CN109560688B - 变频器键盘通用化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了变频器键盘通用化处理方法，针对现有变频器键盘使用功能单一、稳定性较差等问题，本发明使用SPMC75F2313A作为整个处理过程的主控CPU，其包括对变频器参数及硬件初始化、变频器键盘参数计算、键盘频率变化的平滑处理、PWM周期中断服务、模拟键盘信号接口模块、变频系统错误侦测保护模块、键盘信号处理、显示信息处理、电机运行参数读写模块设定，最后由主控器根据电机运行参数调控键盘参数，保证键盘参数的正确，从而适用于通用变频器的使用，整个过程处理清晰，参数设置准确，针对变频器的调控范围宽、稳定性好、精度高，且成本低廉，解决了现有变频器键盘无法实现通用化使用功能的问题，节约了变频器键盘制造成本，提高变频器的实用价值。

Description

变频器键盘通用化处理方法

技术领域

本发明涉及变频器技术领域，具体为变频器键盘通用化处理方法。

背景技术

变频器键盘是用于变频器调试用的一种控制设备。其应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。通常情况下，变频器配置有键盘，一般键盘分为LED和LCD两种，用户通过键盘来查看并设置变频器的功能参数。但是键盘通常需要和特定的变频器匹配使用，即不同厂家的变频器一般使用自己设计的键盘，但同一厂家生产的变频器型号往往比较多，而键盘往往只有一款，即将同一款键盘配套使用在不同型号的变频器上。然而，当现场调试人员需要通过键盘对目标变频器调试参数时，存在不清楚变频器型号，无法正常进行调试的情况的出现。

因此，如何在对目标变频器进行参数调试时，保证变频器参数的正常设置与变频器配套用的键盘存在密不可分的关联，变频器通用化处理技术成为了当下亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供变频器键盘通用化处理方法，其调控范围宽、稳定性好、精度高，且成本低廉，解决了现有变频器键盘无法实现通用化使用功能的问题，节约了变频器键盘制造成本，提高变频器的实用价值。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

变频器键盘通用化处理方法，包括以下步骤：

步骤1)：变频器参数及硬件初始化：对电机驱动相关的硬件和一些静态参数进行初始化；

步骤2)：变频器键盘参数计算：根据设定的频率查询U/F曲线表，并线性插值计算设定频率下所需的电压，根据当前的干线电压计算与之对应的幅度调制系数；

步骤3)：键盘频率变化的平滑处理：对频率和电压的变化进行滤波处理；

步骤4)：PWM周期中断服务：变频系统使用参数先预修改而后在PWM周期中断中同步更新；

步骤5)：模拟键盘信号接口模块：采用SPMC75F2313A的AD采集模块实现系统电流采样、工作电压采样、模拟频率设定；

步骤6)：变频系统错误侦测保护模块：包括对过流、过压、欠压、过热和短路保护；

步骤7)：键盘信号处理：包括进行参数修改和运行数据的设置；

步骤8)：显示信息处理：动态扫描一个5位的7段数码管，并将显示缓冲区中的内容显示在数码管上；

步骤9)：电机运行参数读写模块：电机的运行参数是存在外部AT24C04中，在系统上电或是参数更改时自动调入主控器的内存中，由主控器根据电机运行参数调控键盘参数。

进一步地，步骤1)中的初始化参数包括MCP4、与MCP4的PWM输出相关的I/O口、与MCP4的PWM输出相关的中断、SPWM发生的相位累加器、相位增量寄存器、幅度调制系数、各种状态标志和U/f曲线参数表。

进一步地，步骤2)中具体的：如果设定频率比系统设定的最低频率小，则输出电压为设定的最小值，如果计算出的调制系数大于或等于1，则调制系数等于1。

进一步地，步骤5)中模拟频率设定的数值先经过滤波再参与变频系统的控制，并对采样回来的电压电流信号进行校正处理。

进一步地，步骤6)中过压、欠压、过流保护主要通过相应的硬件电路隔离后经过AD转换实现实时检测保护功能；短路主要通过IPM模块的反馈系统，过热通过IPM内部的保护电路实现，两者发生时都会在IPM的错误输出引脚输出一个错误保护信号。

进一步地，步骤7)中共需要处理6个键的信息，每个按键均有自己专用的处理程序，会根据当前状态自动执行相关操作。

进一步地，步骤8)中显示缓冲区中内容会随系统设置和系统的当前状态更新不同的显示数据，在参数设置时会根据键盘信息显示相应的人机交互信息。

进一步地，键盘接口使用4个I/O口实现2×3键盘设计，以实现通用变频器的人性化键盘设计，同时最大限度节省出更多I/O口预留给客户。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的变频器键盘通用化处理方法，针对现有变频器键盘使用功能单一、稳定性较差等问题，本发明使用SPMC75F2313A作为整个处理过程的主控CPU，由主控器根据电机运行参数调控键盘参数，保证键盘参数的正确，从而适用于通用变频器的使用，整个过程处理清晰，参数设置准确，针对变频器的调控范围宽、稳定性好、精度高，且成本低廉，解决了现有变频器键盘无法实现通用化使用功能，节约了变频器键盘制造成本，提高变频器的实用价值。

