CN205692081U - 一种改进型变频器控制板调试电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及变频器技术领域，公开了一种改进型变频器控制板调试电路，包括U相电流电路、V相电流电路、W相电流电路、U相逻辑电路、V相逻辑电路和W相逻辑电路，U相电流电路、V相电流电路和W相电流电路的结构一致，均包括上桥臂电路和下桥臂电路；上桥臂电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第一光耦；下桥臂电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三电容、第四电容和第二光耦；第一光耦的输出端发射极与第二光耦的输出端集电极共同连接一输出端，U相逻辑电路、V相逻辑电路和W相逻辑电路的结构一致，均包括第一逻辑门电路和第二逻辑门电路。本实用新型可以实现电流跟随电压同步输出，且电流的正弦性更好。

Description

一种改进型变频器控制板调试电路

技术领域

本实用新型涉及变频器技术领域，更具体地说，特别涉及一种改进型变频器控制板调试电路。

背景技术

变频器是利用电力半导体器件的通断作用,调节电网频率以调节电动机转速的一种控制装置。变频调速具有调速范围宽，调速精度高，动态响应快，低速转矩好，节约电能，工作效率高，使用方便等优点。应用变频调速，不仅可以使电机在节能的转速下运行，而且还可以大大提高电机转速的控制精度，提升工艺质量和生产效率。

在变频器系统结构中，控制板是重要的部件之一，其中最重要的一点即是电流的闭环调试。而针对目前的调试工装，只能提供电位器的方法，调节直流电流反馈给电源板，不能实时模拟电流变化和幅度，故而不能动态调节。

申请人在先申请的专利201520246816.2中提出了一种变频器控制板的调试电路，较好的解决了上述问题。

但是具体使用过程中，还存在缺陷，缺陷的原理描述如下：电机驱动的PWM控制算法中，输出电压的计算，是通过六个桥臂的上桥实现的。即通过坐标转换，分解到U+、V+、W+的输出，实现三相互差120度正弦电压输出。而下桥臂U-、V-、W-是相对于上桥臂的反向输出。以U相电流为例，上桥臂U+输出90％占空比的方波，则下桥臂U-肯定输出10％占空比的方波(此处忽略了上、下桥臂的死区)。但是实际电流流向(以正向电流方向模拟)是:

流出U相电流：U+→电机→V-、W-；流入U相电流：V+、W+→电机→U-；即U+和V-、W-组成闭和回路，U-和V+、W+组成闭和回路；V+和W-、U-组成闭和回路，V-和W+、U+组成闭和回路；W+和U-、V-组成闭和回路，W-和U+、V+组成闭和回路；而不是U+和U-组成闭和回路。也就是说申请人在先申请的专利，只能作为调试使用，对实际情况的模拟不正确。

因此，确有必要设计一种改进型的改进型变频器控制板调试电路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种改进型变频器控制板调试电路，该电路可以实现电流跟随电压同步输出，并且电流的正弦性更好。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种改进型变频器控制板调试电路，包括U相电流电路、V相电流电路、W相电流电路、U相逻辑电路、V相逻辑电路和W相逻辑电路，所述U相电流电路、V相电流电路和W相电流电路的结构一致，均包括上桥臂电路和下桥臂电路；

其中，所述上桥臂电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第一光耦，所述第一电阻的一端与+5V电源连接，其另一端与第一光耦的输入端正极连接，所述第一电容连接在第一光耦的输入端正极和输入端负极之间，所述第一光耦的输入端负极还与第一控制端连接，所述第二电阻一端与+15V电源连接，另一端与第一光耦的输出端集电极连接，所述第二电容连接在第一光耦的输出端集电极与输出端发射极之间，所述第三电阻与第二电容并联；

所述下桥臂电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三电容、第四电容和第二光耦，所述第四电阻的的一端与+5V电源连接，其另一端与第二光耦的输入端正极连接，所述第三电容连接在第二光耦的输入端正极和输入端负极之间，所述第二光耦的输入端负极还与第二控制端连接，所述第五电阻一端与+15V电源连接，另一端与第二光耦的输出端发射极连接，所述第四电容连接在第二光耦的输出端集电极与输出端发射极之间，所述第六电阻与第四电容并联；

所述第一光耦的输出端发射极与第二光耦的输出端集电极共同连接一输出端；

所述U相逻辑电路、V相逻辑电路和W相逻辑电路的结构一致，均包括第一逻辑门电路和第二逻辑门电路，所述第一逻辑门电路与上桥臂电路的第一控制端连接，所述第二逻辑门电路与下桥臂电路的第二控制端连接；所述第一逻辑门电路包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第一与门芯片、第二与门芯片和第四反相器，所述第一反相器和第二反相器的输出端均与第一与门芯片的两个输入端连接，所述第三反相器的输出端与第二与门芯片的一个输入端连接，所述第一与门芯片的输出端与第二与门芯片的另一个输入端连接，所述第二与门芯片的输出端与第四反相器的输入端连接。

