CN201966784U - 一种纺织专用智能变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种纺织专用智能变频器，包括主电路、控制电路板、驱动电路板、显示和键盘输入电路板、开关电源板、操控键盘和机壳，所述的主电路安装在机壳的底板上，控制电路板安装在机壳的支架上，显示和键盘输入电路板安装在控制电路板上，操控键盘安装在机壳的顶盖上，开关电源板安装在机壳的支架上，驱动电路板安装在机壳的底板上。与通用变频器相比，省去了不必要的功能与参数设置，具有操作简单，可提高产品合格率的特点，全封闭机身设计避免飞絮进入机器内部造成故障隐患，全机身散热使变频器更加适应高温环境。

Description

一种纺织专用智能变频器

技术领域

本实用新型涉及一种变频装置，特别是一种纺织专用智能变频器。

背景技术

目前国内外的纺织专用变频器是在通用变频器的基础上增加了纺织功能，不必要的功能较多，针对性不强，参数设置繁琐，用户操作复杂。此外，机壳所有外表面均设有通风栅，飞絮易进入机壳内，且不能很好的适应在高温、多飞絮的现场工作环境，经常出现过热保护以及设备故障故障，造成生产停滞，影响生产效率。

实用新型内容

本实用新型其目的就在于提供一种纺织专用智能变频器，结合纺织现场环境要求及纺织工艺要求而设计纺织专用智能变频器，省去了不必要的功能，具有低成本、高性能、耐高温及高可靠性、针对性强以及用户操作简单的特点。在高温、灰尘和棉絮杂物多的恶劣工作环境下，变频器要在长时间连续运行过程中不因过热导致异常停机。

实现上述目的而采取的技术方案，包括主电路、控制电路板、驱动电路板、显示和键盘输入电路板、开关电源板、操控键盘和机壳，所述的主电路安装在机壳的底板上，控制电路板安装在机壳的支架上，显示和键盘输入电路板安装在控制电路板上，操控键盘安装在机壳的顶盖上，开关电源板安装在机壳的支架上，驱动电路板安装在机壳的底板上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，

本装置结合纺织设备工作过程及纺织工艺要求而设计，与通用变频器相比，省去了不必要的功能与参数设置，具有针对性强、用户操作简单的特点；增加纺织专用曲线功能，提高产品合格率；本装置机壳均采用铝金属材质，全封闭机身设计避免飞絮进入机器内部，全机身散热使变频器更加适应高温环境。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1为本装置结构示意图。

图2为本装置的机壳结构示意图。

图3为本装置的原理示意图。

图4为本装置的控制电路板单片机控制流程图。

图5为本装置的主电路原理图。

图6 为本装置的纺织十段速功能说明示意图。

具体实施方式

包括主电路6、控制电路板2、驱动电路板7、显示和键盘输入电路板3、开关电源板5、操控键盘4和机壳8，如图1所示，所述的主电路6安装在机壳8的底板上，控制电路板2安装在机壳8的支架上，显示和键盘输入电路板3安装在控制电路板2上，操控键盘4安装在机壳8的顶盖上，开关电源板5安装在机壳8的支架上，驱动电路板2安装在机壳8的底板上。

所述的主电路6包括整流电路、直流滤波电路和逆变电路，所述的控制电路板2包括单片机、PWM输出接口电路、外部控制输入电路、电压反馈电路、电流反馈电路、温度反馈电路以及电流保护电路，所述的控制电路板2的单片机为瑞萨半导体的M30260F6AGP芯片，固化有控制软件，所述的显示和键盘输入电路板3包括单片机、5个数码管，5个Φ3红色LED发光二极管和8个按键开关，所述的控制电路2的单片机为瑞萨半导体的M30260F6AGP芯片，固化有控制软件。

