CN201656880U

CN201656880U - 可编程双电机变频器

Info

Publication number: CN201656880U
Application number: CN2010290441367U
Authority: CN
Inventors: 冯惕; 张进峰; 苏品刚; 淮文军
Original assignee: Suzhou Vocational University
Current assignee: Suzhou Vocational University
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-02-05

Abstract

本实用新型涉及一种可编程双电机变频器，该变频器采用两个逆变电路共用一个整流电路、滤波电路、制动电路，节省了大量元器件，降低了成本，在控制方面，采用两逆变电路合用一个控制电路的结构，并在控制电路中使用一12路PWM信号输出的数字信号处理器芯片或单片机芯片，控制电路通过连接两个逆变电路及开关量输入输出接口，通过用户编程及运行用户程序，能满足两台异步电动机的调速控制及其它电机、电器开关控制的各种需要。

Description

可编程双电机变频器

技术领域

本实用新型涉及一种双电机变频器，特别涉及一种可编程能量互补控制协调型双电机变频器。

背景技术

变频器是一种可将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电的电子装置，使用它可实现三相异步电动机的变频调速。异步电动机与变频器组成的变频调速系统被广泛用于需要调速的各个领域，逐步取代直流电动机调速系统。

变频器是由外壳和电路组成。其外壳正面装有数码显示器和操作键。其电路由主电路和控制电路组成、主电路主要包括整流电路、中间直流电路和逆变电路三部分。其中，中间直流电路又由限流单元、滤波器、制动电路以及直流电源检测电路等组成。控制电路主要由中央处理器、数字信号处理器、A/D和D/A转换电路、I/O接口电路、编程通信接口电路、输出信号检测电路、数字操作盘电路以及控制电源等组成。一台变频器输出一组可调电压、可调频率的三相交流电供一台三相异步电动机或需要同一频率的多台三相异步电动机使用。

有许多系统需要对系统中的两台三相异步电动机分别进行调速，如卧式螺旋离心机系统中的转鼓和螺旋，带材、线材张力控制系统中的卷取机和开卷机，异步电动机测试系统中的被测异步电动机和负载异步电动机，则需用两台变频器分别驱动。若两台三相异步电动机的转速需协调控制，两台变频器分别调节，很不方便，有时甚至根本达不到控制要求。这时，两台变频器间需外接控制线或通信线与PLC相连，通过PLC沟通两变频器间的信息传递并进行协调控制，这时，PLC除了对两台变频器进行协调控制外，还承担对系统中其它电机电器的启停控制，与人机界面及与上位计算机的信息交换。若两台三相异步电动机拖动的工作部分有相互作用使其中一台电动机处于电动状态，而另一台电动机处于发电制动状态，则驱动处于发电状态电动机的变频器须外接电阻来泄放这部分能量，或将两变频器的直流母线并联，使处于发电状态电动机的变频器向使处于电动状态电动机的变频器馈送能量，此时此变频器的电源线应断开，整流电路处于不工作状态。

若用两台变频器单独调节的工作方式，有两套操作面板和通信接口，操作和接线都不大方便，有时无法达到协调控制的要求。若用PLC控制两台变频器的工作方式，信号经多次转换，快速响应能力较差；且还需增加PLC、人机界面、外部控制线、通信线等，成本较高。又两电机在电动-发电运行模式下，若用变频器外接电阻来泄放发电能量，能量浪费；而在两变频器直流母线并联工作方式下，则一变频器部分资源闲置。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述变频调速控制系统的不足之处，提供一种能满足多种调速与控制需要、能量互补利用、使用和操作简单、接线方便、成本适中、可以使两电机的转速或转矩快速协调控制又兼顾两变频调速电机之外对其它电机电器实施综合控制的可编程双电机变频器。

本实用新型的技术方案是：一种可编程双电机变频器，该双电机变频器包括一个整流电路，整流电路输入端为三相电源，输出端接入滤波电路，滤波电路输出端接入制动电路，制动电路的输出端并联接入逆变电路1和逆变电路2，逆变电路1输出三相变压变频电压，该三相电压用于驱动三相异步电动机1，逆变电路2输出另一组三相变压变频电压，用于驱动三相异步电动机2，逆变电路1和逆变电路2还连接有控制电路，用以对两个逆变电路同时实施控制。

