CN206650635U - 一种调节变频器输出频率的频率给定电路及变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于变频器领域，提供了一种调节变频器输出频率的频率给定电路以及变频器。该频率给定电路包括第一直流电源、电位器以及第一电阻、第二直流电源、电压钳位模块以及下拉电阻。当调节电位器使得电位器的调节端的输出电压不大于电压钳位模块的导通电压时，下拉电阻使模拟量信号输出端输出电压为零的模拟量信号；当调节电位器使得电位器的调节端的输出电压大于电压钳位模块的导通电压且不大于电压钳位模块的钳位电压时，模拟量信号输出端输出电压从零到钳位电压与导通电压之差线性变化的模拟量信号。因此，本实用新型可以有效消除因给定变频器的模拟量信号的“电压死区”导致变频器输出频率存在“频率死区”的问题。

Description

一种调节变频器输出频率的频率给定电路及变频器

技术领域

本实用新型属于变频器领域，尤其涉及一种调节变频器输出频率的频率给定电路及变频器。

背景技术

变频器广泛应用于变频技术和微电子技术，通过向变频器提供改变频率(即频率给定)的信号来调节变频器的输出频率以控制电机的转速。模拟量信号给定是变频器常见的频率给定方式，其通过向变频器的模拟量输入端子输入模拟量信号进行给定，并通过调节其大小来调节变频器的输出频率。在这种频率给定方式中，该模拟量信号通常为电压信号或者电流信号(在实际应用中，以电压信号作为模拟量信号的居多)，且一般通过调节电位器来改变模拟量信号的大小。以电压信号为例，在进行软件设计时，输入变频器的模拟量信号的电压范围对应于变频器的输出频率范围。

但是，现有变频器中采用的电位器多为炭膜滑差型，其结构特点决定了电位器的阻值偏差较大。例如，当电位器旋到最小时，其仍有小部分的残留阻值，此时模拟量信号的电压必定大于0V，则变频器的输出频率必定大于0赫兹；当电位器旋到最大时，其阻值小于电位器的标称阻值，此时模拟量信号的电压必定小于预设的最大电压值，则变频器的输出频率必定小于预设的最大输出频率。因此，模拟信号量存在“电压死区”，由此导致变频器的输出频率也存在“频率死区”。

因此，现有的变频器存在给定变频器的模拟量信号的“电压死区”导致变频器输出频率存在“频率死区”的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种调节变频器输出频率的频率给定电路及变频器，旨在解决现有的变频器存在给定变频器的模拟量信号的“电压死区”导致变频器输出频率存在“频率死区”的问题。

本实用新型第一方面提供一种调节变频器输出频率的频率给定电路，所述频率给定电路包括：

第一直流电源、电位器以及第一电阻、第二直流电源、电压钳位模块以及下拉电阻；

所述第一直流电源的输出端连接所述电压钳位模块的第一输入端，所述第二直流电源的输出端连接所述电位器的第一端，所述电位器的调节端连接所述电压钳位模块的第二输入端，所述电压钳位模块的输出端与所述下拉电阻的第一端共接于所述第一电阻的第一端，所述电位器的第二端与所述下拉电阻的第二端共接于地，所述第一电阻的第二端作为所述频率给定电路的模拟量信号输出端连接所述变频器的模拟量输入端子；

当调节所述电位器使得所述电位器的调节端的输出电压不大于所述电压钳位模块的导通电压时，所述下拉电阻使所述模拟量信号输出端输出电压为零的模拟量信号；当调节所述电位器使得所述电位器的调节端的输出电压大于所述电压钳位模块的所述导通电压且不大于所述电压钳位模块的钳位电压时，所述模拟量信号输出端输出电压从零到所述钳位电压与所述导通电压之差的线性变化的模拟量信号；当调节所述电位器使得所述电位器的调节端的输出电压大于所述钳位电压时，所述模拟量信号输出端输出电压为所述电位器的调节端的输出电压与所述导通电压之差的模拟量信号；

当所述电位器的调节端的输出电压等于所述电压钳位模块的第二输入端与所述电压钳位模块的输出端之间的电压时，所述电压钳位模块的第二输入端与所述电压钳位模块的输出端之间的电压为所述导通电压；当所述电位器的调节端的输出电压等于所述电压钳位模块的输出端的电压与所述导通电压之和时，所述电压钳位模块的输出端的电压为所述钳位电压。

进一步的，所述电压钳位模块包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极分别为所述电压钳位模块的第一输入端和第二输入端，所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极共接形成所述电压钳位模块的输出端。

