CN202231601U

CN202231601U - 应用新型并机控制方式的变频电源

Info

Publication number: CN202231601U
Application number: CN201120344227XU
Authority: CN
Inventors: 庞清奎; 刘庆涛; 李传静
Original assignee: SHANDONG AINUO INSTRUMENT CO Ltd
Current assignee: SHANDONG AINUO INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-09-14

Abstract

本实用新型公开了一种应用新型并机控制方式的变频电源，包括该变频电源的智能控制中心，其特征在于：所述智能控制中心包括：四片模拟开关IC1、IC2、IC3、IC4组成的切换电路、四个短路插JP1、JP2、JP3、JP4以及四个模拟开关选通信号int1、int2、int3、int4；短路插JP1、JP2、JP3、JP4用于该连接的通断，选通信号int1、int2、int3、int4用于控制IC1、IC2、IC3、IC4的通断。本实用新型实现了新的电源控制方式，使三相输出方式的变频电源能够方便地在单相电源、三相电源及三套单相电源间进行转换，并且能够通过外部并机，形成更大功率等级的变频电源。

Description

应用新型并机控制方式的变频电源

技术领域

本实用新型涉及变频电源领域，具体是一种应用外部并机技术实现的超大功率变频电源，并且可以通过控制方式的切换，能够实现并机系统由三相输出转变为三相再并联为单相超大功率变频电源，或转变为三套电压、频率不同的分离单相电源，也能够实现单机三相输出、单机三相分离输出、单机三相并联为大功率单相电源的输出方式，控制系统的使用灵活方便，是一种新型的变频电源管理控制方式。

背景技术

中央空调产业的迅速发展，使得各空调企业都投入资源进行新产品开发，因此，空调生产线和实验室都陆续进行1000kW以上的超大功率变频电源的采购；岸电电源一般为定频率，技术较为简单，市场容量较大；因此超大功率的变频电源具有良好的发展前景。

使用单机制造超大功率变频电源受功率器件的限制，技术难度较大，因此现在大多数电源厂商采用多机并联的方式，实现超大功率电源的设计。

常规的电源输出一般为单相或三相输出方式，在某些大型家电厂家经常出现单相或三相负载进行试验，需配置不同类型的电源并且每次进行更换，既造成重复采购，又增加了工作量。

发明内容

针对上述的问题，本实用新型旨在提供一种新的电源控制方式，使三相输出方式的变频电源能够方便地在单相电源、三相电源及三套单相电源间进行转换，并且能够通过外部并机，形成更大功率等级的变频电源。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种应用新型并机控制方式的变频电源，包括该变频电源的智能控制中心，其特征在于：所述智能控制中心包括：四片模拟开关IC1、IC2、IC3、IC4组成的切换电路、四个短路插JP1、JP2、JP3、JP4以及四个模拟开关选通信号int1、int2、int3、int4；A、B、C三相正弦波与STOP启动/停止控制信号分别连接到模拟开关IC1的3、14、11、6脚，该信号分别通过短路插JP1、JP2、JP3、JP4连接到模拟开关IC3的3、14、11、6脚，短路插JP1、JP2、JP3、JP4用于该连接的通断，IC1、IC3的输出端即2、15、10、7脚分别接到IC2、IC4的输入端即3、14、11、6脚，IC2、IC4的输出用于A、B、C三相的调制波及启动/停止的控制信号；IC1、IC2、IC3、IC4分别接有选通信号int1、int2、int3、int4，用于控制IC1、IC2、IC3、IC4的通断。

所述智能控制中心还包括并机连接线，需要并机时，A、B、C三相正弦波与STOP启动/停止控制信号连接到IC1的3、14、11、6脚，输出引脚2、15、10、7输出分为两路，一路连接至模拟开关IC2的输入3、14、11、6脚，另一路连接至控制母线AIoi、BIoi、CIoi、SToi，通过所述并机连接线，传输至从机的IC4第一通道输入3、14、11、6引脚，IC2、IC4的同一通道的输出引脚2、15、10、7为同一信号。

