CN207124582U - 一种逆变电路的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种逆变电路的控制系统，包括主电路、光耦隔离电路、驱动电路、控制电路和检测模块；主电路包括三相交流电、整流滤波电路、逆变电路和电机，整流滤波电路的输入端与三相交流电连接，整流滤波电路的输出端与逆变电路连接，控制电路采用DSP控制器；光耦隔离电路的输入端与DSP控制器连接，输出端与驱动电路连接，驱动电路的输出端与逆变电路连接；检测模块包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、采样电路、光电编码器和数字信号调理电路。本实用新型采用由IPM智能功率模块组成的控制主回路，通过DSP控制器控制该逆变电路，实现了对逆变电路进行及时的调控。

Description

一种逆变电路的控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种逆变电路的控制系统。

背景技术

在对三相桥式逆变电路的控制中，目前普遍采用开关的半导体器件，控制开关的导通与关断，将电压脉冲序列代替直流电压，改变电压脉冲周期或宽度完成变压目的。目前，控制器通过正弦波脉宽调制(SPWM)和电压空间矢量(PWM)控制技术技术来实现对逆变电路的控制，但是正弦波脉宽调制(SPWM)和电压空间矢量(PWM)控制方式的谐波含量多，开关损耗大，电压利用率低，不能及时调整对逆变电路的控制。因此，如何设计一种能够及时调整对逆变电路的控制仍是待解决的技术问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种逆变电路的控制系统，采用由IPM 智能功率模块组成的控制主回路，通过DSP控制器控制该逆变电路，实现了对逆变电路进行及时的调控。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种逆变电路的控制系统，包括主电路、光耦隔离电路、驱动电路、控制电路和检测模块；

所述主电路包括三相交流电、整流滤波电路、逆变电路和电机，所述整流滤波电路的输入端与三相交流电连接，所述整流滤波电路的输出端与逆变电路连接，所述整流滤波电路把所述三相交流电信号经所述整流滤波电路整流滤波后为所述逆变电路提供直流电压信号；所述逆变电路的输出端与所述电机连接，通过所述逆变电路逆变后的方波电压信号供给所述电机；

所述控制电路采用DSP控制器，用于输出SVPWM控制信号；所述光耦隔离电路的输入端与DSP控制器连接，输出端与驱动电路连接，所述驱动电路的输出端与逆变电路连接；所述DSP控制器输出SVPWM控制信号，经过所述光耦隔离电路和驱动电路后控制逆变电路；

所述检测模块包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、采样电路、光电编码器和数字信号调理电路，通过电流传感器、电压传感器、温度传感器测量电机的电流、电压、温度信号，将数据经过采样电路送入DSP控制器；通过光电编码器采集电机的转子位置和速度信号，经过数字信号调理电路将数据输出至DSP控制器。

进一步的，所述整流滤波电路包括三相整流桥电路和滤波电路，所述三相整流桥电路为由6个二极管D1-D6组成的桥式电路；所述滤波电路包括+5V滤波电路和+15V滤波电路。

进一步的，所述+5V滤波电路包括电容C1、电容C2、电感L1、电容C3和电容C4，所述电容C1的一端接+5V电源；所述电容C1和电容C2的一端分别与电感L1的一端连接，所述电容C1和电容C2的另一端接地，所述电容C3和电容C4的一端与电感L1的另一端连接，所述电容C3和电容C4的另一端接地，所述电容C4的另一端还接+5V电源。

进一步的，所述+15V滤波电路包括电容C5、电容C6、电感L2、电容C7和电容C8，所述电容C5的一端接+15V电源，所述电容C5和电容C6的一端分别与电感L2的一端连接，所述电容C5和电容C6的另一端接地，所述电容C7和电容C8的一端与电感L2的另一端连接，所述电容C7和电容C8的另一端接地，所述电容C8的另一端接+15V电源。

