CN201830200U - 基于单片机的感应电机变频调速控制装置 - Google Patents

基于单片机的感应电机变频调速控制装置 Download PDF

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Abstract

一种基于单片机的感应电机变频调速控制装置。该系统包括主电路、辅助电源电路、逆变电路、控制部分,过流保护电路、转速检测电路以及其他外围电路。该系统以微芯公司生产的16位高性能信号控制器dsPIC30F4011为控制核心,基于矢量控制电机励磁,进行调速。美国MicrochipTechnology公司的数字信号控制器dsPIC30F4011是电机控制的专用芯片,内嵌DSP内核,具有相当快的数据处理能力和丰富的输入输出设备及接口电路;IR公司的智能功率模块(IPM)IRAMSIOUP60A为逆变开关器件,构建了异步电动机的变频调速控制装置,具有驱动简单、易于实现的特点。

Description

基于单片机的感应电机变频调速控制装置
【技术领域】:
本实用新型属于电机控制、电力电子和微机原理的交叉技术领域,具体涉及以微芯公司生产的16位高性能信号控制器dsPIC30F4011为控制核心,设计感应电机的变频调速控制装置。
【背景技术】:
近年来随着电力电子技术、数字控制技术、控制理论的发展,特别是一些先进控制技术的发明,交流变频调速的发展也越来越快,使交流调速得到越来越广泛的应用,其调速性能也不断提高,克服了许多直流调速难以克服的缺点。第一代变频器采用的是恒压频比控制方式,它根据异步电动机等效电路确定的线性进行变频调速。电压是指基波的有效值,改变U/f只能调节电动机的稳态磁通和转矩,谈不上动态控制。第二代变频器的主要特征是采用矢量控制方式,它参照直流电动机的控制方式,将异步电动机的定子电流空间矢量分解为转子励磁分量和转矩分量。此控制方法的主要缺点是需要复杂的坐标变换运算,以及需检测转速信号。因此,进一步提出无速度传感器矢量控制的方法,它根据异步电动机实际运行的相电压和相电流,以及定转子绕组参数推算出转速观测值,以实现磁场定向的矢量控制。由于转速观测值的精度受到所用计算参数与电动机实际运行参数之间偏差大小的影响,所以无速度传感器矢量控制的调速精度和范围,均低于带速度编码器的矢量控制方案。一般前者的调速精度为1%,输出额定转矩时的最低频率只能达到1Hz左右,而后者调速精度为0.01%,最低频率为0.1Hz。与矢量控制并行发展的还有直接转矩控制方式,它以异步电动机的转矩作为被控量,强调转矩的直接控制效果,并不刻意追求输出电流为正弦波形。异步电动机的直接转矩控制是直接在定子坐标上计算磁链的幅值和转矩的大小,对其进行直接跟踪调节,以获得迅速的动态响应,其响应速度可小到1~2ms。从转矩调控要求看,磁链有点误差,并不会对转矩控制性能产生重大影响。这种控制方式的优点是对电动机参数变化不敏感。
近几年来,不依赖电动机模型的模糊自寻优控制、人工神经网络等智能化控制方法开始引入到交流调速系统中,成为交流调速控制理论、控制技术新的研究发展方向。
逆变器从采用晶闸管半控器件到采用GTR全控器件,其输出波形从交流方波发展为脉宽调制(PWM)波形,大大减小了谐波分量,拓宽了异步电动机变频调速范围,并减小了转矩的脉动幅度。然而,GTR工作频率一般在2kHz以下,载波频率和最小脉宽都受到限制,难以得到较为理想的正弦波脉宽调制波形,使异步电动机在变频调速时产生噪声。IGBT的工作频率可在10~20kHz之间,与GTR相比,不仅工作频率高出一个数量级,而且在电压和电流指标均已超出GTR。由于逆变器载波频率的提高,以及可以构成特定的PWM波形,异步电动机变频调速控制器的谐波噪声大为降低。智能功率模块(IPM)是以IGBT为开关器件,同时含有驱动电路和保护电路的一种功率集成器件(PIC)。IPM的保护功能有过电流、短路、欠电压、过电压和过热等,还可以实现再生制动。由IPM组成的逆变器只需对桥臂上各个IGBT提供隔离的PWM信号即可。简单的外部电路和控制电路的集成化,使变频器体积大为减小。还有,由于功率开关器件的故障检测和保护电路接近故障点,故可以抑制故障扩大,保证装置可靠运行。
数字化使得控制器对信息的处理能力大幅度提高,许多难以实现的复杂控制,采用微机控制器后便都解决了。高性能的矢量控制系统,如果没有微机的支持是不可能真正实现的。此外,微机控制技术给交流调速系统增加了多方面的功能,特别是故障诊断技术得到了完全的实现。
微机控制技术及大规模集成电路的应用提高了交流调速系统的可靠性,操作、设置的多样性和灵活性,降低了变频器调速装置的成本和体积。实践表明,调速控制装置中所采用的微处理器的性能将直接影响到装置性能。
【实用新型内容】:
本实用新型目的是克服现有调速系统的不足,提供一种基于单片机的感应电机变频调速控制装置。