进一步的，所述频率给定电路还包括限流电阻，所述限流电阻的第一端和第二端分别连接所述第二直流电源的输出端和所述电位器的第一端。

进一步的，所述电位器是线性电位器。

进一步的，所述线性电位器是推拉式或者滑动式或者旋转式线性电位器。

进一步的，所述第一直流电源是输出电压为3.3V的直流电源，所述第二直流电源为输出电压为5V的直流电源。

进一步的，所述第一电阻是阻值为330欧姆的电阻。

进一步的，所述下拉电阻是阻值为20千欧姆的电阻。

进一步的，所述限流电阻是阻值为100欧姆的电阻。

本实用新型第二方面提供一种变频器，该变频器包括上述频率给定电路。

在本实用新型中，该频率给定电路包括第一直流电源、电位器以及第一电阻、第二直流电源、电压钳位模块以及下拉电阻。当调节所述电位器使得所述电位器的调节端的输出电压不大于所述电压钳位模块的导通电压时，所述下拉电阻使所述模拟量信号输出端输出电压为零的模拟量信号；当调节所述电位器使得所述电位器的调节端的输出电压大于所述电压钳位模块的所述导通电压且不大于所述电压钳位模块的钳位电压时，所述模拟量信号输出端输出电压从零到所述钳位电压线性变化的模拟量信号；当调节所述电位器使得所述电位器的调节端的输出电压大于所述钳位电压时，所述模拟量信号输出端输出电压为所述钳位电压的模拟量信号。因此，本实用新型通过上述频率给定电路可以有效消除因给定变频器的模拟量信号的“电压死区”导致变频器输出频率存在“频率死区”的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本实用新型实施例提供的一种调节变频器输出频率的频率给定电路的模块结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种调节变频器输出频率的频率给定电路的电路结构图；

图3是本实用新型实施例提供的一种调节变频器输出频率的频率给定电路的另一电路结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型实施例提供的调节变频器输出频率的频率给定电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，该频率给定电路包括第一直流电源VCC1、电位器VR1以及第一电阻R1、第二直流电源VCC2、电压钳位模块100以及下拉电阻R2。第一直流电源VCC1的输出端连接电压钳位模块100的第一输入端，第二直流电源VCC2的输出端连接电位器VR1的第一端，电位器VR1的调节端连接电压钳位模块100的第二输入端，电压钳位模块100的输出端与下拉电阻R2的第一端共接于第一电阻R1的第一端，电位器VR2的第二端与下拉电阻R2的第二端共接于地，第一电阻R1的第二端作为频率给定电路的模拟量信号输出端连接变频器的模拟量输入端子。

当调节电位器VR1使得电位器VR1的调节端的输出电压不大于电压钳位模块100的导通电压时，下拉电阻R2使模拟量信号输出端输出电压为零的模拟量信号AI；当调节电位器VR1使得电位器VR1的调节端的输出电压大于电压钳位模块100的导通电压且不大于电压钳位模块100的钳位电压时，模拟量信号输出端输出电压从零到钳位电压与导通电压之差线性变化的模拟量信号AI；当调节电位器VR1使得电位器VR1的调节端的输出电压大于钳位电压时，模拟量信号输出端输出电压为电位器VR1的调节端的输出电压与导通电压之差的模拟量信号AI。

当电位器VR1的调节端的输出电压等于电压钳位模块100的第二输入端与电压钳位模块100的输出端之间的电压时，电压钳位模块100的第二输入端与电压钳位模块100的输出端之间的电压为导通电压；当电位器VR1的调节端的输出电压等于电压钳位模块100的输出端的电压与导通电压之和时，电压钳位模块100的输出端的电压为钳位电压。

在本实用新型实施例中，可以通过调节电位器VR1来调节变频器输出频率的频率给定电路中模拟量信号输出端输出的模拟量信号AI，在设定上是以预设电压范围对应变频器的频率的。例如，设计时以模拟量信号AI的电压范围“0-3.3V”对应变频器输出频率的“0-50Hz”。另外，在设计时默认为当模拟信号量AI的输入电压超过特定电压值时，认为模拟量信号AI的输入电压始终对应变频器的输出频率50赫兹。如在设计时以模拟量信号AI的电压范围“0-3.3V”对应变频器输出频率的“0-50Hz”，当模拟量信号AI的输入电压超过3.3v时，即认为模拟量信号AI的输入电压均对应变频器的输出频率50赫兹。因此通过调节输入变频器的模拟信号量AI的电压范围，可以调节变频器的输出频率。