所述的控制软件包括设置纺织曲线参数，PWM信号由变频器输出的时间-频率函数产生PWM信号，输出到驱动电路。

所述机壳8为全封闭结构，如图2所示，机壳采用工业铝合金材质制造，包括底板8-1、支架8-2、顶盖8-3、盖板8-4和面板8-5。

本装置包括主电路6、控制电路板2、驱动电路板7、显示和键盘输入电路板3、开关电源板5、操控键盘4和机壳8，主电路6包括整流电路、直流滤波电路、逆变电路，控制电路板2包括单片机、PWM输出接口电路、外部控制输入电路、电压反馈电路、电流反馈电路、温度反馈电路以及电流保护电路，显示和键盘输入电路板3包括单片机、5位数码管，5个Φ3红色LED发光二极管和8个按键开关，控制电路板2的CPU是该纺织专用智能变频器的核心，采用16位单片机，其内部固化有控制程序，控制程序完成PWM输出和保护功能，控制电路产生的6路PWM信号，经过驱动电路，将PWM信号送到IPM控制引脚上，显示和键盘输入电路板3负责人机交互功能，其核心是8位单片机，内部固化控制程序，控制程序将用户使用按键设定的参数，通过串口传送到控制电路板的单片机中，并将控制电路板单片机通过串口传送回来的数据经过处理后送到5位数码管和LED发光二极管显示，开关电源板采用380V工频电网供电方式，输出9路，分别给控制电路板和驱动电路板供电，机壳8所有零件外表面均没有通风栅，具有全封闭的特点。机壳零件均采用铝合金材质，具有全身散热的特点。

如图1所示，纺织专用智能变频器1包括控制电路板2、显示和键盘输入电路板3、操控键盘4、开关电源板5、主电路6、驱动电路板7及机壳8，主电路6安装在机壳8的底板上，控制电路板2安装在机壳8的支架8-2上，显示和键盘输入电路板3安装在控制电路板2上，操控键盘4安装在机壳8的顶盖8-3上，开关电源板5安装在机壳8的支架8-2上，驱动电路板7安装在机壳8的底板8-1上。

纺织专用智能变频器机壳8零件均采用铝金属材质，机壳8外表面的零件均没有通风栅，具有全封闭和全身散热的特点。这样的设计可以很好的满足高温、多纷尘的现场工作环境下的散热和防尘要求。

如图3所示，纺织专用智能变频器电路包括主电路1、开关电源电路2、驱动电路3、控制电路4、显示和键盘电路5。其中，主电路1由整流电路、直流滤波电路以及逆变电路组成；控制电路4由单片机、PWM输出接口电路、外部控制输入电路、电压反馈电路、电流反馈电路、温度反馈电路以及电流保护电路组成；显示和键盘电路5主要由单片机、5位数码管，5个Φ3红色LED发光二极管和8个按键开关组成。主电路1的输入端与380V交流电源连接，驱动电路3的输出端与主电路1的逆变电路输入端连接；开关电源电路2的输入端与主电路1的输入端连接，开关电源电路2的输出端与控制电路4的输入端和驱动电路3的输入端连接；控制电路4的输入输出端与显示和键盘电路5输入输出端相连接。

下面就纺织专用智能变频器的电路进行详细说明：

1.控制电路部分

如图3、图4所示，控制电路的CPU是该纺织专用智能变频器的核心，它采用16位单片机，其内部固有控制程序。控制电路板中单片机固化的控制软件在上电后完成初始化，启动主程序中断，进入主循环；控制程序的参数设定和修改是在显示和键盘电路板中完成的，并通过串口传送到控制程序，控制程序根据当前的参数做出相应控制；控制程序根据纺织曲线和V/F曲线计算当前时刻输出频率和输出电压，采用SVPWM算法，通过查表运算产生PWM信号,输出6路带死区时间互锁的SVPWM波，用来提供给驱动电路。CPU从电流反馈电路获得电流采样信号，将此信号进行数字滤波后，如果1min内连续输出150%额定电流，立即关断6路PWM输出，避免过热损坏电动机负载，数码管显示Err.OL；CPU从电压反馈电路获得电压信号，将此信号进行数字滤波后，如果检测到电压大于800V或者小于400V，立即关断6路PWM输出，避免过压或欠压损坏主功率器件,数码管显示Err.OU或Err.LU；CPU从温度反馈电路获得温度信号，将此信号进行数字滤波后，如果检测到温度大于70℃，立即关断6路PWM输出，避免过热损坏器件，数码管显示Err.OH。电流保护电路对电流信号进行采样，通过比较器来判断电流值是否超过电流保护阈值，如果超过保护阈值立即关断PWM输出电路的输出，并发送过流信号到CPU，数码管显示Err.OC；