具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例，然而，本发明实施例并不以此为限。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。

本发明实施例中：提供变频器键盘通用化处理方法，包括以下步骤：

第一步：变频器参数及硬件初始化：对电机驱动相关的硬件和一些静态参数进行初始化；初始化参数包括MCP4、与MCP4的PWM输出相关的I/O口、与MCP4的PWM输出相关的中断、SPWM发生的相位累加器、相位增量寄存器、幅度调制系数、各种状态标志和U/f曲线参数表；

第二步：变频器键盘参数计算：根据设定的频率查询U/F曲线表，并线性插值计算设定频率下所需的电压，根据当前的干线电压计算与之对应的幅度调制系数；如果设定频率比系统设定的最低频率小，则输出电压为设定的最小值，如果计算出的调制系数大于或等于1，则调制系数等于1；

第三步：键盘频率变化的平滑处理：频率和电压的突变会引起过大冲击电流，对系统造成损害，因此，为了防止参数更改时频率和电压的突变时的冲击电流，对频率和电压的变化进行滤波处理，实现系统的软起动、软过渡，系统会定时检查当前的设定频率是否和目标工作频率相等，如不等则以一定的速度(这个时间根据加减速时间和基频频率计算)逼近目标频率，直至目标频率；

第四步：PWM周期中断服务：由于系统工作频率更改时，相应有多个工作参数更改，为了防止在参数修改过程被PWM周期中断打断，同时又要保证PWM周期中断的实时响应，变频系统使用参数先预修改而后在PWM周期中断中同步更新；

第五步：模拟键盘信号接口模块：采用SPMC75F2313A的AD采集模块实现系统电流采样、工作电压采样、模拟频率设定；一共使用3路AD输入，另外模拟频率的设定的数值会先经过滤波后才参与系统控制，同时，会对采样回来的电压电流信号进行校正处理，以消除因外部元件差异所引起的误差，保证测量值的准确性；

第六步：变频系统错误侦测保护模块：包括对过流、过压、欠压、过热和短路保护；其中，过压、欠压、过流保护主要通过相应的硬件电路隔离后经过AD转换实现实时检测保护功能；短路主要通过IPM模块的反馈系统，过热通过IPM内部的保护电路实现，两者发生时都会在IPM的错误输出引脚输出一个错误保护信号，该信号经光耦隔离后送到单片机外部错误输入引脚，所有PWM输出引脚会变成高阻状态并引起外部错误中断，发生错误时，相应错误代码的显示信息会在LED上显示，以提醒用户；

第七步：键盘信号处理：主要进行参数修改和运行数据的设置；共需要处理6个键的信息，每个键在不同状态下都会有不同功能的定义，且每个按键均有自己专用的处理程序，会根据当前状态自动执行相关操作；

第八步：显示信息处理：动态扫描一个5位的7段数码管，并将显示缓冲区中的内容显示在数码管上，显示缓冲区中内容会随系统设置和系统的当前状态更新不同的显示数据，在参数设置时会根据键盘信息显示相应的人机交互信息，在系统出错时便会显示相应错误信息以提醒用户进行相应处理，默认状态下主要是根据设置显示当前的一些运行参数；

第九步：电机运行参数读写模块：电机的运行参数是存在外部AT24C04中，在系统上电或是参数更改时自动调入主控器的内存中，由主控器根据电机运行参数调控键盘参数，为保证参数的正确，使用CRC校验和多备份的方式去保证数据的完整性，一个数据区出错时，系统会自动调用备份区的数据，同时更新恢复损坏数据，若所有信息均出错便会报错，提示用户初始化数据区或是更换EEPROM，为方便上层程序的操作，将其分为底层硬件接口驱动和上层功能API两部分，底层驱动根据硬件时序编写的最基本的字节读写、设置操作，上层功能API主要根据系统应用编写的特殊操作，包括单个参数的读写、全部参数的调出、全部参数的写入和数据校验。