所述智能控制中心包括完全独立于控制系统的用于调制脉冲宽度和脉冲宽度的三角波产生电路，所述三角波产生电路包括：电压比较器形成的振荡电路、波形整形电路和积分滤波电路；电压比较器形成的振荡电路用于波形的产生；波形整形电路用于将波形整为三角形；积分滤波器用于形成更规整的三角波。

所述振荡电路包括比较器IC5A、分压电阻R1、R2、反馈电阻R3+P1、R4、上拉电阻R5，其输出与并机选通信号int2做“与”运算，用于选择主机或本机的方波作为三角波发生器的输入。

所述积分滤波电路包括电阻R10、电位器P2、运算放大器IC6B、反馈电阻R11、R12和积分电容C2、C3，R10、 C2的大小应使得三角波幅值达到运算放大器IC6的满幅输出，使三角波的幅度足够大；R13、R14、R15与运算放大器IC6A组成一反相器，将三角波反相，形成单相倍频调制方式中的另一路三角波。

在所述振荡电路和波形整形电路之间有短路插JP5，用于变频电源单机使用时的短路和并机使用时的开路；并机使用时，WAVOUT信号通过传输至并机连接线，并机连接线再分别传输至WANIN端。

当单机使用时：

常规三相模式、三相分离模式下，断开JP1、JP2、JP3、JP4，IC1、IC2导通，各相分别控制，通过调整A、B、C三相的给定波形可形成三相输出系统、单相分离系统，控制信号直通；

内部三相并机模式下，短接JP1、JP2、JP3、JP4，IC3、IC4导通，3条控制总线均使用A相的控制信号，从而A、B、C三组逆变系统的调制波相同，形成三相并机系统，可以实现单机的多种输出方式。

当并机使用时：

常规三相模式、三相分离模式下，断开JP1、JP2、JP3、JP4，IC1、IC2导通；控制母线信号通过并机连接线传输到从机的控制母线，主、从机的控制信号通过IC2、IC4输出，控制逆变输出；当多机并机运行时，主机IC1、IC2导通，控制信号直通，并通过并机连接线传输到从机的控制母线，从机IC4导通，控制逆变输出；主机运行时，IC1、IC2通，A、B、C三相正弦波与STOP启动/停止控制信号通过开关输出开关IC1传输至控制总线XIoi，并通过IC2输出控制主机输出；从机运行时，IC3、IC4通，断开从机的控制信号，主机的控制信号通过控制总线XIoi输入到从机，通过IC4输出控制从机输出；这样主机/从机均通过两级模拟开关,保证阻抗一致，避免因模拟开关的阻抗影响从机的生产电压。

内部三相并机模式下，短接JP1、JP2、JP3、JP4，主机为IC3、IC4导通，3条控制总线均用A相的控制信号，并通过并机连接线传输到从机的控制母线，从机仅IC4导通，控制母线信号通过IC4输出控制逆变，与主机共用了主机A相的控制信号，并同步输出，能够进行输出并联，实现了大功率单相电源的输出；主机运行时，IC3、IC4通，3条控制总线均使用A相的控制信号，从而A、B、C三组逆变系统的调制波相同，通过IC3形成控制母线，并传输至从机，主机通过IC4形成三相并机系统；从机运行时，IC4通，由于IC3断开，使得从机的A相控制信号切断，仅接收通过控制母线传输的主机的A相控制信号，从机通过IC4形成与主机输出相同的三相并机系统。

所述三角波发生器电路完全独立于控制系统，避免了以前由CPU控制计数器产生方波的方式对CPU的依赖，闲置出多个GPIO控制引脚，减少了板间的连线数量，简化系统设计，提高了EMC性能。