2.主电路部分

如图5所示，整流电路的输入端与三相380V交流电网连接；整流电路的输出端与直流滤波电路的输入端连接；直流滤波的输出端与逆变电路的输入端连接；逆变电路的输出端与三相380V电机连接。整流电路由三相整流桥模块P1、吸收电容C1、压敏电阻R1组成；直流滤波电路由2个400V3300μF电解电容C2和C3、2个20W33kΩ水泥电阻 R2和R3，80W10Ω铝壳电阻R4，380V交流接触器K1组成；逆变电路由75A1200V IPM模块P2、吸收电容C4、2个电流传感器M1、M2组成。为适应纺织现场的高温环境，直流滤波电路中采用耐高温85℃的电解电容。为防止充电过程中的电流过大，主电路上电前，交流接触器K1断开，铝壳电阻R4接入主回路中，上电1秒钟后，单片机发送交流接触器K1闭合指令，交流接触器K1闭合，铝壳电阻R4被短路；

3.驱动电路部分

控制电路产生的6路PWM信号，经过光电隔离放大器，将经过放大的PWM信号送到IPM控制引脚上；IPM故障输出信号通过光耦，送到控制电路的接口。驱动电路采用的4路独立的15V开关电源，其中3路电源分别作为U、V、W上桥臂的电源，另外1路电源作为U、V、W下桥臂的共用电源；

4.显示和键盘电路部分

如图3所示，主电路核心是8位单片机，内部固化控制程序，控制程序将用户使用按键设定的参数，通过串口传送到控制电路板的单片机中；并将控制电路板单片机通过串口传送回来的数据，经过处理后，送到5位数码管和LED发光二极管显示。5位数码管可显示256的功能码，从CD000到CD255，其中有用的功能码41个，其它保留。5个Φ3红色LED发光二极管显示当前状态，显示的当前状态包括：正转、反转、频率、电流、转速、输出电压、变频器内部母线电压、内部温度；

显示和键盘电路的5位数码管显示功能码的含义及作用说明如下：

CD000——设定主频率，即变频器稳定运行时的输出频率，单位为Hz；

CD001——设定最高电压，即变频器输出的最高电压，单位为V；

CD002——设定基准频率，即电动机的额定频率，单位为Hz；

CD003——设定中间电压，单位为V，此参数设定任意V/F曲线的中间电压值，此参数设定不当，会引起电机过流或转矩不足，甚至导致变频器跳脱。增大中间频率时电压可以增大输出转矩，同时输出电流也会增加，修改该参数时，请注意监视输出电流，以防止变频器过流跳脱；

CD004——设定中间频率，单位为Hz，此参数设定任意V/F曲线中的中间频率值，与CD003配合使用。设定不当会引起变频器起动转矩不足或电机过流，甚至导致变频器跳脱；

CD005——设定最低电压，单位为V，此参数设定V/F曲线中的最低起动电压值；

CD006——设定最低频率，单位为Hz，此参数决定V/F曲线中最低起动频率值；

CD007——设定最高频率，单位为Hz，此参数决定变频器最高操作频率；

CD009——设定频率下限，单位为Hz，频率下限主要防止现场人员的误操作，避免马达因运转频率过低可能产生的过热或其他机械故障等；

CD010——参数锁定，0：无效；1：有效。此参数可防止非维护人员误设定其他参数，参数锁定后，仅可由  ↑   ↓  键改变运转频率；

CD011——参数重置，在参数值因故设置不当或不正常时，可将此参数设定为08，恢复出厂值后，再重新设置，在参数锁定后（CD010=1时），参数无法重置，需解锁后才可以重置。相关参数：CD010；