优选地，所述第一反相器、第二反相器、第三反相器和第四反相器的型号均为74HC14，所述第一与门芯片和第二与门芯片的型号均为74HC08。

优选地，所述输出端还通过一第五电容接地。

优选地，所述第一光耦和第二光耦均为高速光耦。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型可以根据控制输出的PWM波，直接生成对应的频率和幅度的交流反馈电流信号，再提供给控制电流以便于电流的闭环调试，从而减去了上机调试的难度和危险度，同时由于增加了逻辑门电路，可以实现电流跟随电压同步输出，并且电流的正弦性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的改进型变频器控制板调试电路的电气原理图。

图2为本实用新型的改进型变频器控制板调试电路中第一逻辑门电路的电气原理图。

图3为本实用新型的改进型变频器控制板调试电路中第二逻辑门电路的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本实用新型提供一种改进型变频器控制板调试电路，包括U相电流电路、V相电流电路和W相电流电路，所述U相电流电路、V相电流电路和W相电流电路的结构一致，均包括上桥臂电路和下桥臂电路。

在本实用新型中，所述上桥臂电路包括第一电阻R24、第二电阻R34、第三电阻R36、第一电容C10、第二电容C16和第一光耦U5，所述第一电阻R24的一端与+5V电源连接，其另一端与第一光耦U5的输入端正极连接，所述第一电容C10连接在第一光耦U5的输入端正极和输入端负极之间，所述第一光耦U5的输入端负极还与第一控制端DU+连接，所述第二电阻R34一端与+15V电源连接，另一端与第一光耦U5的输出端集电极连接，所述第二电容C16连接在第一光耦U5的输出端集电极与输出端发射极之间，所述第三电阻R36与第二电容C16并联。

在本实用新型中，所述下桥臂电路包括第四电阻R25、第五电阻R35、第六电阻R37、第三电容C11、第四电容C17和第二光耦U6，所述第四电阻R25的的一端与+5V电源连接，其另一端与第二光耦U6的输入端正极连接，所述第三电容C11连接在第二光耦U6的输入端正极和输入端负极之间，所述第二光耦U6的输入端负极还与第二控制端DU-连接，所述第五电阻R35一端与+15V电源连接，另一端与第二光耦U6的输出端发射极连接，所述第四电容C17连接在第二光耦U6的输出端集电极与输出端发射极之间，所述第六电阻R37与第四电容C17并联。

所述第一光耦U5的输出端发射极与第二光耦U6的输出端集电极共同连接一输出端IU_2。

在本实用新型中，所述输出端IU_2还通过一第五电容C20接地。

+15V电源，-15V电源是工装板已经有的部分，图1只列出U相电流的生成方式，实际上V相电流，W相电流也是与U相电流相同的。第一控制端DU+和第二控制端DU-是低电平有效。

根据电机控制理论和通用处理方式，第一控制端DU+和第二控制端DU-是对称互补的。即：PWM载波是10K的，则第一控制端DU+和第二控制端DU-的周期是100us；如果不考虑死区，互补的意思就是：假如第一控制端DU+的脉冲占空比是1％，即1us,则第二控制端DU-的是99％，既99us，而变频器就是调节百分比输出，实现交流电的输出。

图1所示的本实用新型的改进型变频器控制板调试电路的工作原理为：

在停机即PWM无输出时，输出端IU_2是+15V和-15V通过电阻R34、R35、R36、R37的中点，即为0V。

而在实际运行中，需要分析两个趋势，即：第一控制端DU+的占空比从0％增大到100％,由于第二控制端DU-因为是互补的，其占空比肯定从100％减小到0％。在上桥第一控制端DU+输出占空比为25％时，下桥第二控制端DU-的输出为75％，在DU+、DU-输出有效时，会控制光耦U5、U6导通，则光耦U5、U6输出侧的电阻R36，R37会被短路掉。因为DU+、DU-是互补的，不可能同时输出有效值，则在DU+导通时，因电阻R36被短路，分压会偏到0V以上，既实现DU+输出时，电流为正。但是DU+的输出会被DU-的输出抵消掉，所以当DU+％>DU-％时，输出电流为正。当DU+％<DU-％时，输出电流为负。其中电容C17、C16起到平滑电流信号的作用。而IU_2的输出，到电流检测的ADC，即可以实现闭环检测控制。