进一步的，所述逆变电路为三相桥式逆变电路，该三相桥式逆变电路采用IPM智能功率模块。

进一步的，所述驱动电路包括IR2110芯片、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和稳压管VD1；所述C10的一端与IR2110芯片的第2管脚连接，另一端与+15V电源连接，所述二极管D7的正极与+15V电源连接，二极管D7的负极与IR2110芯片的第6管脚连接，所述电容C9的一端与IR2110芯片的第6管脚连接，另一端与IR2110芯片的第5管脚连接；所述电阻R3的一端接入外部电源，所述电阻R3的另一端、二极管D8的正极、二极管D9的正极分别与IR2110芯片的第12引脚连接，所述IR2110芯片的第14引脚、二极管D10的负极分别与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端接地；所述电容C11、电容C12、稳压二极管VD1并联连接，电容C11、电容C12、稳压二极管VD1的一连接端分别与所述 IR2110芯片的第6管脚连接，所述电容C11、电容C12、稳压二极管VD1的另一连接端为驱动电路第一负压信号输出端；所述IR2110芯片的第7管脚与电阻R1的一端连接，所述电阻 R1的另一端为驱动电路第二负压信号输出端；所述IR2110芯片的第1管脚与电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端为驱动电路第三负压信号输出端。

进一步的，所述光耦隔离电路采用光耦隔离芯片6N137。

进一步的，所述DSP控制器还连接有显示模块和输入设备，所述显示模块采用液晶显示屏，所述输入设备采用键盘。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本申请的控制主回路采用IPM智能功率模块组成的逆变电路，简化系统构成，降低系统成本，提高系统可靠性，通过DSP控制器控制该逆变电路，改善逆变电路的性能，实现了对逆变电路进行及时的调控；

(2)本申请采用IR2110驱动电路驱动控制逆变电路，可以防止逆变电路中IGBT管的误导通，提高IGBT管关断的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例公开的逆变电路的控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例公开的三相整流桥电路的电路图；

图3a是本实用新型实施例公开的+5V滤波电路的电路图；

图3b是本实用新型实施例公开的+15V滤波电路的电路图；

图4是本实用新型实施例公开的驱动电路的电路图；

其中，1、三相交流电，2、整流滤波电路，3、逆变电路，4、电机，5、控制电路，6、光耦隔离电，7、驱动电路，8、电流传感器，9、电压传感器，10、温度传感器，11、数字信号调理电路，12、采样电路，13、显示模块，14、输入设备。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型提出了一种逆变电路的控制系统，该逆变电路的控制系统包括主电路、光耦隔离电路6、驱动电路7、控制电路5和检测模块。

所述主电路包括三相交流电1、整流滤波电路2、逆变电路3和电机4；所述三相交流电为所述电机提供电信号，所述整流滤波电路的输入端与三相交流电源连接，所述整流滤波电路的输出端与逆变电路连接，所述整流滤波电路把所述三相交流电信号经所述整流滤波电路整流滤波后为所述逆变电路提供直流电压信号；所述智能功率模块的输出端与所述电机连接，通过所述逆变电路逆变后的方波电压信号供给所述电机。

所述控制电路5采用DSP控制器，所述光耦隔离电路6的输入端与DSP控制器连接，输出端与驱动电路7连接，所述驱动电路7的输出端与逆变电路3连接，所述DSP控制器输出SVPWM控制信号，经过所述光耦隔离电路和驱动电路后控制逆变电路；

所述检测模块包括电流传感器8、电压传感器9、温度传感器10、采样电路12、光电编码器10和数字信号调理电路11，通过电流传感器8、电压传感器9、温度传感器10测量电机的电流、电压、温度，将数据经过采样电路12送入DSP控制器；通过光电编码器10采集电机4的转子位置和速度信号，经过数字信号调理电路11将数据输出至DSP控制器。

所述三相交流电1包括由电网进来的A、B、C电源信号，经所述整流滤波电路和智能功率模块逆变为电机供给电源。

所述整流滤波电路2包括三相整流桥电路和滤波电路组成。如图2所示，为本实用新型的三相整流桥电路的电路图，该三相整流桥电路由6个二极管D1-D6组成的桥式电路，将三相交流电压整成了直流电压。滤波电路包括+5V滤波电路和+15V滤波电路；如图3a所示，所述+5V滤波电路包括电容C1、电容C2、电感L1、电容C3和电容C4，所述电容C1的一端接+5V电源；所述电容C1和电容C2的一端分别与电感L1的一端连接，所述电容C1和电容C2 的另一端接地，所述电容C3和电容C4的一端与电感L1的另一端连接，所述电容C3和电容 C4的另一端接地，所述电容C4的另一端还接+5V电源；如图3b所示，所述+15V滤波电路包括电容C5、电容C6、电感L2、电容C7和电容C8，所述电容C5的一端接+15V电源，所述电容C5和电容C6的一端分别与电感L2的一端连接，所述电容C5和电容C6的另一端接地，所述电容C7和电容C8的一端与电感L2的另一端连接，所述电容C7和电容C8的另一端接地，所述电容C8的另一端接+15V电源。

