CN201114020Y - 基于双绞线的变频器驱动电信号远距离传输系统 - Google Patents

基于双绞线的变频器驱动电信号远距离传输系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于以双绞线作为传输媒介，把大功率变频器内部的PWM驱动脉冲信号从低压控制电路稳定可靠地传送到高压功率电路的传输系统。其特征在于PWM驱动脉冲信号的传输突破性地采用了通讯领域的RS－422串行接口标准，将标准的RS－422接口芯片和双绞线用于变频器内部PWM驱动脉冲信号的传输电路，采用了差分传输方式传输脉冲信号，属于一种低电平平衡传输，它的抗干扰性能优良，在大功率变频器的高电压、强电磁干扰的环境中可以稳定工作。采用新型双绞线传输方式可以有效地降低成本、简化工艺。

Description

基于双绞线的变频器驱动电信号远距离传输系统
技术领域
本实用新型涉及控制信号的传输系统，尤其涉及大功率变频器内部驱动脉冲的远距离传输系统。
背景技术
在大功率变频器的内部，低压控制电路产生的脉宽调制PWM驱动脉冲必须传送给高压功率电路，再通过专门的驱动板进行高压隔离和脉冲放大，最后驱动大功率开关器件实现变频变流。目前的大功率开关器件通常是绝缘栅双极晶体管IGBT或者是集成门极换向晶体管IGCT。
对于PWM驱动脉冲从低压控制电路到高压功率电路即驱动板部分的传送过程，如果距离大于1米，一般均采用光纤传输，也就是使用光发生器、光纤、光接收器等特殊器件，完成“电-光-电”的转换。由于光纤主要由塑料材质构成，所以使用光纤具有绝对好的隔离性，功率电路上的几百伏甚至数千伏的高电压也不会对通常只有几伏电平的控制电路产生危害。
但是这种传统方式存在较多不可避免的缺点：首先是成本较高，每一路PWM驱动脉冲就最少需要一组光发生器、光纤、光接收器等比较昂贵的器件，一个变频器内部有十几路甚至几十路脉冲，系统的成本就会大幅度提高；其次是工艺复杂，光线的端头处理需要特殊工艺；还有就是使用光纤必须把PWM驱动脉冲进行“电-光-电”的转换，这样转换的传输延迟效应是比较明显的，通常能够达到200纳秒以上。
发明内容
本实用新型的发明目的是：提供一种基于双绞线的变频器驱动信号的远距离传输系统，旨在大功率变频器中，采用双绞线替代目前通用的光纤，通过把PWM驱动脉冲信号进行差分传输的方法，得到高品质的驱动脉冲。
本实用新型的技术解决方案是这样实现的：一种基于双绞线的变频器驱动电信号的远距离传输系统，其特征在于包括产生PWM脉冲的低压控制电路，驱动板电路和带屏蔽层的双绞线，所述的低压控制电路包括RS-422标准发送芯片26LS31，驱动板电路包括RS-422标准接收芯片26LS32、26LS33A和/或增强型芯片MAX3097E或MAX3098E；PWM驱动信号由低压控制电路侧通过发送芯片、双绞线和接收芯片被传输到高压功率电路侧。
与现有技术相比较，本实用新型的优点在于：
(1)成本低廉：RS-422通讯标准和其子标准RS-485通讯标准是目前工业控制领域广泛采用的通讯标准，其接口芯片、屏蔽双绞线等材料市场供应量非常大，价格低廉。按照目前的市场行情，用本实用新型实现同样要求的PWM驱动脉冲信号的传输，成本不到采用光纤方式的十分之一。
(2)工艺简单：双绞线的接线和布线都可以按照常规导线的工艺进行，而光纤的接头必须采用特殊工艺进行抛光等处理，光纤的布线也要遵循一定的特殊规范。
(3)RS-422数据信号采用差分传输方式，属于一种低电平平衡传输，它的抗干扰性能优良，在大功率变频器的高电压、强电磁干扰的环境中可以稳定工作。
(4)使用双绞线的传输方式，传输延迟效应不明显，一般在100纳秒以下。
(5)在100米长的双绞线上，RS-422数据信号的理论传输频率可以达到1MHz，完全能够满足目前大功率变频器通常只有几kHz、最大也只有几十kHz的PWM驱动脉冲频率。
(6)在驱动板上通常都设置有高压光耦器件或者高频变压器等进行高压隔离和脉冲放大，即使本实用新型采用了没有电气隔离性能的双绞线，也不至于对变频器内部不同部分电路之间的隔离性能产生不利的影响。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1、低压控制电路，2、带屏蔽层的双绞线，3、高压功率电路侧。
具体实施方式
如图1所示的一种基于双绞线的变频器驱动电信号的远距离传输系统，旨在对大功率变频器的内部低压控制电路产生的PWM驱动脉冲信号传送给高压功率电路即驱动板部分的传输途径进行改进，在线路设计时取消光纤传输方式使用的光发生器、光纤、光接收器等比较昂贵的器件，取而代之的是符合RS-422串行通讯接口标准的发送芯片、带屏蔽层的双绞线和接收芯片等价格低廉的器件。具体实施方式如下：
(1)、在线路设计时取消光纤传输方式使用的光发生器、光纤、光接收器等比较昂贵的器件；
(2)、在原低压控制电路使用光发生器的部分，改用RS-422标准发送芯片26LS31；
(3)、在原线路使用光纤的部分，改用符合RS-422串行通讯接口标准带屏蔽层的双绞线；
(4)、在原驱动板电路使用光接收器的部分，改用RS-422标准接收芯片26LS32、26LS33或者增强型芯片MAX3097E、MAX3098E等；
(5)、发送和接收芯片的外围配套电路按照芯片手册推荐的典型工作电路进行设计，以保证整条符合RS-422串行通讯接口标准的线路正确工作。
这样就完成了把PWM驱动脉冲信号从光纤传输方式到双绞线传输方式的改进。

Claims (1)

1、一种基于双绞线的变频器驱动信号的远距离传输系统，其特征在于包括产生PWM脉冲的低压控制电路(1)、驱动板电路(3)和带屏蔽层的双绞线(2)，所述的低压控制电路包括RS-422标准发送芯片26LS31，驱动板电路包括RS-422标准接收芯片26LS32、26LS33A和/或增强型芯片MAX3097E或MAX3098E；PWM驱动信号由低压控制电路侧通过发送芯片、双绞线和接收芯片被传输到高压功率电路侧。
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