CN213305301U - 一种应用于变频器的转速追踪电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于变频器的转速追踪电路，与电机的输出电路连接，包括与电机的输出电路中任意两相相接的采样电路，以及按电路流向顺序依次连接的放大调整电路、二级放大电路、波形调整电路。放大调整电路包括第一运算放大器，第一运算放大器的两个输入端分别电连接采样电路的两条电路，电机残压信号在放大调整电路中通过第一运算放大器进行差分放大。二级放大电路包括第二运算放大器，第二运算放大器的反相输入端电性连接第一运算放大器的输出端，用于将电机残压信号进行二级放大。波形调整电路包括过零比较器，通过过零比较器完成电机残压信号的波形变换，得到脉冲信号。

Description

一种应用于变频器的转速追踪电路

技术领域

本实用新型涉及电机领域，具体涉及一种转速追踪电路。

背景技术

变频器在使用过程中由于故障或断电导致停机，此时，异步电机由于负载惯性的作用还在高速运转，特别是对于负载很重的大电机，惯量很大，此时如果重新启动变频器会带来很大的冲击电流，电流冲击带来机械冲击，影响传动部分的寿命，并且该冲击电流会引起电网电压降低，影响其他设备运行，自由停车又需要很长的时间才能重新启动投入工作，影响工作效率，变频器的转速追踪功能可以有效的解决这一问题。

转速追踪功能是为了防止所加频率与电机实际旋转频率相差太大导致出现大的冲击电流，对电机旋转频率进行跟踪，所加频率与电机当前频率吻合，使电机从当前自由旋转频率平滑的启动运行的功能。

电机频率追踪有多种方式，主要的方式是电机加旋转编码器，检测电机当前转速频率并通过PG卡转换送给变频器处理，这种方式检测迅速准确，但相对复杂成本高，还有一种方式是软件追踪，成本低但追踪速度慢，可靠性差。本实用新型提供一种低成本的硬件电路检测电机当前频率送达变频器主控CPU，从而实现转速追踪功能。

实用新型内容

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种应用于变频器的转速追踪电路，与电机的输出电路连接，包括与电机的输出电路中任意两相相接的采样电路，以及按电路流向顺序依次连接的放大调整电路、二级放大电路、波形调整电路；

采样电路由两路串联的电阻组相并联组成，用于将从电机的输出电路所接收到的电机残压信号进行降压后输入到放大调整电路。放大调整电路包括第一运算放大器，第一运算放大器的两个输入端分别电连接采样电路的两条电路，电机残压信号在放大调整电路中通过第一运算放大器进行差分放大。二级放大电路包括第二运算放大器，第二运算放大器的反相输入端电性连接第一运算放大器的输出端，用于将电机残压信号进行二级放大。波形调整电路包括过零比较器，通过过零比较器完成电机残压信号的波形变换，得到脉冲信号。

进一步的，脉冲信号为方波信号。

进一步的，第一运算放大器为双电源运算放大器，电连接的电源正电压和负电压均为15V。

进一步的，放大调整电路还包括第十电阻、第一电容、第九电阻和第二电容。第十电阻和第一电容并联，一端电连接第一运算放大器的反相输入端，另一端电连接第一运算放大器的输出端。第九电阻和第二电容并联，一端电连接第一运算放大器的同相输入端，另一端接地。

进一步的，二级放大电路还包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻。第一运算放大器的输出端通过第十二电阻连接第二运算放大器的反向输入端。第十三电阻一端电连接第二运算放大器的同相输入端，另一端接地。第十四电阻一端电连接第二运算放大器的输出端，另一端接地。第十一电阻一端电连接第二运算放大器的反向输入端，另一端电连接第二运算放大器的输出端。

进一步的，所述过零比较器为单电源运算放大器或双源运算放大器。

进一步的，过零比较器的正极电源引脚电连接+15V电源，负极电源引脚接地。

进一步的，波形调整电路还包括第三电容、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻和第十八电阻。第十五电阻串联在波形调整电路的输入端。过零比较器的输出端通过第十八电阻电连接数字电路电源。过零比较器的输出端通过第十七电阻连接同相输入端。过零比较器的反向输入端和同相输入端之间通过串联的第三电容和第十六电阻连接，第三电容和第十六电阻之间的连接节点接地。