本实用新型采用高性能微处理器可以简化装置结构、完善装置功能、实现复杂有效的控制策略以及提高控制装置的可靠性。美国MicrochipTechnology公司的数字信号控制器dsPIC30F4011是电机控制的专用芯片,内嵌DSP内核,具有相当快的数据处理能力和丰富的输入输出设备及接口电路,因而本实用新型选用它作为核心控制器件来构成控制回路。在主回路中,采用IR公司的智能功率模块(IPM)IRAMSIOUP60A[40]为逆变开关器件,构建了异步电动机的变频调速控制装置。
本实用新型的技术方案:
本实用新型提供的基于单片机的感应电机变频调速控制装置是一个典型的交一直一交变压变频结构,整个控制装置以dsPIC30F4011芯片为核心,包括主电路、辅助电源电路,控制部分,过电流保护电路,转速检测电路以及其他外围电路,具体组成如下:
主电路:以220V交流供电,经过单相桥式不可控整流电路和电容滤波,得到平滑的直流电压供给IPM模块和辅助电源电路使用;
IPM模块:逆变电路是变频控制最主要的部分之一,它的主要作用是将直流中间电路输出的直流电压(电流)转换为所需频率的交流电压(电流),给异步电动机供电。逆变电路由六个开关器件组成,与开关器件并联的快速恢复二极管用于处理无功电流,称为续流二极管。逆变部分IGBT位于逆变桥上,其输入端与电解电容并联,起到缓冲波动和干扰的作用,考虑到经济性安全系数不必取得太大。IR公司生产的智能模块(IPM)IRAMSIOUP60A[40],它的耐压值为600V,额定电流为10A。它是向第四代器件功率集成电路(PIC)的过渡产品,是微电子技术和电力电子技术相结合的产物。IPM具有以下特点:(1)开关速度快,驱动电流小,控制驱动更为简单;(2)采用了隔离技术,散热更加均匀,体积更加紧凑;(3)集成度高,它在片内集成了驱动电路、保护电路、甚至光耦,大大缩短开发时间;(4)内含电流传感器,可以高效迅速地检测出过电流和短路电流,能对功率芯片给予足够的保护,故障率大大降低;(5)保护功能丰富,如电流保护、电压保护、温度保护等一应俱全,实现了信号处理、故障诊断、自我保护等多种智能功能,既减小了体积、减轻了重量,又提高了可靠性;(6)由于在器件内部电源电路和驱动电路的配线设计上做到优化,所以浪涌电压,门极振荡,噪声引起的干扰等问题能得到有效的控制;(7)很高的性价比,IPM的售价已经逐渐接近IGBT,而采用IPM后的开关电源容量、驱动功率容量的减小和器件的节省以及综合性能的提高等因素使得IPM构成的变频器性价比已经高于IGBT构成的变频器,有很好的经济性。
控制部分:以dsPIC30F4011芯片为核心,外加相电流检测电路、速度检测电路、串口通讯电路、按键和故障保护电路;由dsPIC30F4011芯片输出六路PWM脉冲信号用于控制IPM模块逆变部分,得到三相可控交流电供给异步电动机;
dsPIC30F4011芯片内集成了一款专用电机控制模块叫MCPWM模块,这一设置大大简化了产生PWM波形的控制软件和外部硬件,通过编程可产生独立的、具有相同频率和工作方式的三相6路PWM波形,并由RE口直接输出6路PWM信号给逆变器,且三相互补不重叠。我们只需定义各个寄存器值便可以产生理想的PWM信号,同时为防止同一桥臂上两个功率管发生直通造成短路,该发生器还可通过编程设置死区互锁时间。
故障保护电路:将故障综合后的故障信号送入控制部分,任何一个故障发生,控制部分便关闭PWM脉冲信号。
电流检测电路:在直流母线上串一个很小的功率电阻,通过该功率电阻把电流信号转换成电压信号,然后再通过运算放大器对信号进行放大后送入控制部分;过流是引起功率驱动器被烧坏和损坏的主要原因之一。在主电路进行电流检测时,一旦检测到主电路的电流过流,应该立即封锁控制信号输出,通知控制部分关闭PWM并报警。
转速检测电路:是电机自带的测速发电机来实现的。
整流电路一般分为可控整流和不控整流,其中可控整流又分为全控整流和半控整流。在全控整流电路中,整流器件全部有晶闸管或其他可控器件组成,半控整流电路则由二极管和晶闸管混合组成;不可控整流电路全部由整流二极管组成。本实用新型的整流部分全部应用整流二极管进行单相不可控桥式整流,这样可有效抑制可控整流中因相控角的变化而引起的谐波,同时也能提高调速装置的功率因数。
装置中dsPIC30F4011芯片需要+5V供电电源,而智能模块IPM需要+15V电源,所以设计辅助电源来满足此要求,选用了ST公司生产的VIPER12A芯片,它可以把约300V的直流电转换为+15V直流电,然后再用LM7805把+15V转换为+5V电源,以提供给各个芯片。
本实用新型的优点和积极效果:
本实用新型以微芯公司生产的16位高性能信号控制器dsPIC30F4011为控制核心,基于矢量控制电机励磁,进行调速。
采用美国MicrochipTechnology公司的数字信号控制器dsPIC30F401 1是电机控制的专用芯片,内嵌DSP内核,具有相当快的数据处理能力和丰富的输入输出设备及接口电路。所说的DsPIC30F4011内集成了一款专用电机控制模块叫MCPWM模块,这一设置大大简化了产生PWM波形的控制软件和外部硬件,通过编程可产生独立的、具有相同频率和工作方式的三相6路PWM波形,并由RE口直接输出6路PWM信号给逆变器,且三相互补不重叠。只需定义各个寄存器值便可以产生理想的PWM信号,同时为防止同一桥臂上两个功率管发生直通造成短路,该发生器还可通过编程设置死区互锁时间。