单机使用时，将短路插JP5直接短路，方波直通。

并机使用时，需将短路插JP5开路，WAVOUT信号通过并机控制板传输至并机连接线，并机连接线再分别传输至WANIN端，进行波形整形，由此使得各台并机电源的方波频率、相位保持一致，经过电位器P2的调试，能够保证各并机电源的载波频率、相位、幅值一致，保证逆变电路的安全。

附图说明

图1是本实用新型智能控制中心的电路原理图；

图2是产生三角波的电路原理图。

具体实施方式

下面以非限定性的实施例来进一步解释、说明本技术方案。

如图1所示，本实用新型的变频电源这种变频电源应用的智能控制中心的切换电路包括四片模拟开关IC1、IC2、IC3、IC4组成的切换电路与四个短路插JP1、JP2、JP3、JP4以及四个模拟开关选通信号int1、int2、int3、int4，实现输出方式的转换。A、B、C三相正弦波与STOP启动/停止控制信号分别连接到模拟开关IC1的3、14、11、6脚，该信号分别通过短路插JP1、JP2、JP3、JP4连接到模拟开关IC3的3、14、11、6脚，IC1、IC3的输出分别接到IC2、IC4的输入端，IC2、IC4的输出作为A、B、C三相的调制波及启动/停止的控制信号，IC1、IC2、IC3、IC4分别使用选通信号int1、int2、int3、int4。

以AIo为例，一路连接到IC1的第一通道输入引脚3，输出引脚2输出分为两路，一路连接至模拟开关IC2的输入引脚3，另一路连接至控制母线AIoi，通过并机连接线，AIoi传输至从机的IC4第一通道输入引脚3，IC2、IC4的第一通道的输出引脚2为同一信号，驱动A相逆变器；另一路 AIo连接至短路插JP1的一脚，另一脚连接至模拟开关IC3的第一通道输入引脚3，IC3第一通道的输出引脚2连接至控制母线AIoi，其他三个信号BIo、CIo、STOP的传输连接与AIo相同。

IC1、IC2、IC3、IC4的第1、16、9、8脚短接，分别使用选通信号int1、int2、int3、int4。

IC1、IC2、IC3、IC4的第13脚、第4脚分别为传输信号的正负模拟信号电源，分别连接+12V、-12V 。

IC1、IC2、IC3、IC4的第12脚为逻辑信号电源，连接+5V，第5脚为地信号，连接GND。

当单机使用时：

当并机使用时：

本实用新型的变频电源使用AC-DC-AC的转换方式，AC-DC使用常规的整流+LC滤波技术，DC-AC使用逆变技术实现，SPWM调制方式是最常用的一种调制方法，SPWM调制中各脉冲的宽度以及相互间的间隔宽度是由正弦波(调制波)和等腰三角波(载波)的交点来决定的，在变频电源上应用智能控制中心，包括调制波与载波的控制：即通过选通端来选择即将参与逆变的调制波，其中包括主从机的切换和相位的切换电路，通过选择相应通道，实现调制波的切换，实现各种输出方式的不同需求；智能控制中心包含了载波发生器，使用振荡电路+积分滤波的方式产生，可以根据需要简单实现调频和调幅的要求。

如图2所示，上述应用于本实用新型的单元三角波产生电路，包括：电压比较器形成的振荡电路，波形整形电路和积分滤波电路；并机状态运行时，短路插JP5断开；内部三相并机或单机运行时，短路插JP5短接；外部并机+内部三相并机时，短路插JP5断开；

振荡电路由比较器IC5A、分压电阻R1、R2、反馈电阻R3+P1、R4、上拉电阻R5组成，属于比较器的典型用法，其输出与并机控制信号int2做“与”运算，以选择主机或本机的方波作为三角波发生器的输入；