进一步的，二级放大电路的输出电压相位和采样电路的输入电压的相间电压相位一致。

本实用新型的工作原理为：交流电机在切断电源之后，由于转子跟负载的惯性作用，在没有完全停下来的时候会有一个残余的交流电动势，此电动势为标准的正弦波，频率跟电机当前转速频率一致，且转速越高此电动势越大，利用这一特性，转速追踪电路能有效测出电机当前频率。

附图说明

附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

图1为本实用新型一实施例提供的转速追踪电路的电路图。

具体实施方式

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。

如图1中所示，本实用新型一实施例提供的一种应用于变频器的转速追踪电路，与电机的输出电路连接，其特征在于：包括与电机的输出电路中U、V两相相接的采样电路a，以及按电路流向顺序依次连接的放大调整电路b、二级放大电路c、波形调整电路d。二级放大电路c的输出电压相位和采样电路a的输入电压的相间电压相位一致。

采样电路a由串联的电阻R1、R3、R5、R7和串联的电阻R2、R4、R6、R8相并联组成。

放大调整电路b包括第一运算放大器U1A，第一运算放大器U1A的两个输入端分别电连接所述采样电路的两条电路。第一运算放大器U1A为TL072型运算放大器，电连接的电源正电压和负电压均为15V。放大调整电路b还包括第十电阻R10、第一电容C1、第九电阻R9和第二电容C2。第十电阻R10和第一电容C1并联，一端电连接第一运算放大器U1A的反相输入端，另一端电连接第一运算放大器U1A的输出端。第九电阻R9和第二电容C2并联，一端电连接第一运算放大器U1A的同相输入端，另一端接地。

二级放大电路c包括第二运算放大器U1B，第二运算放大器U1B为TL072型运算放大器，第二运算放大器U1B的反相输入端电性连接第一运算放大器U1A的输出端。二级放大电路c还包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第十四电阻R14。第一运算放大器U1A的输出端通过第十二电阻R12连接第二运算放大器U1B的反向输入端。第十三电阻R13一端电连接第二运算放大器U1B的同相输入端，另一端接地。第十四电阻R14一端电连接第二运算放大器U1B的输出端，另一端接地。第十一电阻R11一端电连接第二运算放大器U1B的反向输入端，另一端电连接第二运算放大器U1B的输出端。

波形调整电路d包括过零比较器U2A，通过过零比较器U2A完成所述电机残压信号的波形变换，得到方波脉冲信号。零比较器U2A的型号为LM393DR2G，正极电源引脚电连接+15V电源，负极电源引脚接地。波形调整电路d还包括第三电容C3、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17和第十八电阻R18。第十五电阻R15串联在波形调整电路d的输入端。过零比较器U2A的输出端通过第十八电阻R18电连接数字电路电源（VDD），过零比较器U2A的输出端通过第十七电阻R17连接同相输入端，过零比较器U2A的反向输入端和同相输入端之间通过串联的第三电容C3和第十六电阻R16连接。第三电容C3和第十六电阻R16之间的连接节点接地。

本实施例中， U、V为电机其中两相的相电压，为标准的正弦波，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8为采样电阻，同时也起安规绝缘作用，采样电流为I=540/8M=0.0675mA，低于1mA安全电流，采样的电压通过第一运算放大器U1A差分输入放大后输出，此时输出端输出电压还很微弱，再经过第二运算放大器U1B进行二级放大输出到UV，此时UV输出电压已接近运放饱和电压，且UV输出电压相位跟U V相间电压相位一致，输出的UV电压再通过过零比较器U2A进行过零点比较后会输出标准的方波信号UV-CPU，此方波信号的频率就是U、 V两相电压频率。至此，电机转速频率已经检测完毕，将此信号送入变频器主控CPU进行运算处理即可实现转速追踪在启动功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种应用于变频器的转速追踪电路，与电机的输出电路连接，其特征在于：包括与电机的输出电路中任意两相相接的采样电路，以及按电路流向顺序依次连接的放大调整电路、二级放大电路、波形调整电路；