所述逆变电路3为三相桥式逆变电路，该三相桥式逆变电路的桥臂由第五代IGBT芯片的 IPM智能功率模块组成。

如图4所示，为本实用新型的驱动电路，该驱动电路7包括IR2110芯片、电容C9、电容 C10、电容C11、电容C12、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、电阻R1、电阻 R2、电阻R3、电阻R4和稳压管VD1；所述C10的一端与IR2110芯片的第2管脚连接，另一端与+15V电源连接，所述二极管D7的正极与+15V电源连接，二极管D7的负极与IR2110芯片的第6管脚连接，所述电容C9的一端与IR2110芯片的第6管脚连接，另一端与IR2110芯片的第5管脚连接；所述电阻R3的一端接入外部电源，所述电阻R3的另一端、二极管D8 的正极、二极管D9的正极分别与IR2110芯片的第12引脚连接，所述IR2110芯片的第14引脚、二极管D10的负极分别与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端接地；所述二极管D8的负极与另一驱动电路中二极管D9的负极连接，所述二极管D9的负极与另一驱动电路中二极管D10的正极连接；所述二极管D10的正极与另一驱动电路中二极管D8的负极连接；所述电容C11、电容C12、稳压二极管VD1并联连接，电容C11、电容C12、稳压二极管VD1的一连接端分别与所述IR2110芯片的第6管脚连接，所述电容C11、电容C12、稳压二极管VD1的另一连接端为驱动电路第一负压信号输出端；所述IR2110芯片的第7管脚与电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端为驱动电路第二负压信号输出端；所述IR2110芯片的第1管脚与电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端为驱动电路第三负压信号输出端。

使用时，所述IR2110芯片的第7管脚通过电阻R1与逆变电路的上桥臂Q1的栅极连接，所述IR2110芯片的第1管脚通过电阻R2与逆变电路的下桥臂Q2的栅极连接，逆变电路的上桥臂Q1的源极、逆变电路的下桥臂Q2的漏极分别与驱动电路第一负压信号输出端连接，所述稳压管VD2的正极与逆变电路的上桥臂Q1的源极连接，所述稳压管VD2的负极与逆变电路的上桥臂Q1的漏极连接；所述稳压管VD3的正极与逆变电路的上桥臂Q2的源极连接，所述稳压管VD3的负极与逆变电路的上桥臂Q2的漏极连接。

本实施例中，驱动电路7数量根据逆变电路的桥臂数而定，一个驱动电路能够驱动逆变电路的一个桥臂，当逆变电路为三相桥式逆变电路时，该三相桥式逆变电路的三个桥臂由6 个IGBT管组成时，选用三个驱动电路来驱动逆变电路的三个桥臂。

所述光耦隔离电路6的隔离元件选用6N137芯片。该光耦隔离电路的具体电路为现有技术，本申请不再赘述。

所述DSP控制器采用TMS320F2812芯片，所述检测模块包括电流检测模块和电压检测模块，所述电流检测模块，用于采集所述逆变信号的相电流信号；该电流检测模块采用电流传感器；所述电压检测模块，用于采集所述逆变信号的相电压信号，该电压检测模块采用电压传感器。

所述DSP控制器还连接有显示模块13和输入设备14，所述显示模块13采用液晶显示屏，所述输入设备14采用键盘。

本申请的控制主回路采用IPM智能功率模块组成的逆变电路，简化系统构成，降低系统成本，提高系统可靠性，通过DSP控制器控制该逆变电路，改善逆变电路的性能，实现了对逆变电路进行及时的调控；

