CN107359844A - 交流变频调速设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交流变频调速设备，包括电源电路、整流电路、滤波电路、逆变电路、保护吸收电路、电机、电流电压检测电路、微处理器、隔离驱动电路和SPWM波生成器，电源电路的输出端与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与逆变电路的一输入端连接；隔离驱动电路包括光电耦合器、三端DC‑DC脉宽调制开关、三端可调分流基准源、变压器、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容和第一电感。实施本发明的交流变频调速设备，具有以下有益效果：电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

Description

交流变频调速设备

技术领域

本发明涉及交流变频领域，特别涉及一种交流变频调速设备。

背景技术

变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。无论采用哪种机械调速，都是通过电机来实现的。从大的范围来分，电机有直流电机和交流电机。由于直流机调速容易实现，性能好，因此过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流电机采用直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本较高，给人们带来太大的麻烦。因此人们希望让简单可靠廉价的笼式交流电机也像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机。目前的交流变频调速系统的电路部分的结构复杂，成本较高。且由于缺少相应的电路保护功能，造成电路的安全性和可靠性较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高的交流变频调速设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种交流变频调速设备，包括电源电路、整流电路、滤波电路、逆变电路、保护吸收电路、电机、电流电压检测电路、微处理器、隔离驱动电路和SPWM波生成器，所述电源电路的输出端与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述逆变电路的一输入端连接，所述逆变电路的输出端与所述电机连接，所述保护吸收电路与所述逆变电路连接，所述电流电压检测电路的输入端分别与所述滤波电路的输出端和逆变电路的一输入端连接，所述微处理器的输入端与所述电流电压检测电路的输出端连接，所述SPWM波生成器的输入端与所述微处理器的输出端连接，所述隔离驱动电路的输入端与所述PWM波生成器的输出端连接，所述隔离驱动电路的输出端与所述逆变电路的另一输入端连接；

所述隔离驱动电路包括光电耦合器、三端DC-DC脉宽调制开关、三端可调分流基准源、变压器、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容和第一电感，所述第一电容的一端和第七电容的一端均连接220V交流电的一端，所述第一电容的另一端连接所述220V交流电的另一端，所述第七电容的另一端与所述变压器的初级线圈的一端连接，所述三端DC-DC脉宽调制开关的D引脚通过所述第三电阻与所述变压器的初级线圈的另一端连接，所述三端DC-DC脉宽调制开关的C引脚分别与所述第二电容的一端和所述光电耦合器中光敏三极管的发射极连接，所述三端DC-DC脉宽调制开关的S引脚分别与所述220V交流电的另一端、所述第二电容的另一端和所述第六电容的一端连接；

所述变压器的一个次级线圈的一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第三电容的一端、所述光电耦合器中发光二极管的阳极和所述第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端分别与所述第二电阻的一端、第四电容的一端和输出端的正极端连接，所述变压器的一个次级线圈的另一端分别与所述第三电容的另一端、所述第四电容的另一端和输出端的负极端连接，所述变压器的另一个次级线圈的一端分别与所述第六电容的另一端和光电耦合器中光敏三极管的集电极连接，所述变压器的另一个次级线圈的另一端与所述第六电容的一端连接，所述光电耦合器中发光二极管的阴极通过所述第一电阻分别与所述三端可调分流基准源的阴极和第五电容的一端连接，所述三端可调分流基准源的参考极与所述第五电容的另一端连接，所述三端可调分流基准源的阳极分别与所述第二电阻的另一端和第四电容的另一端连接，所述第三电阻的阻值为3.3KΩ，所述第七电容的电容值为200PF。

在本发明所述的交流变频调速设备中，所述隔离驱动电路还包括第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第四电容的另一端连接，所述第二二极管的阴极与所述第二电阻的另一端连接，所述第二二极管的型号为1N4007。

在本发明所述的交流变频调速设备中，所述隔离驱动电路还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述变压器的另一个次级线圈的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第六电容的另一端连接，所述第四电阻的阻值为4.7KΩ。

在本发明所述的交流变频调速设备中，所述隔离驱动电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述三端DC-DC脉宽调制开关的C引脚连接，所述第五电阻的另一端与所述光电耦合器中光敏三极管的发射极连接，所述第五电阻的阻值为200Ω。