在本实用新型实施例中，当调节电位器VR1使得电位器VR1的调节端的输出电压不大于电压钳位模块100的导通电压时，下拉电阻R2使模拟量信号输出端输出电压为零的模拟量信号AI；当调节电位器VR1使得电位器VR1的调节端的输出电压大于电压钳位模块100的导通电压且不大于电压钳位模块100的钳位电压时，模拟量信号输出端输出电压从零到钳位电压与导通电压之差线性变化的模拟量信号AI；当调节电位器VR1使得电位器VR1的调节端的输出电压大于钳位电压时，模拟量信号输出端输出电压为电位器VR1的调节端的输出电压与导通电压之差的模拟量信号AI。这样输入变频器的模拟量信号AI的输出电压限制在一定的范围内，通过上述方式调节输入变频器的模拟信号量AI的输入电压，可以对应调节变频器的输出频率，且变频器的输出频率可以在预设范围内连续变化，例如变频器的输出频率可以在0赫兹到50赫兹之间持续变化。因此，本实用新型实施例通过上述频率给定电路可以有效消除因给定变频器的模拟量信号AI的“电压死区”导致变频器输出频率存在“频率死区”的问题。

图2示出了本实用新型实施例提供的调节变频器输出频率的频率给定电路的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，如图2所示，该电压钳位模块100包括第一二极管D1和第二二极管D2；第一二极管D1的负极和第二二极管D2的正极分别为电压钳位模块100的第一输入端和第二输入端，第一二极管D1的正极和第二二极管D2的负极共接形成电压钳位模块100的输出端。在本实用新型实施例中，该第一二极管D1和第二二极管D2可以采用型号为IN4001或者IN4007的二极管，且一般认为二极管的导通压降为0.7V左右。

图3示出了本实用新型提供的调节变频器输出频率的频率给定电路的另一电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，如图3所示，在上述图2所示的电路结构的基础上，该频率给定电路还包括限流电阻R3，限流电阻R3的第一端和第二端分别连接第二直流电源VCC2的输出端和电位器VR1的第一端。

作为本实用新型一实施例，该电位器VR1是线性电位器。所谓线性电位器即电阻值的变化规律与移动距离或者旋转角度成线性关系的电位器。

作为本实用新型一实施例，该线性电位器推拉式或者滑动式或者旋转式线性电位器。

作为本实用新型一实施例，在本实用新型实施例中，该第一直流电源VCC1是输出电压为3.3V的直流电源，第二直流电源VCC2为输出电压为5V的直流电源。该第一电阻R1是阻值为330欧姆的电阻。下拉电阻R2是阻值为20千欧姆的电阻。限流电阻R3是阻值为100欧姆的电阻。

以下结合工作原理对该调节变频器输出频率的频率给定电路作进一步说明：

在本实用新型实施例中，设定模拟信号量AI的输入电压“0-3.3V”对应变频器的输出频率为0至50赫兹。当从零开始调整电位器VR1时，在起始时刻，电位器VR1的调节端输出的电压为零，第二二极管D2处于截至状态，下拉电阻R2使得模拟量信号输出端输出电压为零的模拟信号量AI；继续调节电位器VR1，当电位器VR1的调节端的输电压等于第二二极管D2的导通电压(默认为0.7V)时，即在本实用新型实施例中，电压钳位模块100的导通电压为第二二极管D2的导通电压。假设此时的电位器VR1的输入电阻的阻值为X1，根据电阻分压可以得知，有：5*(1000/(100+1000))*(X1/1000)＝0.7V，由此得出X1＝770/5＝154欧姆。因此在调节电位器VR1的电阻值在0欧姆至154欧姆之间变化时，模拟量信号输出端一直输出电压为零的模拟量信号AI。

继续调节电位器VR1，模拟量信号输出端输出线性变化的模拟量信号AI，假设在模拟量信号输出端输出的模拟量信号AI的电压值为3.3V时，电位器VR1的输入电阻为X2，根据电阻分压的原理有：5*(1000/((100+1000))*(X2/1000)＝0.7V+3.3V＝4V，由此得出X2＝880V，因此在调节电位器VR1的电阻值在154欧姆至880欧姆之间变化时，模拟量信号输出端输出电压从0至3.3V线性变化的模拟量信号AI，对应于变频器的输出频率为0至50赫兹，因此在该区间，即调节电位器VR1的使其输入电阻在154欧姆至880欧姆之间线性变化时，可以调节变频器的输出频率从0赫兹至50赫兹线性变化。