所述采样电路由两路串联的电阻组相并联组成，用于将从电机的输出电路所接收到的电机残压信号进行降压后输入到放大调整电路；

所述放大调整电路包括第一运算放大器（U1A），所述第一运算放大器（U1A）的两个输入端分别电连接所述采样电路的两条电路，所述电机残压信号在所述放大调整电路中通过第一运算放大器进行差分放大；

所述二级放大电路包括第二运算放大器（U1B），所述第二运算放大器（U1B）的反相输入端电性连接所述第一运算放大器（U1A）的输出端，用于将所述电机残压信号进行二级放大；

所述波形调整电路包括过零比较器（U2A），通过过零比较器（U2A）完成所述电机残压信号的波形变换，得到脉冲信号。

2.根据权利要求1所述一种应用于变频器的转速追踪电路，其特征在于：所述第一运算放大器（U1A）为双电源运算放大器，电连接的电源正电压和负电压均为15V。

3.根据权利要求2所述一种应用于变频器的转速追踪电路，其特征在于：所述放大调整电路还包括第十电阻（R10）、第一电容（C1）、第九电阻（R9）和第二电容（C2）；

所述第十电阻（R10）和第一电容（C1）并联，一端电连接所述第一运算放大器（U1A）的反相输入端，另一端电连接所述第一运算放大器（U1A）的输出端；

所述第九电阻（R9）和第二电容（C2）并联，一端电连接所述第一运算放大器（U1A）的同相输入端，另一端接地。

4.根据权利要求1所述一种应用于变频器的转速追踪电路，其特征在于：所述二级放大电路还包括第十一电阻（R11）、第十二电阻（R12）、第十三电阻（R13）和第十四电阻（R14）；

所述第一运算放大器（U1A）的输出端通过所述第十二电阻（R12）连接所述第二运算放大器（U1B）的反向输入端；

所述第十三电阻（R13）一端电连接所述第二运算放大器（U1B）的同相输入端，另一端接地；

所述第十四电阻（R14）一端电连接所述第二运算放大器（U1B）的输出端，另一端接地；

所述第十一电阻（R11）一端电连接所述第二运算放大器（U1B）的反向输入端，另一端电连接所述第二运算放大器（U1B）的输出端。

5.根据权利要求1所述一种应用于变频器的转速追踪电路，其特征在于：所述过零比较器（U2A）为单电源运算放大器或双源运算放大器。

6.根据权利要求5所述一种应用于变频器的转速追踪电路，其特征在于：所述过零比较器（U2A）的正极电源引脚电连接+15V电源，负极电源引脚接地。

7.根据权利要求6所述一种应用于变频器的转速追踪电路，其特征在于：所述波形调整电路还包括第三电容（C3）、第十五电阻（R15）、第十六电阻（R16）、第十七电阻（R17）和第十八电阻（R18）；

所述第十五电阻（R15）串联在所述波形调整电路的输入端；

所述过零比较器（U2A）的输出端通过所述第十八电阻（R18）电连接数字电路电源（VDD）；

所述过零比较器（U2A）的输出端通过所述第十七电阻（R17）连接同相输入端；

所述过零比较器（U2A）的反向输入端和同相输入端之间通过串联的所述第三电容（C3）和所述第十六电阻（R16）连接，所述第三电容（C3）和所述第十六电阻（R16）之间的连接节点接地。

8.根据权利要求1所述一种应用于变频器的转速追踪电路，其特征在于：所述二级放大电路的输出电压相位和所述采样电路的输入电压的相间电压相位一致。

9.根据权利要求1所述一种应用于变频器的转速追踪电路，其特征在于：所述脉冲信号为方波信号。

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