CD012——加速时间，CD013——减速时间，单位为s，加速时间是指变频器从0Hz加速到最大操作频率所需时间，减速时间是指变频器从最大操作频率减速至0Hz所需时间；

CD014——电机极对数；

CD015——显示画面选择，共有7项显示项目，可以选择显示，包括：输出频率、设定频率、输出电流、输出转速、变频器母线电压、输出电压、变频器内部温度；

CD016——停止方式选择，0：减速停止；1：自由停止；

CD017——运行指令来源，0：键盘；1：外部端子；

CD018——载波频率设定，0.7k~20k可以选择；

CD019——反转允许选择，0：反转禁止；1：反转有效；

CD020——细纱机十段速曲线选择，0：十段速禁止；1：十段速有效；

CD021~CD030 —— 十段速时间（t1~t10）设置，单位为min，结合t0上升时间CD012（单位为s），f0为主频率CD000（Hz），配合细纱机十段速的频率参数（CD031~CD040），设定纺织十段速曲线，如图6(a)所示；

设置十段速的时间参数，需保证t0<t1< t2< t3< t4< t5< t6< t7< t8< t9<t10。如果设置时间参数时，没有按照递增规则设置，程序中将自动去除不满足此规则的时间点，例如t0<t1< t2< t4< t5< t6< t7< t8< t9<t10，而t3<t2，则产生图6(b)所示输出；

CD031~CD0040 —— 十段速频率（f1~f10）设置，单位为Hz，与十段速时间参数配合；

CD050——外部端子一（FOR端子功能）设置，0：无效，1：运行；

5.开关电源部分

开关电源部分，采用380V工频电网供电方式，输出总功率：29.6W。输出共9路，其中4路+15V/0.1A电源连接到驱动电路上，1路+15V/0.3A、1路-15V/0.3A和1路+5V/2A电源连接到控制电路上，1路+5V/0.2A电源连接到电压反馈电路中，1路+12V/0.3A连接到外部端子输入接口电路中。

Claims (4)

1. 一种纺织专用智能变频器，包括主电路（6）、控制电路板（2）、驱动电路板（7）、显示和键盘输入电路板（3）、开关电源板（5）、操控键盘（4）和机壳（8），其特征在于，所述的主电路（6）安装在机壳（8）的底板上，控制电路板（2）安装在机壳（8）的支架上，显示和键盘输入电路板（3）安装在控制电路板（2）上，操控键盘（4）安装在机壳（8）的顶盖上，开关电源板（5）安装在机壳（8）的支架上，驱动电路板（7）安装在机壳（8）的底板上。

2.根据权利要求1所述的一种纺织专用智能变频器，其特征在于，所述的主电路（6）包括整流电路、直流滤波电路和逆变电路，所述的控制电路板（2）包括单片机、PWM输出接口电路、外部控制输入电路、电压反馈电路、电流反馈电路、温度反馈电路以及电流保护电路，所述的控制电路板（2）的单片机为瑞萨半导体的M30260F6AGP芯片，固化有控制软件，所述的显示和键盘输入电路板（3）包括单片机、5个数码管，5个Φ3红色LED发光二极管和8个按键开关，所述的控制电路板（2）的单片机为瑞萨半导体的M30260F6AGP芯片，固化有控制软件。

3.根据权利要求1或2所述的一种纺织专用智能变频器，其特征在于，所述的控制软件包括设置纺织曲线参数，PWM信号由变频器输出的时间-频率函数产生PWM信号，输出到驱动电路。

4.根据权利要求1所述的一种纺织专用智能变频器，其特征在于，所述机壳（8）为全封闭结构，机壳采用工业铝合金材质制造，包括底板（8-1）、支架（8-2）、顶盖（8-3）、盖板（8-4）和面板（8-5）。

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