專利名稱：微機(jī)控制異步機(jī)變頻調(diào)速器的制作方法
微機(jī)控制異步機(jī)變頻調(diào)速器屬變頻調(diào)速控制器。
1986年11月19日公開的專利申請(qǐng)?zhí)枮?5103962的《單片微型計(jì)算機(jī)控制脈寬調(diào)制變頻器》，其脈寬調(diào)制方案是采用一種新型150°導(dǎo)通角矩形波方案，根據(jù)電壓波形分析，其5次諧波量從180°導(dǎo)通角矩形波方案的20%降為5.2%，而7次諧波分量從14.4%降為3.8%。但在采用單極性調(diào)制時(shí)，由于其控制方案中大功率晶體管關(guān)斷時(shí)，輸出點(diǎn)電位的不確定性，使電流波形畸變，得不到好的效果。
本發(fā)明的任務(wù)在于研制一種性能良好，電流波形穩(wěn)定而結(jié)構(gòu)簡單的三相準(zhǔn)正弦波脈寬調(diào)制波發(fā)生器方案，用以控制三相逆變橋輸出接近正弦波的三相電壓以驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
一般微機(jī)控制異步機(jī)變頻調(diào)速器主要由整流電路、濾波電路、三相逆變橋、驅(qū)動(dòng)電路、微型計(jì)算機(jī)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器以及過流保護(hù)電路和顯示電路等所組成。本發(fā)明的主要發(fā)明點(diǎn)在于，采用雙極性150°導(dǎo)通角矩形波脈寬調(diào)制方案，控制三相逆變橋輸出接近正弦波的三相電壓，以驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。此控制方案可用模擬電子電路或微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。
采用本發(fā)明的雙極性150°導(dǎo)通角矩形波脈寬調(diào)制方案的變頻調(diào)速器，能使三相逆變橋的電流輸出波形與理論完全吻合，具有相當(dāng)小的諧波分量，因此電機(jī)的力矩脈動(dòng)小，運(yùn)行平衡，完全滿足頻率從2HZ以上的運(yùn)行范圍。其性能接近正弦波脈寬調(diào)制波。在保證運(yùn)行性能的前提下，可使波形發(fā)生器的結(jié)構(gòu)大大簡化。即使用低擋微型計(jì)算機(jī)來產(chǎn)生波形時(shí)，也可以有足夠的執(zhí)行時(shí)間來完成其他功能，如保護(hù)、調(diào)壓顯示、速度反饋等，可有效地降低變頻器的成本，并提高可靠性。除此之外，還有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)1.因?yàn)槭蔷匦尾ㄝ敵龆揽肯嗯c相之間的相位差來抵消高次諧波，因此為避免上、下橋直通而設(shè)置的導(dǎo)通延時(shí)不會(huì)影響波形失真度。而正弦波脈寬調(diào)制的波形在低頻狀態(tài)工作時(shí)，導(dǎo)通延時(shí)時(shí)間將直接影響波形失真度，增加了調(diào)制的困難，調(diào)試不當(dāng)時(shí)，力矩脈動(dòng)反而大。
2.在大于電機(jī)的額定頻率下工作時(shí)，用本方案可使電壓利用率高，接近于180°方案，而波形卻比180°導(dǎo)通好。
本發(fā)明有如下附圖附

圖1微機(jī)控制異步電機(jī)變頻調(diào)速器原理圖。
附圖2驅(qū)動(dòng)電路圖。
附圖3微機(jī)控制板原理框圖。
附圖4150°矩形波導(dǎo)通時(shí)得到的輸出相電壓波形。
附圖5150°矩形波導(dǎo)通的脈寬調(diào)制波。
附圖1所示的是一般微機(jī)控制變頻調(diào)速器的主電路原理圖，交流電源經(jīng)整流器〔1〕整流并經(jīng)濾波器〔2〕濾波后，得到的直流電壓供給由大功率晶體管組成的三相橋式逆變器〔3〕。微型計(jì)算機(jī)〔6〕根據(jù)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器〔7〕提供的頻率控制信號(hào)直接產(chǎn)生雙極性150°導(dǎo)通的矩形脈寬調(diào)制波送給驅(qū)動(dòng)電路〔4〕，經(jīng)功率放大后，驅(qū)動(dòng)三相橋式逆變器〔3〕的功率晶體管。附圖1中的〔5〕為過流保護(hù)電路，〔8〕為顯示電路，圖中與功率晶體管并聯(lián)的二極管是為電感性負(fù)載提供續(xù)流通路的續(xù)流二極管。
附圖2所示的驅(qū)動(dòng)電路，微機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)光電耦合隔離后作為驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)，經(jīng)兩級(jí)開關(guān)放大后，輸出給大功率晶體管的基極，因?yàn)樯蠘虮鄞蠊β示w管的發(fā)射極e的電位隨工作情況會(huì)變，故上橋臂的驅(qū)動(dòng)電路電源的電壓都單獨(dú)供給。
附圖3的微機(jī)控制板原理框圖屬一般微機(jī)控制應(yīng)用電路，本發(fā)明實(shí)施例主要由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器〔1〕、存儲(chǔ)器〔2〕、顯示器〔3〕、鎖存器〔4〕、微計(jì)算機(jī)〔5〕、控制按鈕〔6〕，倒相延時(shí)電路〔7〕等所組成。
附圖4中的波形為12階梯波。
附圖5為150°矩形波導(dǎo)通的某一相脈寬調(diào)制波，其中150°范圍內(nèi)是導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間不相等的脈寬調(diào)制波，改變導(dǎo)通和截止時(shí)間之比，即可得到要求的輸出電壓。30°范圍內(nèi)的導(dǎo)通和截止時(shí)間相等，在這樣的波形驅(qū)動(dòng)下，逆變橋的輸出電壓為零，表示在30°范圍內(nèi)沒有輸出電壓。
由于本實(shí)施例所采用的雙極性150°導(dǎo)通角短形波脈寬調(diào)制方案，是利用微機(jī)控制的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，因而使得變頻調(diào)速器的控制電路簡單，可采用低擋微型計(jì)算機(jī)直接從輸出口得到PWM波形，不但成本低，且可靠性好。
權(quán)利要求
1.微機(jī)控制異步機(jī)變頻調(diào)速器由整流電路、濾波電路、三相逆變橋、驅(qū)動(dòng)電路、微型計(jì)算機(jī)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、過流保護(hù)電路及顯示電路所組成、其特征在于采用雙極性150°導(dǎo)通角矩形波脈寬調(diào)制方案。
全文摘要
微機(jī)控制異步機(jī)變頻調(diào)速器屬變頻調(diào)速控制器，用于異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，它主要由整流電路，濾波電路，三相逆變橋，驅(qū)動(dòng)電路，微型計(jì)算機(jī)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，過流保護(hù)電路，顯示電路等組成。本控制器的特點(diǎn)是利用微機(jī)和軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙極性150°導(dǎo)通角矩形波脈寬調(diào)制波方案。此方案具有相當(dāng)小的諧波分量，其5次諧波分量從180°導(dǎo)通角矩形波方案的20％降為5.2％，而7次諧波分量從14.4％降為3.8％，因此電機(jī)的力矩脈動(dòng)小，運(yùn)行平穩(wěn)，滿足頻率從2Hz以上的運(yùn)行范圍。
文檔編號(hào)H02P7/00GK1041494SQ8810997
公開日1990年4月18日 申請(qǐng)日期1988年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月27日
發(fā)明者莊心復(fù) 申請(qǐng)人:南京航空學(xué)院