继续调节电位器VR1，使电位器VR1的输入电阻从880欧姆到1000欧姆线性变化，由于电位器VR1的输出端的最大输出电压为5*1000/(100+1000)V＝4.5V，除去第二二极管D2的导通压降0.7V，则模拟信号量输出端输出的模拟信号量AI的输出最大为4.5V-0.7V＝3.8V，其小于电压钳位模块100的钳位电压3.3V+0.7V＝4V，当电位器VR1的输入电阻为1000欧姆时，电位器VR1的调节端输出电压为5*1000/(100+1000)＝4.5V，模拟量信号输出端的模拟量信号AI输出电压为4.5V-0.7V＝3.8V，因此当调节电位器VR1使得电位器VR1的输入电阻从880欧姆至1000欧姆开始变化时，电位器VR1的调节端的输出电压便从3.3V+0.7V＝4V至4.5V线性变化，则模拟信号量输出端的模拟信号量AI的输出电压便从3.3V至3.8V线性变化，由于在设定时，设定大于3.3V的模拟量信号AI均对应变频器的50赫兹，因此当模拟量信号AI从3.3V至3.8V变化时，变频器的频率始终为50赫兹。因此，当电位器VR1的输入电阻从880欧姆到1000欧姆线性变化时，模拟量信号AI的输出电压从3.3V至3.8V线性变化，但是变频器的频率始终保持在50赫兹。

另外，在本实用新型实施例中，该第一直流电源VCC1也可以是输出其他电压值的直流电源，该第二直流电源VCC2也可以是输出其他电压值的直流电源。假设第一直流电源VCC是输出电压为3.3V的直流电源，该第二直流电源VCC2是输出电压为20V的直流电源。当模拟量信号输出端输出的模拟量信号AI的电压值等于导通电压(0.7V)时，此时的电位器VR1的输入电阻的阻值为Y1，则根据电阻分压的原理有：20*(1000/(100+1000))*(Y1/1000)＝0.7V，由此得出Y1＝38.5欧姆，即调节电位器VR1的输入电阻从0欧姆至38.5欧姆变化时，模拟量信号输出端输出的模拟量信号AI的电压值始终未零。变频器的输出频率也始终为零。

当调节电位器VR1使得电位器VR1的调节端的输出电压为钳位电压与导通电压之差时，钳位电压为3.3V+0.7V＝4V，电位器VR1的调节端的输出电压为钳位电压4V时，即模拟量信号输出端输出的模拟量信号AI为4V-0.7V＝3.3V时，假设此时电位器VR1的输入电阻的阻值为Y2，则根据电阻分压原理有：20*(1000/(100+1000))*(Y2/1000)＝3.3V+0.7V＝4V(钳位电压)，由此得出Y2＝220欧姆，即当调节电位器VR1使得电位器VR1的输入电阻从38.5欧姆至220欧姆线性变化时，电位器VR1的调节端的输出电压从0.7V至4V线性变化，模拟量信号输出端输出的模拟量信号AI的输出电压从0V至3.3V线性变化，对应于变频器的0至50赫兹的频率输出。

当调节电位器VR1使得电位器VR1的输入电阻从220欧姆开始变化时，由于该频率给定电路的钳位电压为3.3V+0.7V＝4V，即当模拟量信号输出端输出的模拟量信号AI超过4V时，由于第一二极管D1和第二二极管D2的钳位作用使得模拟量信号AI的电压钳位在4V，且20*(1000/(100+1000))＝20/1.1≈18.18V，其大于该频率给定电路的钳位电压4V。因此，当模拟量信号输出段输出的模拟量信号AI的电压为4V时，假设此时电位器VR1的输入电阻为Y3，则根据电阻分压的原理有：20*(1000/(100+1000))*(Y2/1000)＝4V+0.7V＝4.7V，由此得出Y3＝258.5欧姆，因此，当调节电位器VR1使得电位器VR1的输入电阻从220欧姆至258.5欧姆线性变化时，电位器VR1的调节端的输入电压从4V至4.7V线性变化，模拟量信号输出端输出的模拟量信号AI的电压从3.3V至4V线性变化。由于该区间的模拟信号量AI的电压大于3.3V，因此在设计时均默认该区间的电压对应与变频器的输出频率50赫兹。当调节电位器VR1使得电位器VR1的输入电阻从258.5欧姆至1000欧姆变化时，电位器VR1的调节端输出电压从4.7V至20/1.1V≈18.18线性变化，但是由于第一二极管D1和第二二极管D2的钳位作用，使得模拟信号量输出端的模拟信号量AI的输出电压始终钳位在4V，且在该区间无论如何调节电位器VR1，模拟信号量AI始终输出4V电压，因此变频器的输出频率始终保持在50赫兹不变。