所述逆变电路1和逆变电路2的输入端与输出端均装有电流传感器。

所述滤波电路可以是由整流电路并联的电容构成。

所述控制电路包括有包括有单片机芯片和一12路PWM信号输出的数字信号处理器芯片。

所述控制电路中的数字信号处理器芯片配有存储器和并与公用双口存储器的一个端口相连，控制电路还包括有驱动芯片，驱动芯片输入端与数字信号处理器芯片输出端连接，驱动芯片输出端连接两个逆变电路，对两个逆变电路进行实时控制，逆变电路1的电流反馈信号i₁、三相异步电动机1拖动部分的转速的反馈信号n₁或其它模拟量反馈信号1，逆变电路2的电流反馈信号i₂、三相异步电动机2拖动部分的转速的反馈信号n₂或其它模拟量反馈信号2经调理单元处理后接入数字信号处理器，供数字信号处理器实现电流和转速反馈控制时调用。

所述控制电路中的单片机芯片也配有存储器和并与公用双口存储器的另一个端口相连，单片机芯片与数字信号处理器(DSP)芯片通过双口存储器进行数据交换，单片机芯片通过数据线连接人机操作界面，负责将人机操作界面上操作者的指令信号转换后供控制电路中的数字信号处理器调用，单片机芯片也负责将所述数字信号处理器的运行产生的数据传递给人机操作界面供显示系统运行参数状态用，单片机芯片通过数据线连接输入输出接口，输入接口用来连接被控系统的指令开关和反馈开关，输出接口连接被控系统中有关电器的控制开关。

所述控制电路中的单片机芯片通过编程通信接口可以连接上位计算机。在编程工作状态时，将上位计算机或手持编程器中的用户程序下载到用户程序存储区，也可通过人机操作界面输入用户程序，在运行工作状态时，分时执行通信程序，即将上位计算机或手持编程器中的指令或参数信号转换后存入存储器或双口存储器，供单片机或数字信号处理器调用，也将单片机或数字信号处理器的运行产生的数据传递给上位计算机或手持编程器中供显示系统运行参数状态用。

上述单片机的工作状态可由与之连接的开关或与它相连的上位计算机来控制。

在运行工作状态时，单片机分时运行用户程序，根据用户输入的运行参数及输入接口的控制信息和反馈信息，通过双口存储器、数字信号处理器对两电动机实施变频调速控制，通过输出接口对其它电机、电器实施开关控制。

本实用新型采用两逆变电路共用一个整流电路、滤波电路以及制动电路的结构，节省了一个整流电路、一个滤波电路、一个制动电路及相关元器件，节省了制造成本，由于逆变器1与逆变器2直流端并联，处于发电状态电动机发出的电能可通过逆变器快速另一逆变器传送，实现了电能的互补利用。在控制方面，采用两逆变电路合用一个控制电路的结构，一方面节省相关元器件和制造成本，另一方面便于数字信号的快速传递与处理，控制电路通过连接两个逆变电路，两个逆变电路连接两台电机来实现对三相异步电动机1和三相异步电动机2的快速协调控制。加上对两台电机操作、显示和通信共享一人机操作界面和编程通信接口，不但节省了硬、软件资源，还使得使用和操作更加方便。

附图说明

图1为背景技术用两台变频器的双电机变频调速系统示意图；

图2为本实用新型实施例结构示意图；

图3为本实用新型控制电路结构示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容及凸显本发明的优点，现以具体实施方式详细阐述如下：

一种可编程双电机变频器，如图2所示的可编程双电机变频器包括一个整流电路，整流电路由整流二极管组成，整流电路输入端为三相电源，输出端经限流电阻接入滤波电路，电容为滤波元件，滤波电路输出端接入制动电路。制动电路的一支路为由两电阻组成的分压电路，分压端的检测信号接入控制电路，制动电路另一支路为一电阻与一晶体管集电极和发射极相串联，晶体管的基极与控制电路相连，接收控制电路的控制信号。制动电路的输出端并联接入逆变电路1和逆变电路2，逆变电路1和逆变电路2均为由晶体管组成的电子开关组，逆变电路1变频输出端可连接三相异步电动机1，逆变电路2变频输出端可连接三相异步电动机2，逆变电路1和逆变电路2的控制端与控制电路相连。逆变电路1和逆变电路2的输入端与输出端均装有电流传感器，所有电流传感器的输出端均与控制电路相连。

