專利名稱：一種變頻電路及一種工業(yè)環(huán)保空調(diào)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種新型工業(yè)環(huán)?？照{(diào)控制器，應用于工業(yè)空調(diào)控 制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
工業(yè)環(huán)保空調(diào)是一種非壓縮機制冷的空調(diào)。其采用一只大功率風 機進行送風，并使空氣在進入到室內(nèi)之前先經(jīng)過被水浸濕的水簾，通 過水汽蒸發(fā)吸熱來冷卻空氣，達到降溫的目的。因為其降溫過程完全 是一種物理反應，而且沒有任何污染物質(zhì)的排放，所以是一種非常環(huán) 保的降溫系統(tǒng)。
目前市場上用到的工業(yè)環(huán)?？照{(diào)控制器大多為不調(diào)速系統(tǒng)，即開 啟后的運行轉(zhuǎn)速就是風機的最高轉(zhuǎn)速，無法進行調(diào)節(jié)，這樣用戶使用
起來就會有很多不方便之處；現(xiàn)在也有小部分控制器采用晶閘管進行 降壓調(diào)速。這種調(diào)速方式的缺點在于，調(diào)速過程中電壓與運行頻率的 比例不恒定，電機運行滑差大，會導致電機效率降低，發(fā)熱增大，低 速噪音大，對電網(wǎng)污染嚴重等后果。
本系統(tǒng)采用變頻控制技術(shù)，有效解決了以上缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過運用高運算速度的DSP數(shù)字信號處理器和 高性能的單片機，結(jié)合變頻運算法則，實現(xiàn)對三相電機的變頻調(diào)速； 采用串行通訊技術(shù)，使用戶能直觀、安全、可靠的通過液晶顯示板對 控制系統(tǒng)進行較遠距離的設(shè)置。
本發(fā)明適用于對工業(yè)環(huán)?？照{(diào)的控制。其主要包括主控板和顯示
面板兩部分。其中，主控板以美國MICROCHIP公司的數(shù)字信號處理 芯片dsPIC30F2010為核心，包括交流輸入接口、整流濾波電路、逆 變電路、開關(guān)電源電路、水位開關(guān)信號接口電路、串行通訊接口電路、 故障檢測電路、相關(guān)外圍元件(如進水閥、水泵、排水閥、風擺電機 等)驅(qū)動電路等部分；顯示面板以美國ATMEL公司的AT89S51單片 機為核心，包括按鍵檢測電路、液晶顯示電路、通訊接口電路、故障 指示電路、自動清洗周期設(shè)定電路、最高運行頻率設(shè)定電路等部分。
主控板的工作原理框圖如附圖1所示；
顯示板的工作原理框圖如附圖2所示；
主控板的軟件設(shè)計流程如附圖12所示；
顯示板的軟件設(shè)計流程如附圖13所示。
本發(fā)明優(yōu)于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)之處在于
1、 調(diào)速性能非常好。因為采用的是變頻技術(shù)，電機在不同的轉(zhuǎn) 速下基本上有一個相對穩(wěn)定的壓/頻比值，這樣就使得電機的滑差不會 太大，運行時損耗相當小，轉(zhuǎn)換效率高。而且，電機能從0到最高速 度連續(xù)平滑可調(diào)，這是傳統(tǒng)的晶閘管調(diào)速所達不到的。
2、 最大運行頻率可編程。 一般情況下電4幾最大運行頻率為50HZ, 最高轉(zhuǎn)速也就是電機的額定轉(zhuǎn)速。但是，本發(fā)明設(shè)計了一個最高運行 頻率設(shè)置電路，用戶可以根據(jù)不同的需求，將最高運行頻率最大設(shè)置 到60HZ。這樣，可以提高電機的最大轉(zhuǎn)速，而這一點也是傳統(tǒng)的晶 閘管調(diào)速所不可能做到的。