在本实用新型实施例中，当调节电位器VR1使得电位器VR1的调节端的输出电压不大于导通电压0.7V时，下拉电阻R2使模拟量信号输出端输出电压为零的模拟量信号AI；当调节电位器VR1使得电位器的调节端的输出电压大于导通电压0.7V且不大于钳位电压4V时，模拟量信号输出端输出电压从零到钳位电压4V与导通电压0.7V之差3.3V线性变化的模拟量信号AI；当调节电位器VR1使得电位器的调节端的输出电压大于钳位电压4V时，模拟量信号输出端输出电压为电位器VR1的调节端的输出电压与导通电压0.7V之差的模拟量信号AI。这样输入变频器的模拟量信号的输出电压限制在一定的范围内(0至4V)，通过上述方式调节输入变频器的模拟信号量AI的输入电压，可以对应调节变频器的输出频率(变频器的输出频率0至50赫兹对应模拟量信号的输出电压0V至3.3V区间)，且变频器的输出频率可以在该范围内连续变化，例如变频器的输出频率可以在0赫兹到50赫兹之间持续变化。因此，本实用新型实施例通过上述频率给定电路可以有效消除因给定变频器的模拟量信号AI的“电压死区”导致变频器输出频率存在“频率死区”的问题。

鉴于上述调节变频器输出频率的频率给定电路能够消除因给定变频器的模拟量信号AI的“电压死区”导致变频器输出频率存在“频率死区”的优势，本实用新型实施例还提供一种变频器，该变频器包括上述所述的调节变频器输出频率的频率给定电路。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种调节变频器输出频率的频率给定电路，其特征在于，所述频率给定电路包括：

第一直流电源、电位器以及第一电阻、第二直流电源、电压钳位模块以及下拉电阻；

所述第一直流电源的输出端连接所述电压钳位模块的第一输入端，所述第二直流电源的输出端连接所述电位器的第一端，所述电位器的调节端连接所述电压钳位模块的第二输入端，所述电压钳位模块的输出端与所述下拉电阻的第一端共接于所述第一电阻的第一端，所述电位器的第二端与所述下拉电阻的第二端共接于地，所述第一电阻的第二端作为所述频率给定电路的模拟量信号输出端连接所述变频器的模拟量输入端子；

当调节所述电位器使得所述电位器的调节端的输出电压不大于所述电压钳位模块的导通电压时，所述下拉电阻使所述模拟量信号输出端输出电压为零的模拟量信号；当调节所述电位器使得所述电位器的调节端的输出电压大于所述电压钳位模块的所述导通电压且不大于所述电压钳位模块的钳位电压时，所述模拟量信号输出端输出电压从零到所述钳位电压与所述导通电压之差的线性变化的模拟量信号；当调节所述电位器使得所述电位器的调节端的输出电压大于所述钳位电压时，所述模拟量信号输出端输出电压为所述电位器的调节端的输出电压与所述导通电压之差的模拟量信号；

当所述电位器的调节端的输出电压等于所述电压钳位模块的第二输入端与所述电压钳位模块的输出端之间的电压时，所述电压钳位模块的第二输入端与所述电压钳位模块的输出端之间的电压为所述导通电压；当所述电位器的调节端的输出电压等于所述电压钳位模块的输出端的电压与所述导通电压之和时，所述电压钳位模块的输出端的电压为所述钳位电压。

2.如权利要求1所述的频率给定电路，其特征在于，所述电压钳位模块包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极分别为所述电压钳位模块的第一输入端和第二输入端，所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极共接形成所述电压钳位模块的输出端。

3.如权利要求1所述的频率给定电路，其特征在于，所述频率给定电路还包括限流电阻，所述限流电阻的第一端和第二端分别连接所述第二直流电源的输出端和所述电位器的第一端。

4.如权利要求1所述的频率给定电路，其特征在于，所述电位器是线性电位器。

5.如权利要求4所述的频率给定电路，其特征在于，所述线性电位器是推拉式或者滑动式或者旋转式线性电位器。

6.如权利要求1所述的频率给定电路，其特征在于，所述第一直流电源是输出电压为3.3V的直流电源，所述第二直流电源为输出电压为5V的直流电源。

7.如权利要求1所述的频率给定电路，其特征在于，所述第一电阻是阻值为330欧姆的电阻。

8.如权利要求1所述的频率给定电路，其特征在于，所述下拉电阻是阻值为20千欧姆的电阻。

9.如权利要求3所述的频率给定电路，其特征在于，所述限流电阻是阻值为100欧姆的电阻。

10.一种变频器，其特征在于，所述变频器包括如权利要求1至9任意一项所述的频率给定电路。