采用IR公司的智能功率模块(IPM)IRAMSIOUP60A为逆变开关器件,构建了异步电动机的变频调速控制器,具有以下特点:(1)开关速度快,驱动电流小,控制驱动更为简单;(2)采用了隔离技术,散热更加均匀,体积更加紧凑;(3)集成度高,它在片内集成了驱动电路、保护电路、甚至光耦,大大缩短开发时间;(4)内含电流传感器,可以高效迅速地检测出过电流和短路电流,能对功率芯片给予足够的保护,故障率大大降低;(5)保护功能丰富,如电流保护、电压保护、温度保护等一应俱全,实现了信号处理、故障诊断、自我保护等多种智能功能,既减小了体积、减轻了重量,又提高了可靠性;(6)由于在器件内部电源电路和驱动电路的配线设计上做到优化,所以浪涌电压,门极振荡,噪声引起的干扰等问题能得到有效的控制;(7)很高的性价比,IPM的售价已经逐渐接近IGBT,而采用IPM后的开关电源容量、驱动功率容量的减小和器件的节省以及综合性能的提高等因素使得IPM构成的变频器性价比已经高于IGBT构成的变频器,有很好的经济性。
【附图说明】:
图1为控制装置总体结构;
图2为dsPIS30F4011结构框图;
图3为逆变电路IPM内部结构和外部连接图;
图4为转速检测硬件电路图。
图5为整流电路结构图;
图6为用VIPER12A组建的整个辅助电源电路;
图7为电流采样电路;
图8为电流检测电路。
【具体实施方式】:
实施例1:
下面结合附图对本设计做进一步描述:控制装置总体结构如图1所示,主电路以220V交流供电,经过单相桥式不可控整流、电容滤波,得到平滑的直流电压供给IPM模块和辅助电源电路使用。
逆变电路部分,是由dsPIC30F4011输出六路PWM脉冲信号控制IPM模块,得到三相可控交流电供给异步电动机。
控制部分,是以dsPIC30F4011芯片为核心,外加相电流检测电路、速度检测电路、串口通讯电路、按键和故障保护电路。
故障保护电路将故障综合后的故障信号送入控制部分,任何一个故障发生,便关闭PWM。
过电流检测电路是通过电阻把电流信号转换成电压信号,然后再通过运算放大器对信号进行放大后送入控制芯片。
转速检测电路是通过电机自带的测速发电机来实现的。
如图2为dsPIC30F4011结构框图。dsPIC30F系列CPU模块采用16位改进型哈佛结构,并带有增强型指令集,包含对DSP的有力支持。CPU指令宽度24位,PC宽度为23位,可寻址高达24X4M位程序空间。共有16个16位工作寄存器,每个寄存器都可作为数据、地址或地址偏移寄存器。该系列数字信号控制器具有丰富的指令集,包括多种寻方式,且大多为单周期指令,大大加快了单片机的运行速度。指令主要分为MCU类型和DSP类型两大类,这两类指令可以有机地集合到构架中,并在同一个执行单元中执行。它还支持C语言编译器编程,易于开发。dsPIC30F系列CPU内部自带存储容量大,RAM最高可达64KB。数据空间可作为32K字或64K字节寻址,并分为两块:X和Y数据存储器。每个存储器块有各自的地址发生单元(AGU)。MCU类指令只能通过X存储器AGU进行操作,可将整个存储器空间作为一个线性空间访问。某些带双操作数的DSP类型指令通过X和Y的AGU读两个操作数。另外,可将数据存储器空间的高32KB映射到8位程序空间可视性页面(PSVPAG)。DsPIC30F401 1内集成了一款专用电机控制模块-电机控制脉宽调制(CPwM)模块,这一设置大大简化了产生PWM波形的控制软件和外部硬件,通过编程可产生独立的、具有相同频率和工作方式的三相6路PWM波形,并由RE口直接输出6路PWM信号给逆变器,且三相互补不重叠。我们只需定义各个寄存器值便可以产生理想的PWM信号,同时为防止同一桥臂上两个功率管发生直通造成短路,该发生器还可通过编程设置死区互锁时间。
如图3所示:逆变电路是变频控制最主要的部分之一,主要作用是将直流中间电路输出的直流电压(电流)转换为所需频率的交流电压(电流),给异步电动机供电。逆变部分由六个开关器件组成,与开关器件并联的快速恢复二极管用于处理无功电流,称为续流二极管。逆变部分IGBT的电压选择与整流二极管最大的不同是,整流二极管的输入直接与电网相连,电网易受到外界的干扰,因此选择的安全系数口较大;而IGBT位于逆变桥上,其输入端与电解电容并联,起到缓冲波动和干扰的作用,考虑到经济性安全系数不必取得太大,IGBT的额定电压U可以按式(3)来选择:
U≥(UDC×1.15+150)×a          (3)
式中UDC是直流侧电压;1.15是过电压系数;150是由
Figure BSA00000313071200041
引起允许的尖峰电压;a是安全系数,一般取1.1。对单相交流220V输入电压,UDC=311V,这样得IGBT的额定电压U≥558V。额定电流值IC,可按式(4)选择:
