CN202978728U - 一种工业振动棒专用变频器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种工业振动棒专用变频器，属于变频器领域，其包括整流模块、回路吸收模块、逆变模块以及驱动模块。所述回路吸收模块为两个并联的聚丙烯电容，所述聚丙烯电容容量为0.01至0.3uF；所述驱动模块输出脉宽可调的SPWM波以控制逆变模块输出的交流电的电压和频率；当变频器启动时，所述驱动模块输出的SPWM波使得逆变模块输出的交流电电压和频率由0成正比例的增加到工业振动棒工作电压和工作频率而后保持该输出电压和频率。本实用新型采用软启动方式启动工业振动棒具有成本较低、使用寿命长的有益效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变频器，尤其是涉及一种工业振动棒专用变频器。
背景技术
在高速公路桥梁浇注、铁路桥梁浇注、工程建筑混凝土浇注上几乎都可以看到工业振动棒的影子，它通过外部电机深入混凝土结构，在其中进行高频振动，从而将混凝土填满型模，减少混凝土内的空洞和缝隙，最终达到混凝土的紧固效果。这一优良的性能已越来越得到人们广泛的认可和使用，已逐渐成为工业建筑上不可或缺的应用设备。
由于中小型建筑行业所用振动棒电源频率为200Hz，工频电源无法提供此高频输入，因此，现有的工业用振动棒大部分都是由发动机带动大型发电机，再由发电机提供200Hz交流电去带动其正常的运转工作。采用这样的方案，具有如下缺点：一，工程混凝土的浇注需要时刻进行移动作业，这就给使用者对于发电机的搬迁带来很大困难；二，振动棒的突然上电，不仅对电网造成极大的电压波动，其振动棒内部电机也会受到瞬间的电流冲击，振动棒的寿命将大幅缩短；三：采用发动机带动发电机的工作方式，输入功率因数低，电能利用率下降。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种振动效率高、电机启动电流冲击小的工业振动棒专用变频器。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是，提供一种工业振动棒专用变频器，其包括整流模块、回路吸收模块、逆变模块以及驱动模块；所述整流模块将输入的交流电转变为直流电；所述回路吸收模块为两个并联的聚丙烯电容，所述聚丙烯电容容量为0.01至0.3uF；所述驱动模块输出脉宽可调的SPWM波以控制逆变模块输出的交流电的电压和频率；当变频器启动时，所述驱动模块输出的SPWM波使得逆变模块输出的交流电电压和频率由0成正比例的增加到工业振动棒工作电压和工作频率而后保持该输出电压和频率。
进一步地，所述整流模块包括并联的三条二极管支路，每条二极管支路包括串联的二个二极管元件。
进一步地，所述变频器还包括设置于整流模块输出的负极直流母线上的采样电阻，以及控制模块；所述采样电阻将采样电压信号输出至控制模块，控制模块比较该采样电压信号与预设电压信号，若采样电压信号大于预设电压信号则控制驱动电路停止输出SPWM波。
进一步地，所述逆变模块包括三条并联的逆变支路，每条逆变支路包括串联的两个逆变元件，每一逆变元件包括IGBT元件和反并联的二极管元件；所述SPWM波通过改变IGBT元件的开关速率以改变逆变模块输出的交流电电压和频率。
进一步地，所述变频器还包括电源模块，所述电源模块设置于电源板上，所述控制模块设置于主控板上；所述电源板与其他模块设置于底板上，所述主控板竖立于电源板前方；所述电源板与其他模块直接通过底板电连接。
进一步地，所述两个聚丙烯电容容量相同，均为0.22uF。
本实用新型具有如下有益效果：
1）将传统的大电容过滤部分改为小容量电容，该小容量电容仅需要起到简单的杂波滤除和尖峰电压吸收的效果；采用小容量电容后，整流模块输出的直流电非传统变频器整流模块输出的平稳直流电，而为依然存在一定脉动的直流电，该直流电正好符合工业振动棒不停振动的效果；因此在采用较小成本的小容量电容后，本实用新型变频器的工作效率反而更高；
2）采用驱动电路输出脉宽可调的SPWM脉冲形式控制逆变模块输出电压和频率，使得逆变模块输出至工业振动棒的电压和频率逐渐增大至工作电压和频率，减小了电网的波动以及瞬间大电流对于电机的冲击，振动棒的使用寿命得到大幅提升；
3）主控板直立固定于电源板前侧，且电源板与其他模块采用热底板方式连接，整体上结构简单，占用空间少，装配和移动简单、方便，在振动棒的使用中可以完全实现一个人单独操作，无需他人协助。
附图说明
图1为本实用新型的电气原理图。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
请参照图1，图1为本实用新型一较佳实施方式的电路原理示意图。图1中，本实用新型工业振动棒专用变频器包括整流模块10、回路吸收模块20、逆变模块30以及驱动模块40。
所述整流模块10将输入的交流电转变为直流电；所述回路吸收模块20为两个并联的聚丙烯电容C，所述聚丙烯电容C容量为0.01至0.3uF；所述驱动模块40输出脉宽可调的SPWM波以控制逆变模块30输出的交流电的电压和频率；当变频器启动时，所述驱动模块40输出的SPWM波使得逆变模块30输出的交流电电压和频率由0成正比例的增加到工业振动棒工作电压和工作频率而后保持该输出电压和频率。
传统的变频器要求输出稳定的电压，因此在整流模块10后通常接入较大的电解电容以起到滤波、平稳整流模块10输出的直流电的作用。然而本实用新型中，振动棒需要时刻处于振动状态，也即要求变频器输出的电压和频率随着时间不断变化，因此本实用新型变频器对于整流模块10输出的直流电的平整度要求不高。基于上述原因，本实用新型的回路吸收模块20仅采用二个并联的容量仅为0.01至0.3uF的聚苯烯电容。该二个聚丙烯电容仅需要起到简单的杂波吸收和峰值电压吸收即可。在一优选实施例中，两个聚苯烯电容容量相同，均为0.22uF。