本申请采用IR2110驱动电路驱动控制逆变电路，可以防止逆变电路中IGBT管的误导通，提高IGBT管关断的可靠性。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种逆变电路的控制系统，其特征是，包括主电路、光耦隔离电路、驱动电路、控制电路和检测模块；

所述主电路包括三相交流电、整流滤波电路、逆变电路和电机，所述整流滤波电路的输入端与三相交流电连接，所述整流滤波电路的输出端与逆变电路连接，所述整流滤波电路把所述三相交流电信号经所述整流滤波电路整流滤波后为所述逆变电路提供直流电压信号；所述逆变电路的输出端与所述电机连接，通过所述逆变电路逆变后的方波电压信号供给所述电机；

所述控制电路采用DSP控制器，用于输出SVPWM控制信号；所述光耦隔离电路的输入端与DSP控制器连接，输出端与驱动电路连接，所述驱动电路的输出端与逆变电路连接；所述DSP控制器输出SVPWM控制信号，经过所述光耦隔离电路和驱动电路后控制逆变电路；

所述检测模块包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、采样电路、光电编码器和数字信号调理电路，通过电流传感器、电压传感器、温度传感器测量电机的电流、电压、温度信号，将数据经过采样电路送入DSP控制器；通过光电编码器采集电机的转子位置和速度信号，经过数字信号调理电路将数据输出至DSP控制器。

2.根据权利要求1所述的一种逆变电路的控制系统，其特征是，所述整流滤波电路包括三相整流桥电路和滤波电路，所述三相整流桥电路为由6个二极管D1-D6组成的桥式电路；所述滤波电路包括+5V滤波电路和+15V滤波电路。

3.根据权利要求2所述的一种逆变电路的控制系统，其特征是，所述+5V滤波电路包括电容C1、电容C2、电感L1、电容C3和电容C4，所述电容C1的一端接+5V电源；所述电容C1和电容C2的一端分别与电感L1的一端连接，所述电容C1和电容C2的另一端接地，所述电容C3和电容C4的一端与电感L1的另一端连接，所述电容C3和电容C4的另一端接地，所述电容C4的另一端还接+5V电源。

4.根据权利要求2所述的一种逆变电路的控制系统，其特征是，所述+15V滤波电路包括电容C5、电容C6、电感L2、电容C7和电容C8，所述电容C5的一端接+15V电源，所述电容C5和电容C6的一端分别与电感L2的一端连接，所述电容C5和电容C6的另一端接地，所述电容C7和电容C8的一端与电感L2的另一端连接，所述电容C7和电容C8的另一端接地，所述电容C8的另一端接+15V电源。

5.根据权利要求1所述的一种逆变电路的控制系统，其特征是，所述逆变电路为三相桥式逆变电路，该三相桥式逆变电路采用IPM智能功率模块。

6.根据权利要求1所述的一种逆变电路的控制系统，其特征是，所述驱动电路包括IR2110芯片、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和稳压管VD1；所述C10的一端与IR2110芯片的第2管脚连接，另一端与+15V电源连接，所述二极管D7的正极与+15V电源连接，所述二极管D7的负极与IR2110芯片的第6管脚连接，所述电容C9的一端与IR2110芯片的第6管脚连接，另一端与IR2110芯片的第5管脚连接；所述电阻R3的一端接入外部电源，所述电阻R3的另一端、二极管D8的正极、二极管D9的正极分别与IR2110芯片的第12引脚连接，所述IR2110芯片的第14引脚、二极管D10的负极分别与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端接地；所述电容C11、电容C12、稳压二极管VD1并联连接，电容C11、电容C12、稳压二极管VD1的一连接端分别与所述IR2110芯片的第6管脚连接，所述电容C11、电容C12、稳压二极管VD1的另一连接端为驱动电路第一负压信号输出端；所述IR2110芯片的第7管脚与电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端为驱动电路第二负压信号输出端；所述IR2110芯片的第1管脚与电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端为驱动电路第三负压信号输出端。

7.根据权利要求1所述的一种逆变电路的控制系统，其特征是，所述光耦隔离电路采用光耦隔离芯片6N137。

8.根据权利要求1所述的一种逆变电路的控制系统，其特征是，所述DSP控制器还连接有显示模块和输入设备，所述显示模块采用液晶显示屏，所述输入设备采用键盘。