I C = 2 × 1.5 × 1.4 0.9 × I N - - - ( 4 )
其中,0.9为电网电压向下的波动系数;1.5为过载50%允许运行1分钟的系数,1.4为温度的影响系数。由电机铭牌得到I=2.5A,选用IR公司生产的智能模块(IPM)IRAMSIOUP60A[40],它的耐压值为600V,额定电流为IOA。它是向第四代器件功率集成电路(PIC)的过渡产品,是微电子技术和电力电子技术相结合的产物。它不但提供一定的功率输出能力,而且具有逻辑、控制、传感、检测、保护和自诊断等功能。
图3为逆变电路IPM模块的内部结构和外部连接图,单电源+15V驱动,dsPIC30F4011发出的PWM脉冲控制六个IGBTN极的开通和关断。P+为整流后的直流输入,N-为接地端。VDD为芯片的工作电压。输入的方波信号经驱动IC来控制逆变桥IGBT的通断。当T/Itrip输入高电平时内部驱动就会停止工作,从而达到保护芯片的作用。选用的IR公司生产的智能模块(IPM)IRAMSIOUP60A[40],它的耐压值为600V,额定电流为IOA。它是向第四代器件功率集成电路(PIC)的过渡产品,是微电子技术和电力电子技术相结合的产物。它不但提供一定的功率输出能力,而且具有逻辑、控制、传感、检测、保护和自诊断等功能。IPM具有以下特点:
(1)开关速度快,驱动电流小,控制驱动更为简单;
(2)采用了隔离技术,散热更加均匀,体积更加紧凑;
(3)集成度高,它在片内集成了驱动电路、保护电路、甚至光耦,大大缩短开发时间;
(4)内含电流传感器,可以高效迅速地检测出过电流和短路电流,能对功率芯片给予足够的保护,故障率大大降低;
(5)保护功能丰富,如电流保护、电压保护、温度保护等一应俱全,实现了信号处理、故障诊断、自我保护等多种智能功能,既减小了体积、减轻了重量,又提高了可靠性;
(6)由于在器件内部电源电路和驱动电路的配线设计上做到优化,所以浪涌电压,门极振荡,噪声引起的干扰等问题能得到有效的控制;
(7)很高的性价比,IPM的售价已经逐渐接近IGBT,而采用IPM后的开关电源容量、驱动功率容量的减小和器件的节省以及综合性能的提高等因素使得IPM构成的变频器性价比已经高于IGBT构成的变频器,有很好的经济性。IRAMS10UP60A使用参数见表:
  参数   描述   最大值   单位
  Vbus   最大直流母线电压   450   V
  Vces   最大IGBT导通电压   600   V
  Io@Tc=25℃   相电流均方值   10   A
  Io@Tc=100℃   相电流均方值   4.5   A
  Ipk   最大相电流峰值   15   A
  Fp   最大PWM载波频率   20   KHz
  Pd   每相最大功耗   10   W
  Rthj-c   每个IGBT热阻   4.5   ℃/W
  Viso   绝缘电压   2000   Vrms
  Tc   工作壳温   -20-+100   ℃
  Tj   工作壳温   -20-+150   ℃
  T   安装扭矩范围   0.8-1.0   Nm
图4所示:转速检测硬件电路。电机自身带有测速发电机,电机每转一圈,都会送出8个触发脉冲,测速发电机输出八个脉,通过计算脉冲的时间便可以得到转速。电机每转一圈,这个电路可以输出的脉冲进行整形,输出标准方波。再送入芯片中测出其速度。通过上拉电阻把其电压值进行提升,然后通过两级低通滤波器滤除高频干扰,在这里选用RC低通滤波器。此处采用了LM393等组成的滞回比较器把正弦波转换为方波,由于它是OC门输出,所以需要对其进行上拉,此信号便可以送入芯片端口了。
如图5所示:本设计中的整流部分全部应用整流二极管进行单相不可控桥式整流,这样可有效抑制可控整流中因相控角的变化而引起的谐波,同时也能提高调速系统的功率因数。其为单相不可控桥式电路,其中整流二极管的选择是比较关键的问题,耐压按式(1)选择:
U RPM = U AC × 2 × 1.1 a - - - ( 1 )
其中UAC为电网电压,考虑到其峰值的波动、闪电雷击等因素,取波动系数为1.1,安全系数a=2,在交流电网电压为220V时,URPM=684V,所以取二极管的耐压等级为800V。整流二极管的额定电流按式(2)确定:
I ≥ 2 2 I N - - - ( 2 )
式中IN为电机的额定电流值。由电机铭牌得到IN=2A,I=2.5A.而整流模块KBJ1508的电压电流限度为800V,15A,根据以上的计算选用整流模块KBJ1508。
滤波电路由一个滤波电容构成,这个电容容量足够大,从逆变器向整流电路全波整流后的直流电源看过去电源内阻很小,近似恒压源,保证直流电压稳定。当系统接入220交流电,整流后电压的峰值为311V,考虑电网电压的波动范围±10%,电容的耐压应大于
Figure BSA00000313071200063
电容应满足RC=(3-5)T/2的条件,C=285-476Uf。故我们选择470uF/450V的滤波电容。