波形整形电路由比较器IC5B、分压电阻R7、R8、上拉电阻R9组成，R8的分压大小与输出波形跟随源信号的能力相关，但如果分压过小，则易引入干扰；

积分滤波电路由电阻R10、电位器P2、运算放大器IC6B、反馈电阻R11、R12，积分电容C2、C3组成，R10、 C2的大小应使得三角波幅值达到运算放大器IC6的满幅输出，使三角波的幅度足够大，避免出现载波低于调制波的情况，保证逆变电路的安全；R13、R14、R15与运算放大器IC6A组成一反相器，将三角波反相，形成单相倍频调制方式中的另一路三角波；

电路中P1实现三角波频率的调整，P2实现三角波幅值的调整；

所述三角波发生器电路完全独立于控制系统，避免了以前由CPU控制计数器产生方波的方式对CPU的依赖，闲置出多个GPIO控制引脚，减少了板间的连线数量，简化系统设计，提高了EMC性能；

单机使用时，将短路插JP5直接短路，方波直通；

虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种应用新型并机控制方式的变频电源，包括该变频电源的智能控制中心，其特征在于：所述智能控制中心包括：四片模拟开关IC1、IC2、IC3、IC4组成的切换电路、四个短路插JP1、JP2、JP3、JP4以及四个模拟开关选通信号int1、int2、int3、int4；A、B、C三相正弦波与STOP启动/停止控制信号分别连接到模拟开关IC1的3、14、11、6脚，该信号分别通过短路插JP1、JP2、JP3、JP4连接到模拟开关IC3的3、14、11、6脚，短路插JP1、JP2、JP3、JP4用于该连接的通断，IC1、IC3的输出端即2、15、10、7脚分别接到IC2、IC4的输入端即3、14、11、6脚，IC2、IC4的输出用于A、B、C三相的调制波及启动/停止的控制信号；IC1、IC2、IC3、IC4分别接有选通信号int1、int2、int3、int4，用于控制IC1、IC2、IC3、IC4的通断。

2.根据权利要求1所述的一种应用新型并机控制方式的变频电源，其特征在于：还包括并机连接线，需要并机时，A、B、C三相正弦波与STOP启动/停止控制信号连接到IC1的3、14、11、6脚，输出引脚2、15、10、7输出分为两路，一路连接至模拟开关IC2的输入3、14、11、6脚，另一路连接至控制母线AIoi、BIoi、CIoi、SToi，通过所述并机连接线，传输至从机的IC4第一通道输入3、14、11、6引脚，IC2、IC4的同一通道的输出引脚2、15、10、7为同一信号。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用新型并机控制方式的变频电源，其特征在于：所述智能控制中心包括完全独立于控制系统的用于调制脉冲宽度和脉冲宽度的三角波产生电路，所述三角波产生电路包括：电压比较器形成的振荡电路、波形整形电路和积分滤波电路；电压比较器形成的振荡电路用于波形的产生；波形整形电路用于将波形整为三角形；积分滤波器用于形成更规整的三角波。

4.根据权利要求3所述的一种应用新型并机控制方式的变频电源，其特征在于：所述振荡电路包括比较器IC5A、分压电阻R1、R2、反馈电阻R3+P1、R4、上拉电阻R5，其输出与并机选通信号int2做“与”运算，用于选择主机或本机的方波作为三角波发生器的输入。

5.根据权利要求3所述的一种应用新型并机控制方式的变频电源，其特征在于：所述积分滤波电路包括电阻R10、电位器P2、运算放大器IC6B、反馈电阻R11、R12和积分电容C2、C3，R10、 C2的大小应使得三角波幅值达到运算放大器IC6的满幅输出，使三角波的幅度足够大；R13、R14、R15与运算放大器IC6A组成一反相器，将三角波反相，形成单相倍频调制方式中的另一路三角波。

6.根据权利要求3所述的一种应用新型并机控制方式的变频电源，其特征在于：在所述振荡电路和波形整形电路之间有短路插JP5，用于变频电源单机使用时的短路和并机使用时的开路；并机使用时，WAVOUT信号通过传输至并机连接线，并机连接线再分别传输至WANIN端。