驱动模块40通过内部芯片分段同步调制输出SPWM波，该内部芯片可以为89C51单片机、89C 52单片机或者SA8281芯片等。该SPWM波的脉宽可调。在一优选实施例中，通过如下方式调整驱动模块输出的SPWM脉冲宽度：利用集成芯片发出正弦调制波，利用三角波发生器发出三角载波信号；正弦调制波与三角载波信号共同作用形成的交点便会相应输出等幅不等距的矩形脉冲波，即SPWM波，若增大调制波的频率，其两者共同作用单位时间内生成的矩形波随之变密，即SPWM波脉冲宽度减小，此时逆变模块30输出的电压和频率增大。当减小调制波频率时，产生的作用则相反。
当变频器启动时，驱动模块40输出的SPWM波脉冲宽度逐渐减小使得逆变模块30输出的电压和频率成正比例逐渐增加到工业振动棒工作时的电压和频率，从而完成了工业振动棒的软启动，减少了瞬间电流对电机的巨大冲击。当工业振动棒软启动后再保持SPWM波脉宽的恒定输出，从而使得输出电压也将保持恒定，完成衡频衡压的输出振动效果。
请继续参照图1，本实用新型的整流模块10优选为包括三条并联的二极管支路，每条二极管支路包括两个串联的二极管元件D。整流模块10输出的直流电通过正极直流母线11和负极直流母线12输出。
在一优选实施例中，本实用新型还包括有采样电阻50和控制模块60。采样电阻50串接于负极直流母线12上，用于对直流母线的电流采样，并将电流信号转换为电压信号后输出至控制模块60。控制模块60比较该采样电压信号与预设电压信号，若采样电压信号大于预设电压信号则控制驱动电路停止输出SPWM波以达到过流保护的效果。
控制模块60不仅能起到过流保护的效果，还可以控制驱动模块的SPWM脉冲输出以及对各项保护电路、检测电路、运算电路及其他辅助电路等信号来源进行实时监控、处理和调节。控制模块60优选为DSP芯片及其周边电路。
请继续参照图1，本实用新型的逆变模块30优选为包括三条并联的逆变支路，每条逆变支路包括串联的两个逆变元件Q，每一逆变元件Q包括IGBT元件和反并联的二极管元件。其中，IGBT元件主要用来将直流电逆变成大小和频率都可调的交流电，而与其反并联的二极管元件则起到续流的作用。
驱动模块输出的SPWM波通过对IGBT元件门极进行实时的开通和关断速率的调节控制来调节逆变模块整体输出的交流电电压和频率。
进一步地，为减小变频器各部件所占体积，优化结构设计，本实用新型将电源模块设置于电源板上，将控制模块设置于控制板上。电源板和其他模块设置于底板上，通过底板直接电连接，省去了传统的风机和控制端子的设置，节省了空间。另外，控制板直接直立于电源板前方，占用空间减小。
采用上述结构设计后，使得本实用新型变频器的体积较小，能够很好的安装至内部来实现变频电源的功能，因此在操作时一人即可移动或搬运振动棒。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (6)
1.一种工业振动棒专用变频器，其特征在于，包括整流模块、回路吸收模块、逆变模块以及驱动模块；所述整流模块将输入的交流电转变为直流电；所述回路吸收模块为两个并联的聚丙烯电容，所述聚丙烯电容容量为0.01至0.3uF；所述驱动模块输出脉宽可调的SPWM波以控制逆变模块输出的交流电的电压和频率；当变频器启动时，所述驱动模块输出的SPWM波使得逆变模块输出的交流电电压和频率由0成正比例的增加到工业振动棒工作电压和工作频率而后保持该输出电压和频率。
2.如权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述整流模块包括并联的三条二极管支路，每条二极管支路包括串联的二个二极管元件。
3.如权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述变频器还包括设置于整流模块输出的负极直流母线上的采样电阻，以及控制模块；所述采样电阻将采样电压信号输出至控制模块，控制模块比较该采样电压信号与预设电压信号，若采样电压信号大于预设电压信号则控制驱动电路停止输出SPWM波。
4.如权利要求3所述的变频器，其特征在于，所述逆变模块包括三条并联的逆变支路，每条逆变支路包括串联的两个逆变元件，每一逆变元件包括IGBT元件和反并联的二极管元件；所述SPWM波通过改变IGBT元件的开关速率以改变逆变模块输出的交流电电压和频率。
5.如权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述变频器还包括电源模块，所述电源模块设置于电源板上，所述控制模块设置于主控板上；所述电源板与其他模块设置于底板上，所述主控板竖立于电源板前方；所述电源板与其他模块直接通过底板电连接。
6.如权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述两个聚丙烯电容容量相同，均为0.22uF。
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| CN 201220697033 CN202978728U (zh) | 2012-12-14 | 2012-12-14 | 一种工业振动棒专用变频器 |
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| CN103051204A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-04-17 | 台州富凌电气有限公司 | 一种工业振动棒专用变频器 |
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