如图6所示:系统中dsPIC30F4011需要+5V供电电源,而智能模块IPM需要+15V电源,所以我们设计辅助电源来满足此要求。这里选用了ST公司生产的VIPER12A芯片,它可以把约300V的直流电转换为+15V直流电,然后再用LM7805把+15V转换为+5V电源,以提供给各个芯片。用VIPER12A构成的整个辅助电源电路,此电路中稳压元件采用LM7805,D9采用IN4148,D6、D7采用STTH1L06U,以满足高频低耗的需要,L1为高频滤波电感,在这里选用1.8mH/500mA电感。D9、C43为缓冲回路,C47用来对15V直流电滤波,正常工作后芯片由自激绕组供电。电路的工作过程是输入的直流电压使芯片启动,功率MOSFET工作,直流电经功率MOSFE进入S,给电感L1充电,稳压管两端的电压经D6,D8反馈至FB,当稳压管两端电压大于0.23V时就会触发过流比较器,关断功率MOSFET。然后VIPER12A就会被再启动再关断,如此就把整流后的直流电转换成不同脉冲宽度的矩形波,经电感电容滤波后输出稳定的15V直流电压。15V再经过LM7805得到5V电压,C48是对5V电压进行滤波,并且通过点亮指示灯来显示是否辅助电源工作正常。
如图7所示为电流采样电路。在U、V、W的接地端接高精度小阻值电阻,把电流信号转换成电压信号,然后电压信号经过运算放大器LM258后得到放大,送入CPU进行处理。通过实验和计算,可以得到各参数如下:Ro为10KΩ,R2为100KΩ,R3为20KΩ,则放大倍数为(R2+R3)/R3=6。
如图8所示为电流检测电路。电流的过流检测是在直流母线上串一个很小的功率电阻,把电流信号转换成电压信号送给电压比较器,电压比较器平时输出高电平FLTA,比较器输出的是低电平,三极管3904不会动作。当过流发生时,比较器输出高电平,T/ITRIP就会得到高电压,会使逆变器驱动芯片停止工作,同时使三极管导通,输出低电平给芯片故障引脚信号,CPU产生过流保护。相电流IS通过电阻R1转换成电压信号,这个电阻精度必须比较高,在这里采用精度为0.5%,阻值为0.06Ω的检测电阻,电容C1选用0.1uF(104)对其进行滤波。R2和R3通过对5V进行分压,提供过流阀值,经过实验分析选用R2为10KΩ,R3为2KQ,当检测的电压大于0.18V时,即电流超过3A时认为过流,比较器LM393会输出一个低电平,芯片检测到此信号触发故障中断子程序,关闭PWM输出,同时PWM驱动电路也会关闭。电流不超过3A则正常运行。

Claims (1)

1.一种基于单片机的感应电机变频调速控制装置,其特征在于,该系统包括主电路、辅助电源电路、控制部分,电流检测电路、转速检测电路以及其他外围电路,具体组成如下:
主电路:以220V交流供电,经过单相桥式不可控整流电路和电容滤波,得到平滑的直流电压供给IPM模块和辅助电源电路使用;
IPM模块:逆变部分变频控制最主要的部分之一,它的主要作用是将直流中间电路输出的直流电压换为所需频率的交流电压,给异步电动机供电;
逆变部分:由六个开关器件组成,与开关器件并联的快速恢复二极管用于处理无功电流,称为续流二极管;逆变部分IGBT位于逆变桥上,其输入端与电解电容并联,起到缓冲波动和干扰的作用,考虑到经济性安全系数不必取得太大;
控制部分:以dsPIC30F4011芯片为核心,外加相电流检测电路、速度检测电路、串口通讯电路、按键和故障保护电路;逆变电路是由dsPIC30F4011输出六路PWM脉冲信号用于控制IPM模块,得到三相可控交流电供给异步电动机;dsPIC30F4011芯片内集成了一款专用电机控制模块叫MCPWM模块,这一设置大大简化了产生PWM波形的控制软件和外部硬件,通过编程可产生独立的、具有相同频率和工作方式的三相6路PWM波形,并由RE口直接输出6路PWM信号给逆变电路,且三相互补不重叠;
故障保护电路:将故障综合后的故障信号送入控制部分,任何一个故障发生,控制部分便关闭PWM;
电流检测电路:在直流母线上串一个功率电阻,通过该功率电阻把电流信号转换成电压信号,然后再通过运算放大器对信号进行放大后送入控制部分;在主电路进行电流检测时,一旦检测到主电路的电流过流,应该立即封锁控制信号输出,通知控制部分关闭PWM并报警;
转速检测电路:是通过电机自带的测速发电机来实现的。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101977016A (zh) * 2010-10-22 2011-02-16 天津理工大学 一种基于单片机的感应电机变频调速控制系统
CN103812249A (zh) * 2014-02-21 2014-05-21 南通大青节能科技有限公司 一种变频电机
CN106712549A (zh) * 2017-03-31 2017-05-24 三禾电器(福建)有限公司 一种用于智能水泵控制器的供电电源