3、 節(jié)能效果更加明顯。因為電機的運行頻率可以很方便和隨意 的設(shè)定，能給用戶更多的選擇，所以在不需要電機以最高轉(zhuǎn)速運行的 時候可以適當降低電機轉(zhuǎn)速，也就可以節(jié)能。并且，因為整個系統(tǒng)的 運行效率比較高，電機本身的發(fā)熱量也小，整體系統(tǒng)自身的耗能小， 所以此系統(tǒng)本身就是一節(jié)能產(chǎn)品。
4、 通訊更加穩(wěn)定、可靠。本系統(tǒng)采用了串行通訊技術(shù)，通訊線 路只需四根，使用起來非常靈巧、方便。而且，通訊電源為隔離的開關(guān)電源，加上軟件里的抗干擾處理，使其有更高的安全性和可靠性。
5、智能型故障檢測、保護功能。本系統(tǒng)設(shè)計了可靠的過壓/欠壓
保護、缺相保護、過流保護、水位開關(guān)故障保護等保護功能，并能通 過顯示板直觀的顯示出來，既提高了系統(tǒng)的可靠性，也為專業(yè)人員進 行檢修提供了很大的方便。


附圖1是主控板的工作原理框附圖2是顯示面板的工作原理框附圖3是整流濾波電路工作原理附圖4是逆變電路工作原理附圖5是開關(guān)電源電路工作原理附圖6是與顯示板連接的串行通訊電路工作原理附圖7是水位傳感器電路工作原理附圖8是外圍元件驅(qū)動電路工作原理附圖9是缺相故障檢測電路工作原理附圖10是過、欠壓故障檢測電路工作原理附圖11是顯示板液晶顯示電路工作原理附圖12是主控板軟件設(shè)計流程附圖13是顯示板軟件設(shè)計流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施作進一步詳細的描述。
1、 參見附圖3,整流濾波電路(1):交流市電通過J3接口進入控制 器，經(jīng)過C28電容的濾波后被整流橋B1整流成直流電源。繼電器 Kl和功率電阻R44可以阻止系統(tǒng)剛上電時因為儲能電容C33為空 而導致的大電流充電。正常情況下，整流后P與N之間為一 300V 左右的直流電壓。
2、 參見附圖4,逆變電路(4):逆變電路的作用是將整流電路整出的直流逆變成三相交流電供風機工作。T1 T6為中央處理器 dsPIC30F2010經(jīng)過運算送出的變頻控制信號，而變頻模塊將其轉(zhuǎn)換 成等效的三相正弦電源信號，通過輸出接口 V_W1、 V_V1、 V—Ul 輸送給三相電機。這樣，通過改變T1 T6六路脈沖信號的頻率和占 空比就能實現(xiàn)對電機的變頻調(diào)速。
3、 參見附圖5,開關(guān)電源電路(2):開關(guān)電源電路采用PI公司的TOP 系列專用開關(guān)電源模塊作為振蕩源，通過高頻變壓器輸出二路.15 V 直流電源+E0和+El,而+El通過U5線性穩(wěn)壓才莫塊7805轉(zhuǎn)換成5V 直流電源+E2。其中+El和+E2為主控々反用控制電源，+E0為顯示 板用控制電源。相互隔離的電源設(shè)計目的是減少串行通訊時的干 擾，并且+E0的負極并不是火線地，這樣能使用戶在使用顯示面板 時更加安全。
4、 參見附圖6，與顯示板的串行通訊接口電路(3):因為顯示面板與 主控板控制電源相互隔離，所以通訊時采用了光藕N6和N7進行 隔離和轉(zhuǎn)換，非門電路N2可以對接收到的信號進行濾波和整型， 然后送入中央處理器，更加可靠。
5、 參見附圖7，水位傳感器電路(6):水位開關(guān)J7內(nèi)部集成了四個 干簧管開關(guān)，通過判斷開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)來確定水位位置。光藕N14 可以將水位開關(guān)的+EO電源轉(zhuǎn)換為+E2電源，中央處理單元通過判 斷A、 B、 C、 D處的信號即能得知水位開關(guān)的狀態(tài)，從而判斷出水 位。使用光藕隔離后，既能提高檢測的抗干擾能力，又能使引出的 電源被隔離，增強安全性。