本实用新型经过多组实验的论证，可以根据输出频率大小，显示不同电流，可以实现电流闭环的调节，实现过流的降频，也能验证输出缺相。

参阅图2和图3所示，所述U相逻辑电路、V相逻辑电路和W相逻辑电路的结构一致，均包括第一逻辑门电路和第二逻辑门电路，所述第一逻辑门电路与上桥臂电路的第一控制端连接，所述第二逻辑门电路与下桥臂电路的第二控制端连接；所述第一逻辑门电路包括第一反相器(U10、U16)、第二反相器(U11、U17)、第三反相器(U13、U19)、第一与门芯片(U12、U18)、第二与门芯片(U14、U20)和第四反相器(U15、U21)，所述第一反相器和第二反相器的输出端均与第一与门芯片的两个输入端连接，所述第三反相器的输出端与第二与门芯片的一个输入端连接，所述第一与门芯片的输出端与第二与门芯片的另一个输入端连接，所述第二与门芯片的输出端与第四反相器的输入端连接。

图2和图3中仅给出了U相逻辑电路的电路图，实际上V相逻辑电路和W相逻辑电路与U相逻辑电路也是一致的。

作为优选，所述第一反相器、第二反相器、第三反相器和第四反相器的型号均为74HC14，所述第一与门芯片和第二与门芯片的型号均为74HC08。

通过本实用新型中U相逻辑电路、V相逻辑电路和W相逻辑电路的实施，实际电流输出逻辑组合如下：

DU+＝U+&V-&W-；

DV+＝V+&W-&U-；

DW+＝W+&U-&V-；

DU-＝U-&V+&W+；

DV-＝V-&W+&U+；

DW-＝W-&U+&V+；

由于本实用新型增加这部分逻辑门电路后，可以实现电流跟随电压同步输出，并且电流的正弦性更好，若电路中的第一和第二光藕U5、U6更换为高速光藕，则输出电流几近完美的正弦。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本实用新型的权利要求所描述的保护范围，都应当在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种改进型变频器控制板调试电路，其特征在于：包括U相电流电路、V相电流电路、W相电流电路、U相逻辑电路、V相逻辑电路和W相逻辑电路，所述U相电流电路、V相电流电路和W相电流电路的结构一致，均包括上桥臂电路和下桥臂电路；

其中，所述上桥臂电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第一光耦，所述第一电阻的一端与+5V电源连接，其另一端与第一光耦的输入端正极连接，所述第一电容连接在第一光耦的输入端正极和输入端负极之间，所述第一光耦的输入端负极还与第一控制端连接，所述第二电阻一端与+15V电源连接，另一端与第一光耦的输出端集电极连接，所述第二电容连接在第一光耦的输出端集电极与输出端发射极之间，所述第三电阻与第二电容并联；

所述下桥臂电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三电容、第四电容和第二光耦，所述第四电阻的的一端与+5V电源连接，其另一端与第二光耦的输入端正极连接，所述第三电容连接在第二光耦的输入端正极和输入端负极之间，所述第二光耦的输入端负极还与第二控制端连接，所述第五电阻一端与+15V电源连接，另一端与第二光耦的输出端发射极连接，所述第四电容连接在第二光耦的输出端集电极与输出端发射极之间，所述第六电阻与第四电容并联；

所述第一光耦的输出端发射极与第二光耦的输出端集电极共同连接一输出端；

所述U相逻辑电路、V相逻辑电路和W相逻辑电路的结构一致，均包括第一逻辑门电路和第二逻辑门电路，所述第一逻辑门电路与上桥臂电路的第一控制端连接，所述第二逻辑门电路与下桥臂电路的第二控制端连接；所述第一逻辑门电路包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第一与门芯片、第二与门芯片和第四反相器，所述第一反相器和第二反相器的输出端均与第一与门芯片的两个输入端连接，所述第三反相器的输出端与第二与门芯片的一个输入端连接，所述第一与门芯片的输出端与第二与门芯片的另一个输入端连接，所述第二与门芯片的输出端与第四反相器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的改进型变频器控制板调试电路，其特征在于：所述第一反相器、第二反相器、第三反相器和第四反相器的型号均为74HC14，所述第一与门芯片和第二与门芯片的型号均为74HC08。

3.根据权利要求1所述的改进型变频器控制板调试电路，其特征在于：所述输出端还通过一第五电容接地。

4.根据权利要求1所述的改进型变频器控制板调试电路，其特征在于：所述第一光耦和第二光耦均为高速光耦。