一种可编程双电机变频器，其图3所示的控制电路包括有单片机芯片、数字信号处理器芯片、存储器芯片和驱动芯片。控制电路与逆变电路1控制端、逆变电路2控制端、电流传感器的输出端、人机操作界面数据线、输入接口、输出接口、编程通信接口相连。单片机芯片通过数据线连接人机操作界面，负责将人机操作界面上操作者的指令信号转换后供数字信号处理器调用，单片机芯片也负责将所述数字信号处理器的运行产生的数据传递给人机操作界面供显示系统运行参数状态用。单片机芯片可通过编程通信接口连接上位计算机，在编程工作状态时，将上位计算机或手持编程器中的用户程序下载到用户程序存储区，也可通过人机操作界面输入用户程序；在运行工作状态时，单片机分时运行用户程序、监控程序和通信程序。单片机芯片与输出接口相连，通过输出接口实施对其它无调速要求的电机、电器实施开、关控制。单片机除了配有自己的存储器外，还与双口存储器一个端口相连，数字信号处理器除了配有自己的存储器外，还与双口存储器的另一个端口相连，数字信号处理器与单片机通过双口存储器交换数据。数字信号处理器芯片输出端通过驱动电路与两个逆变电路的控制端连接，在运行工作状态时，数字信号处理器芯片运行检测与控制程序，根据各种反馈信号以及单片机芯片产生的数据对三相异步电动机1和三相异步电动机2进行实时控制，各种反馈信号由专用输入接口传入控制电路。

Claims

1.一种可编程双电机变频器，包括一个整流电路，整流电路输入端为三相电源，输出端接入滤波电路，滤波电路输出端接入制动电路，制动电路的输出端并联接入逆变电路1和逆变电路2，逆变电路1输出三相变压变频电压，该三相电压用于驱动三相异步电动机1，逆变电路2输出另一组三相变压变频电压，用于驱动三相异步电动机2，其特征是逆变电路1和逆变电路2还连接有控制电路，用以对两个逆变电路同时实施控制。

2.根据权利要求1的可编程双电机变频器，其特征是所述控制电路包括有单片机芯片和一12路PWM信号输出的数字信号处理器芯片。

3.根据权利要求2所述的可编程双电机变频器，其特征是所述控制电路中的数字信号处理器芯片配有存储器和并与公用双口存储器的一个端口相连，控制电路还包括有驱动芯片，驱动芯片输入端与数字信号处理器芯片输出端连接，驱动芯片输出端连接两个逆变电路，对两个逆变电路进行实时控制，逆变电路1的电流反馈信号i₁三相异步电动机1拖动部分的转速的反馈信号n₁或其它模拟量反馈信号1，逆变电路2的电流反馈信号i₂、三相异步电动机2拖动部分的转速的反馈信号n₂或其它模拟量反馈信号2经调理单元处理后接入数字信号处理器，供数字信号处理器实现电流和转速反馈控制时调用。

4.根据权利要求2所述的可编程双电机变频器，其特征是所述控制电路中的单片机芯片配有存储器和并与公用双口存储器的另一个端口相连，单片机芯片与数字信号处理器芯片通过双口存储器进行数据交换，单片机芯片通过数据线连接人机操作界面，负责将人机操作界面上操作者的指令信号转换后供控制电路中的数字信号处理器调用，单片机芯片也负责将所述数字信号处理器的运行产生的数据传递给人机操作界面供显示系统运行参数状态用，单片机芯片通过数据线连接输入输出接口，输入接口用来连接被控系统的指令开关和反馈开关，输出接口连接被控系统中有关电气的控制开关。

5.根据权利要求2或4所述的可编程双电机变频器，其特征是所述控制电路中的单片机芯片通过编程通信接口连接程序输入系统，在编程工作状态时，负责将程序输入系统的用户程序下载到用户程序存储区，在运行工作状态时，负责将上位计算机的指令或参数信号转换后存入存储器或双口存储器，供单片机或数字信号处理器调用，还将单片机或数字信号处理器的运行产生的数据传递给程序输入系统中供显示系统运行参数状态用，两变频调速电机及系统中其它电机、电器的运行控制，由用户程序与操作指令决定。

6.根据权利要求5所述的可编程双电机变频器，其特征是所述的程序输入系统可以是上位计算机或手持编程器或人机操作界面。

7.根据权利要求5所述的可编程双电机变频器，其特征是所述的单片机芯片的工作状态可由与之连接的手动开关或与它相连的上位计算机来控制。