在本发明所述的交流变频调速设备中，所述第一二极管的型号为1N4007。

实施本发明的交流变频调速设备，具有以下有益效果：由于设有电源电路、整流电路、滤波电路、逆变电路、保护吸收电路、电机、电流电压检测电路、微处理器、隔离驱动电路和SPWM波生成器，隔离驱动电路包括光电耦合器、三端DC-DC脉宽调制开关、三端可调分流基准源、变压器、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容和第一电感，该隔离驱动电路相对于传统的隔离驱动电路，其使用的元器件较少，这样可以节省硬件成本，另外，第三电阻用于进行限流保护，第七电容用于隔离直流，因此电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明交流变频调速设备一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中隔离驱动电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明交流变频调速设备实施例中，该交流变频调速设备的结构示意图如图1所示。图1中，该交流变频调速设备包括电源电路1、整流电路2、滤波电路3、逆变电路4、保护吸收电路5、电机6、电流电压检测电路7、微处理器8、隔离驱动电路9和SPWM波生成器10，其中，电源电路1的输出端与整流电路2的输入端连接，整流电路2的输出端与滤波电路3的输入端连接，滤波电路3的输出端与逆变电路4的一输入端连接，逆变电路4的输出端与电机6连接，保护吸收电路5与逆变电路4连接，电流电压检测电路7的输入端分别与滤波电路3的输出端和逆变电路4的一输入端连接，微处理器8的输入端与电流电压检测电路7的输出端连接，SPWM波生成器10的输入端与微处理器8的输出端连接，隔离驱动电路的9输入端与PWM波生成器10的输出端连接，隔离驱动电路9的输出端与逆变电路4的另一输入端连接。

工作时，该交流变频调速设备以逆变电路4为核心，由电源电路1提供交流电压，通过整流电路2把交流电变换为直流电，再经过滤波电路3消除干扰信号，电流电压检测电路7采集滤波电路3处理后的直流信号，并将其送往微处理器8分析处理；计算出牵引逆变电路4中每个开关管的导通时间，通过SPWM波生成器10输出三相SVPWM波，经过隔离驱动电路9隔离驱动，驱动逆变电路4中的开关管输出频率可调的三相交流电，驱动电机6，保护吸收电路5起到保护逆变电路4的作用。

图2为本实施例中隔离驱动电路的电路原理图，图2中，该隔离驱动电路9包括光电耦合器U1、三端DC-DC脉宽调制开关U2、三端可调分流基准源VS、变压器T、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第一电感L1，其中，第一电容C1的一端和第七电容C7的一端均连接220V交流电的一端，第一电容C1的另一端连接220V交流电的另一端，第七电容C7的另一端与变压器T的初级线圈的一端连接，三端DC-DC脉宽调制开关U2的D引脚通过第三电阻R3与变压器T的初级线圈的另一端连接，三端DC-DC脉宽调制开关U2的C引脚分别与第二电容C2的一端和光电耦合器U1中光敏三极管的发射极连接，三端DC-DC脉宽调制开关U2的S引脚分别与220V交流电的另一端、第二电容C2的另一端和第六电容C6的一端连接。

本实施例中，变压器T的一个次级线圈的一端与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极分别与第三电容C3的一端、光电耦合器U1中发光二极管的阳极和第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端分别与第二电阻R2的一端、第四电容C4的一端和输出端的正极端Uo+连接，变压器T的一个次级线圈的另一端分别与第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端和输出端的负极端Uo-连接，变压器T的另一个次级线圈的一端分别与第六电容C6的另一端和光电耦合器U1中光敏三极管的集电极连接，变压器T的另一个次级线圈的另一端与第六电容C6的一端连接，光电耦合器U1中发光二极管的阴极通过第一电阻分别与三端可调分流基准源VS的阴极和第五电容C5的一端连接，三端可调分流基准源VS的参考极与第五电容C5的另一端连接，三端可调分流基准源VS的阳极分别与第二电阻R2的另一端和第四电容C4的另一端连接，第三电阻R3的阻值为3.3KΩ，第七电容C7的电容值为200PF。上述第一二极管D1的型号为1N4007。

该隔离驱动电路9相对于传统的隔离驱动电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，这样可以节省硬件成本。另外，第三电阻R3为限流电阻，用于对三端DC-DC脉宽调制开关U2的D引脚所在的支路进行过流保护，第七电容C7用于隔离直流，因此电路的安全性和可靠性较高。

三端DC-DC脉宽调制开关U2的C引脚与C引脚之间并联的第二电容C2用于防止在三端DC-DC脉宽调制开关U2的C引脚出现高频干扰时而引起触发断电电路误动作，第一二极管D1为输出整流二极管，第三电容C3、第四电容C4和第一电感L1构成的输出滤波器，第四电容C4为输出端消噪电容；外部误差放大器由三端可调分流基准源VS组成，当发光二极管处的电压发生波动时，经第二电阻R3分压后得到取样电压，就与三端可调分流基准源VS的基准电压进行比较，产生一个外部控制信号，再通过光电耦合器U1来改变三端DC-DC脉宽调制开关U2的三端DC-DC脉宽调制开关U2的C引脚的电流，进而调节占空比使发光二极管上电压趋于稳定，控制环路的增益是由第一电阻R1来设定的。

本实施例中，该隔离驱动电路9还包括第二二极管D2，第二二极管D2的阳极与第四电容C4的另一端连接，第二二极管D2的阴极与第二电阻R2的另一端连接，第二二极管D2的型号为1N4007。