6、 參見附圖8,外圍元件驅(qū)動電路(7):外圍元件驅(qū)動采用雙向晶閘 管作為功率器件，能實現(xiàn)無觸點開關(guān)，既安全，又能減少電子輻射。 Nl為達林頓管門陣列，既可以對驅(qū)動信號進行整型，又可以增強 驅(qū)動能力。R卜R4為壓敏電阻，可以防止晶閘管開關(guān)時產(chǎn)生的瞬間 高壓損壞驅(qū)動電路。
7、 參見附圖9，缺相故障檢測電路(8):缺相故障檢測電路巧妙的運 用一片運算放大器LM324就實現(xiàn)了對電機三相是否缺相的判斷。如果電機三相都有電流流過，則I_W、 I_V、 I_U處都會有脈沖電 壓信號，其經(jīng)過LM324運放放大后分別通過D23、 D24、 D25三只 二極管對C53、 C54、 C55電容進行快速充電，而這三只電容放電 只能分別通過R71、 R72、 R73電阻慢速進行。這樣，電容的充電 速度大于放電速度，其兩端便會持續(xù)一個比較高的電壓，也會促使 LM324的12腳電壓高于13腳，14腳輸出QX信號就為高電平； 如有任意一相缺相(比如I_W)，電容C53就會因為沒有充電過程 而恒定為低電壓，也就會將LM324的12腳電壓拉低來，導致14 腳QX輸出為低電平。而中央控制單元只需才企測LM324的14腳的 電平信號就能判斷出是否有缺相故障，非常節(jié)省資源。
8、 參見附圖10,過、欠壓故障檢測電路(9):本設(shè)計采用了一片U2 比較器LM393就實現(xiàn)了對過壓和欠壓故障的檢測。當欠壓發(fā)生時， U2B的3腳電壓高于其2腳電壓，比較器1腳QY輸出高電平，因 此GQY處電平為高；當過壓發(fā)生時，比較器U2A的5腳電壓高于 其6腳電壓，比較器7腳GY輸出高電平，因此GQY處電平為高。 所以，當有欠壓或者過壓發(fā)生時，GQY處都會是高電平，而正常 的話為低。中央處理單元只要通過對GQY引腳處的電平的判斷就 能得知系統(tǒng)是否產(chǎn)生了過壓/欠壓故障，十分簡單方便。
9、 參見附圖11，液晶顯示電路(16):液晶LCD的顯示采用專用的液晶 驅(qū)動芯片HT1621B作為驅(qū)動，其上顯示系統(tǒng)當前的工作狀態(tài)和用 戶的設(shè)置信息。
權(quán)利要求1、采用專用的IPM逆變模塊完成直流-交流逆變過程(4)，無需其他驅(qū)動元件，簡單可靠。
2、 用簡單的運算放大器電路進行缺相故障檢測(8),電機的任何 一相斷路時都能進行保護，提升了系統(tǒng)運行的安全性。
3、 穩(wěn)定的開關(guān)電源電路(2)保證了系統(tǒng)的工作電源的供給。
4、 采用光藕器件隔離的串行通訊電路(3)，既能4呆障人機對話過 程的安全，又能提高通訊系統(tǒng)的抗干擾能力。
5、 采用雙電源系統(tǒng)和光藕隔離的水位傳感器電路(6),能既安全， 又準確的檢測出當前的水位情況。
專利摘要本實用新型涉及一種變頻電路及一種工業(yè)環(huán)保空調(diào)控制器，屬于一種新型工業(yè)環(huán)?？刂破鳌１究刂破靼ㄖ骺匕搴惋@示板，其特征在于中央控制器連接逆變電路、故障檢測電路、水位傳感器電路、串行通訊接口電路和過/欠壓故障檢測電路。這種新型環(huán)保工業(yè)環(huán)保控制器，具有簡單、可靠、安全、抗干擾能力強等優(yōu)點；利用變頻控制技術(shù)，具有較好的調(diào)速性能和較寬泛的運行頻率范圍。
文檔編號F24F11/00GK201181908SQ200720112420
公開日2009年1月14日 申請日期2007年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日
發(fā)明者鄧大海 申請人:鄧大海