电源为+15V和-15V，电源输入后首先经过电感DL1、DL2滤波，然后经过电解电容C21、C22滤波，再经过无极高频电容C23、C24滤波。

（2）.CS1、CS2、CS3为电流传感器，传感器引脚1为+15V,传感器引脚2为-15V,传感器引脚4为GND,传感器引脚3为输出电流信号，输出信号范围0-4V。

（3）.传感器引脚3电流信号分别连接10K电阻R3、R5、R7，然后接入DU2（DU2为TL074C芯片）的2脚、6脚、9脚，经过处理后分别由1脚、7脚、8脚输出到CPU的65脚、67脚、66脚。

（4）.VS1为电压传感器，电压输入端为U、V、W，传感器引脚1为+15V,传感器引脚2为-15V,传感器引脚3为GND，传感器引脚4、5、6为输出电流信号，信号范围0-4V，经过处理后的信号输出到CPU的68脚、69脚、70脚。

（5）.DU2的4脚连接+15V,同时连接电容C2滤波，DU2的11脚连接-15V，同时连接电容C3滤波，DU2的1、2脚，6、7脚，8、9脚分别连接15K电阻R2、R4、R6。

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