本实施例中，该隔离驱动电路9还包括第四电阻R4，第四电阻R4的一端与变压器T的另一个次级线圈的一端连接，第四电阻R4的另一端与第六电容C6的另一端连接，第四电阻R4的阻值为4.7KΩ。第四电阻R4为限流电阻，用于对变压器T的另一个次级线圈与光电耦合器U1之间的支路进行过流保护。以进一步提高电路的安全性和可靠性。

本实施例中，该隔离驱动电路9还包括第五电阻R5，第五电阻R5的一端与三端DC-DC脉宽调制开关U2的C引脚连接，第五电阻R5的另一端与光电耦合器U1中光敏三极管的发射极连接，第五电阻R5的阻值为200Ω。第五电阻R5为限流电阻，用于对光电耦合器U1与三端DC-DC脉宽调制开关U2之间的支路进行过流保护，以更进一步提高电路的安全性和可靠性。

总之，本实施例中，由于设有电源电路1、整流电路2、滤波电路3、逆变电路4、保护吸收电路5、电机6、电流电压检测电路7、微处理器8、隔离驱动电路9和SPWM波生成器10，该隔离驱动电路9相对于传统的隔离驱动电路，其使用的元器件较少，这样可以节省硬件成本，另外，该隔离驱动电路9中设有限流电阻和隔直电容，分别用于进行过流保护和隔离直流电，因此电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种交流变频调速设备，其特征在于，包括电源电路、整流电路、滤波电路、逆变电路、保护吸收电路、电机、电流电压检测电路、微处理器、隔离驱动电路和SPWM波生成器，所述电源电路的输出端与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述逆变电路的一输入端连接，所述逆变电路的输出端与所述电机连接，所述保护吸收电路与所述逆变电路连接，所述电流电压检测电路的输入端分别与所述滤波电路的输出端和逆变电路的一输入端连接，所述微处理器的输入端与所述电流电压检测电路的输出端连接，所述SPWM波生成器的输入端与所述微处理器的输出端连接，所述隔离驱动电路的输入端与所述PWM波生成器的输出端连接，所述隔离驱动电路的输出端与所述逆变电路的另一输入端连接；

所述隔离驱动电路包括光电耦合器、三端DC-DC脉宽调制开关、三端可调分流基准源、变压器、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容和第一电感，所述第一电容的一端和第七电容的一端均连接220V交流电的一端，所述第一电容的另一端连接所述220V交流电的另一端，所述第七电容的另一端与所述变压器的初级线圈的一端连接，所述三端DC-DC脉宽调制开关的D引脚通过所述第三电阻与所述变压器的初级线圈的另一端连接，所述三端DC-DC脉宽调制开关的C引脚分别与所述第二电容的一端和所述光电耦合器中光敏三极管的发射极连接，所述三端DC-DC脉宽调制开关的S引脚分别与所述220V交流电的另一端、所述第二电容的另一端和所述第六电容的一端连接；

所述变压器的一个次级线圈的一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第三电容的一端、所述光电耦合器中发光二极管的阳极和所述第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端分别与所述第二电阻的一端、第四电容的一端和输出端的正极端连接，所述变压器的一个次级线圈的另一端分别与所述第三电容的另一端、所述第四电容的另一端和输出端的负极端连接，所述变压器的另一个次级线圈的一端分别与所述第六电容的另一端和光电耦合器中光敏三极管的集电极连接，所述变压器的另一个次级线圈的另一端与所述第六电容的一端连接，所述光电耦合器中发光二极管的阴极通过所述第一电阻分别与所述三端可调分流基准源的阴极和第五电容的一端连接，所述三端可调分流基准源的参考极与所述第五电容的另一端连接，所述三端可调分流基准源的阳极分别与所述第二电阻的另一端和第四电容的另一端连接，所述第三电阻的阻值为3.3KΩ，所述第七电容的电容值为200PF。

2.根据权利要求1所述的交流变频调速设备，其特征在于，所述隔离驱动电路还包括第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第四电容的另一端连接，所述第二二极管的阴极与所述第二电阻的另一端连接，所述第二二极管的型号为1N4007。

3.根据权利要求1或2所述的交流变频调速设备，其特征在于，所述隔离驱动电路还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述变压器的另一个次级线圈的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第六电容的另一端连接，所述第四电阻的阻值为4.7KΩ。

4.根据权利要求3所述的交流变频调速设备，其特征在于，所述隔离驱动电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述三端DC-DC脉宽调制开关的C引脚连接，所述第五电阻的另一端与所述光电耦合器中光敏三极管的发射极连接，所述第五电阻的阻值为200Ω。

5.根据权利要求3所述的交流变频调速设备，其特征在于，所述第一二极管的型号为1N4007。