在上述实施例中，其处理方法涉及到的硬件主要由变频器内部主控MCU及其周边的数据存储、键盘、显示和各种接口等部分组成；其主控MCU采用凌阳SPMC75F2313A-SDIP42单片机，是整个处理方法的控制核心，主要完成SPWM信号的产生、键盘扫面、显示信息的处理、数据存储、各种检测、保护等各种事件的协调和控制等功能；数据存储采用IIC协议4kbit的EEPROM芯片AT24C04，主要用于存储一些关键性设置，如频率控制方式、启动频率、基本频率、最高频率、启动电压、最大电压、额定电流加速时间及一些模拟电路软件校订等设置参数；键盘接口使用4个I/O口实现2×3键盘设计，以实现通用变频器的人性化键盘设计，同时最大限度节省出更多I/O口预留给客户；模拟设定的接口电路频率通过3种方式实现：按键，电位器、上位PC机，其中频率模拟设定通过外接电位器，然后进行AD采样并滤波实现频率的模拟设定；通信接口电路主要用于与外接或PC机通信，以实现变频器的PC机控制功能以及变频器之间的协调，电路采用全双工的RS-232接口器件MAX-232。

工作原理：本发明提供的变频器键盘通用化处理方法，针对现有变频器键盘使用功能单一、稳定性较差等问题，本发明使用SPMC75F2313A作为整个处理过程的主控CPU，其包括对变频器参数及硬件初始化、变频器键盘参数计算、键盘频率变化的平滑处理、PWM周期中断服务、模拟键盘信号接口模块、变频系统错误侦测保护模块、键盘信号处理、显示信息处理、电机运行参数读写模块设定，最后由主控器根据电机运行参数调控键盘参数，保证键盘参数的正确，从而适用于通用变频器的使用，整个过程处理清晰，参数设置准确，针对变频器的调控范围宽、稳定性好、精度高，且成本低廉，解决了现有变频器键盘无法实现通用化使用功能，节约了变频器键盘制造成本，提高变频器的实用价值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.变频器键盘通用化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）：变频器参数及硬件初始化：对电机驱动相关的硬件和一些静态参数进行初始化；

步骤2）：变频器键盘参数计算：根据设定的频率查询U/F曲线参数表，并线性插值计算设定频率下所需的输出电压，根据当前的输出电压计算与之对应的幅度调制系数；

步骤3）：键盘频率变化的平滑处理：对频率和输出电压的变化进行滤波处理；

步骤4）：PWM周期中断服务：变频器使用参数先预修改而后在PWM周期中断中同步更新；

步骤5）：模拟键盘信号接口模块：采用SPMC75F2313A的AD采集模块实现系统电流采样、工作电压采样、模拟频率设定；

步骤6）：变频器错误侦测保护模块：包括对过流、过压、欠压、过热和短路保护；

步骤7）：键盘信号处理：包括进行参数修改和运行数据的设置；

步骤8）：显示信息处理：动态扫描一个5位的7段数码管，并将显示缓冲区中的内容显示在数码管上；

步骤9）：电机运行参数读写模块：电机的运行参数是存在外部AT24C04中，在系统上电或是参数更改时自动调入主控器的内存中，由主控器根据电机运行参数调控键盘参数。

2.如权利要求1所述的变频器键盘通用化处理方法，其特征在于，步骤1）中的初始化参数包括MCP4、与MCP4的PWM输出相关的I/O口、与MCP4的PWM输出相关的中断、SPWM发生的相位累加器、相位增量寄存器、幅度调制系数、各种状态标志和U/F曲线参数表。

3.如权利要求1所述的变频器键盘通用化处理方法，其特征在于，步骤2）中具体的：如果设定频率比系统设定的最低频率小，则输出电压为设定的最小值，如果计算出的幅度调制系数大于或等于1，则幅度调制系数等于1。

4.如权利要求1所述的变频器键盘通用化处理方法，其特征在于，步骤5）中模拟频率设定的数值先经过滤波再参与变频器的控制，并对采样回来的电压电流信号进行校正处理。

5.如权利要求1所述的变频器键盘通用化处理方法，其特征在于，步骤6）中过压、欠压、过流保护主要通过相应的硬件电路隔离后经过AD转换实现实时检测保护功能；短路主要通过IPM模块的反馈系统，过热通过IPM内部的保护电路实现，两者发生时都会在IPM的错误输出引脚输出一个错误保护信号。

6.如权利要求1所述的变频器键盘通用化处理方法，其特征在于，步骤7）中共需要处理6个键的信息，每个按键均有自己专用的处理程序，会根据当前状态自动执行相关操作。

7.如权利要求1所述的变频器键盘通用化处理方法，其特征在于，步骤8）中显示缓冲区中内容会随变频器设置和变频器的当前状态更新不同的显示数据，在参数设置时会根据键盘信息显示相应的人机交互信息。

8.如权利要求1所述的变频器键盘通用化处理方法，其特征在于，键盘接口使用4个I/O口实现2×3键盘设计，以实现通用变频器的人性化键盘设计，同时最大限度节省出更多I/O口预留给客户。