CN110383301A (zh) * 2017-03-08 2019-10-25 阿姆有限公司 尖峰神经网络

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102332850B (zh) * 2011-09-21 2013-09-04 山东新风光电子科技发展有限公司 一种电机在旋转中再启动的控制方法
CN102623960B (zh) * 2012-04-12 2014-02-05 台州发电厂 一种基于智能传感器的变频电动机保护装置
CN102801384A (zh) * 2012-08-21 2012-11-28 北京信息科技大学 一种基于dsp的感应电机变频调速系统
CN102904525A (zh) * 2012-10-17 2013-01-30 无锡日冠机电制造有限公司 一种电机控制器
CN103050944B (zh) * 2012-11-02 2015-04-22 深圳市航盛电子股份有限公司 一种电动汽车牵引电机控制器
US9410410B2 (en) 2012-11-16 2016-08-09 Us Well Services Llc System for pumping hydraulic fracturing fluid using electric pumps
US9995218B2 (en) 2012-11-16 2018-06-12 U.S. Well Services, LLC Turbine chilling for oil field power generation
US9970278B2 (en) 2012-11-16 2018-05-15 U.S. Well Services, LLC System for centralized monitoring and control of electric powered hydraulic fracturing fleet
US10232332B2 (en) 2012-11-16 2019-03-19 U.S. Well Services, Inc. Independent control of auger and hopper assembly in electric blender system
US11476781B2 (en) 2012-11-16 2022-10-18 U.S. Well Services, LLC Wireline power supply during electric powered fracturing operations
US10119381B2 (en) 2012-11-16 2018-11-06 U.S. Well Services, LLC System for reducing vibrations in a pressure pumping fleet
US10036238B2 (en) 2012-11-16 2018-07-31 U.S. Well Services, LLC Cable management of electric powered hydraulic fracturing pump unit
US10254732B2 (en) 2012-11-16 2019-04-09 U.S. Well Services, Inc. Monitoring and control of proppant storage from a datavan
US9650879B2 (en) 2012-11-16 2017-05-16 Us Well Services Llc Torsional coupling for electric hydraulic fracturing fluid pumps
US10020711B2 (en) 2012-11-16 2018-07-10 U.S. Well Services, LLC System for fueling electric powered hydraulic fracturing equipment with multiple fuel sources
US9893500B2 (en) 2012-11-16 2018-02-13 U.S. Well Services, LLC Switchgear load sharing for oil field equipment
US9745840B2 (en) 2012-11-16 2017-08-29 Us Well Services Llc Electric powered pump down
US9840901B2 (en) 2012-11-16 2017-12-12 U.S. Well Services, LLC Remote monitoring for hydraulic fracturing equipment
US11449018B2 (en) 2012-11-16 2022-09-20 U.S. Well Services, LLC System and method for parallel power and blackout protection for electric powered hydraulic fracturing
US10526882B2 (en) 2012-11-16 2020-01-07 U.S. Well Services, LLC Modular remote power generation and transmission for hydraulic fracturing system
US11959371B2 (en) 2012-11-16 2024-04-16 Us Well Services, Llc Suction and discharge lines for a dual hydraulic fracturing unit
US10407990B2 (en) 2012-11-16 2019-09-10 U.S. Well Services, LLC Slide out pump stand for hydraulic fracturing equipment
US9335361B2 (en) * 2013-06-04 2016-05-10 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for monitoring a multi-phase electrical system on a vehicle
CN104300872A (zh) * 2014-10-09 2015-01-21 台州市百施度工贸有限公司 一种恒功率输出智能调频调速变频系统及其控制方法
CN104779890A (zh) * 2015-03-30 2015-07-15 成都颉隆科技有限公司 一种基于精确控制电机转速的节能型电机控制系统
US11181107B2 (en) 2016-12-02 2021-11-23 U.S. Well Services, LLC Constant voltage power distribution system for use with an electric hydraulic fracturing system
CN106774016A (zh) * 2017-02-13 2017-05-31 常熟理工学院 一种基于单片机的智能配料控制装置
CN107093976B (zh) * 2017-06-30 2023-10-20 宜昌清江电气有限公司 基于dsp的通用变频调速系统
US10280724B2 (en) 2017-07-07 2019-05-07 U.S. Well Services, Inc. Hydraulic fracturing equipment with non-hydraulic power
AR113285A1 (es) 2017-10-05 2020-03-11 U S Well Services Llc Método y sistema de flujo de lodo de fractura instrumentada
WO2019075475A1 (en) 2017-10-13 2019-04-18 U.S. Well Services, LLC AUTOMATIC FRACTURING SYSTEM AND METHOD
WO2019084283A1 (en) 2017-10-25 2019-05-02 U.S. Well Services, LLC INTELLIGENT FRACTURING SYSTEM AND METHOD
CA3084607A1 (en) 2017-12-05 2019-06-13 U.S. Well Services, LLC High horsepower pumping configuration for an electric hydraulic fracturing system
WO2019113147A1 (en) 2017-12-05 2019-06-13 U.S. Well Services, Inc. Multi-plunger pumps and associated drive systems
CN108173241A (zh) * 2018-02-05 2018-06-15 珠海格力电器股份有限公司 Ipm模块的保护电路
WO2019152981A1 (en) 2018-02-05 2019-08-08 U.S. Well Services, Inc. Microgrid electrical load management
WO2019204242A1 (en) 2018-04-16 2019-10-24 U.S. Well Services, Inc. Hybrid hydraulic fracturing fleet
CN108646661A (zh) * 2018-04-28 2018-10-12 淮北矿业(集团)有限责任公司 一种plc电控智能切换装置
WO2019241783A1 (en) 2018-06-15 2019-12-19 U.S. Well Services, Inc. Integrated mobile power unit for hydraulic fracturing
WO2020056258A1 (en) 2018-09-14 2020-03-19 U.S. Well Services, LLC Riser assist for wellsites
WO2020076902A1 (en) 2018-10-09 2020-04-16 U.S. Well Services, LLC Modular switchgear system and power distribution for electric oilfield equipment
CN109932525B (zh) * 2019-02-22 2020-11-24 辽宁工程技术大学 一种主扇电机的转速信号处理电路
CN109888982A (zh) * 2019-03-18 2019-06-14 中国重汽集团大同齿轮有限公司 滑动变速电机
US11578577B2 (en) 2019-03-20 2023-02-14 U.S. Well Services, LLC Oversized switchgear trailer for electric hydraulic fracturing
CA3139970A1 (en) 2019-05-13 2020-11-19 U.S. Well Services, LLC Encoderless vector control for vfd in hydraulic fracturing applications
WO2021022048A1 (en) 2019-08-01 2021-02-04 U.S. Well Services, LLC High capacity power storage system for electric hydraulic fracturing
CN110854812A (zh) * 2019-10-10 2020-02-28 珠海格力电器股份有限公司 一种电机过流保护电路及方法
CN112653094B (zh) * 2019-10-11 2023-10-31 珠海零边界集成电路有限公司 一种过流保护装置、方法和设备
CN110912490A (zh) * 2019-10-29 2020-03-24 南宁市跃龙科技有限公司 无启动电容器双速启动电路与方法
CN110912472B (zh) * 2019-11-11 2021-07-13 清华大学 一种直流电机转速测控电路
US11009162B1 (en) 2019-12-27 2021-05-18 U.S. Well Services, LLC System and method for integrated flow supply line
CN113515101A (zh) * 2020-04-10 2021-10-19 上海埃迪特动力技术有限公司 一种车用电机控制器下线辅助测试设备
CN111884174A (zh) * 2020-08-13 2020-11-03 宁波坚晖新能源科技有限公司 一种用于油井电机的控制方法
CN114079266A (zh) * 2020-08-18 2022-02-22 广东美的制冷设备有限公司 高压集成模块、智能功率模块及其控制方法、空调器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101295933A (zh) * 2007-04-25 2008-10-29 中国科学院自动化研究所 一种基于数字信号处理器控制的变频电源
CN101977016A (zh) * 2010-10-22 2011-02-16 天津理工大学 一种基于单片机的感应电机变频调速控制系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101977016A (zh) * 2010-10-22 2011-02-16 天津理工大学 一种基于单片机的感应电机变频调速控制系统
CN103812249A (zh) * 2014-02-21 2014-05-21 南通大青节能科技有限公司 一种变频电机
CN110383301A (zh) * 2017-03-08 2019-10-25 阿姆有限公司 尖峰神经网络
CN110383301B (zh) * 2017-03-08 2023-09-05 阿姆有限公司 尖峰神经网络
CN106712549A (zh) * 2017-03-31 2017-05-24 三禾电器(福建)有限公司 一种用于智能水泵控制器的供电电源

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