專利名稱：電源變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型給出的是一種簡單可靠且不用微機控制的交流變頻調(diào)速器——SPWM電源變頻器。
現(xiàn)有技術(shù)，即它的交流調(diào)速方法采用SPWM方案，故它具有變速范圍、動態(tài)響應(yīng)、工作效率、精度要求、包括使用方便等功能均優(yōu)于調(diào)壓調(diào)速、串電阻調(diào)速、串級調(diào)速和電磁離合器調(diào)速的功能，然而它由于是采用微機控制，所以帶來了一次投資高、維護(hù)復(fù)雜等問題，使其推廣應(yīng)用受到了一定的影響。
本實用新型的目的在于針對上述存在的問題，提出一種不用微機控制的SPWM電源變頻器，從而使其具有簡單、可靠、經(jīng)濟，且易于維護(hù)、推廣應(yīng)用等功能。
本實用新型的技術(shù)解決方案主要由主電路、控制電路二大部分組成的SPWM電源變頻器，其特征是主電路由整流器、LC濾波電路以及有六個帶輔助網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)電路構(gòu)成的電壓型逆變器組成，每一個帶輔助網(wǎng)絡(luò)開關(guān)電路都是由一只大功率晶體三極管和帶極性的R、C電路組成，并且每只大功率晶體三極管的發(fā)射級串接一只快速二極管D，起抗干擾的作用；控制電路是由一片LSlC的專用芯片(HEF4752V)和六個施密特觸發(fā)器CD40106B組成的振蕩器以及六個與非門電路(74LSoo)組成，在主、控電路之間設(shè)有六個兼作接口的驅(qū)動電路QD1－6，其接口是采用光電耦合，電氣上是完全隔離的，并且每個驅(qū)動電路都有獨立的直流電源1－6以適應(yīng)對大功率晶體三極管驅(qū)動的直接耦合的電平轉(zhuǎn)換要求和防串?dāng)_要求。使用一片LSlC的專用芯片加以數(shù)塊門電路組成PWM信號發(fā)生器，該信號發(fā)生器的核心是一片封裝在標(biāo)準(zhǔn)雙排28腳外殼中的大規(guī)模集成電路(LSIC)HEF4752V，是國外為正弦脈寬調(diào)制SPWM設(shè)計、用LOCMOS技術(shù)制造的。它能根據(jù)需要產(chǎn)生三對相應(yīng)的互補PWM波形，去驅(qū)動由6個開關(guān)元件組成的逆變橋，以產(chǎn)生對稱的三相輸出。由于采用全數(shù)字化電路，該PWM信號的重復(fù)頻率(可人為選擇)始終保持逆變器輸出頻率fou大的嚴(yán)格整數(shù)倍，這就維護(hù)了三相平衡，使電動機損耗較低。電路中HEF4752V處于GTR驅(qū)動狀態(tài)；四個時鐘輸入固定三個，均由六個施密特觸發(fā)器CD40106B組成的振蕩器產(chǎn)生相應(yīng)頻率，再由六個與非門電路74LSoo整形得到。其中電壓控制時鐘VCT定為fvc大＝6720×fe(電動機額定工作頻率)；參照時鐘RCT由逆變器最大開關(guān)頻率fs(max)決定，在綜合考慮輸出正弦波形和開關(guān)損耗兩方面要求下定fs(max)，本電路取fs(max)＝1000Hz；為了簡便、經(jīng)濟，取輸出推遲時鐘OCT等于RCT，同時置開關(guān)量輸入K＝“1”(正邏輯)以得到較大的互補間隔，這么做是為了降低對主開關(guān)元件的要求，同時也提高了安全系數(shù)。本信號發(fā)生器唯一外來的調(diào)節(jié)信號Ugd經(jīng)一片國產(chǎn)簡易壓控振蕩器芯片5GVFC32轉(zhuǎn)換成0～150KHz可調(diào)時鐘脈沖，經(jīng)與非門74LSoo整形后輸入HEF4752V作為頻率控制時鐘FCT。這樣，當(dāng)Ugd從0～15V變化時，HEF4752V能輸出相應(yīng)的六路PWM波，經(jīng)光電耦合器耦合到主電路，最終在主回路逆變橋上輸出，輸出頻率fou大＝0～fe的，輸出電壓、Uou大／fou大＝常數(shù)的三相正弦波，如其工作特性所示(附圖2)。主電路采用GTR作開關(guān)元件。這里逆變橋上每個GTR均有一個并聯(lián)的、帶極性的RC輔助網(wǎng)絡(luò)作為GTR的關(guān)斷損耗吸收網(wǎng)絡(luò)；并一個(實際電路中因耐壓等級緣故是用兩個串的)續(xù)流二極管以提供一個保持負(fù)載電流同方向流動的通路；每個GTR下均串一個二極管D，這是防止六路驅(qū)動之間的串?dāng)_的關(guān)鍵，且能增強GTR的耐反壓能力。主回路逆變橋除了上述輔助網(wǎng)絡(luò)提供的保護(hù)之外，各驅(qū)動電路之間的隔離是個關(guān)鍵！這里六個驅(qū)動電路分別采用六個彼此獨立的直流穩(wěn)壓電源(1－6)為工作電源。這不僅僅從電平角度來考慮的，更重要的是防止各路信號的串?dāng)_而設(shè)置的。實驗證明不采取該措施系統(tǒng)就無法工作。
主回路逆變橋中輔助網(wǎng)絡(luò)的二極管必須是快速二極管；尤其是續(xù)流管，對其反向恢復(fù)時間tR必須有嚴(yán)格限制，否則會毀壞跟其互補的GTR。
驅(qū)動電路中設(shè)有常規(guī)加速電路由C1、R6和D2組成。
附

圖1是本實用新型的電路原理圖。
附圖2是本實用新型系統(tǒng)的工作特性示意圖。
當(dāng)輸出小于額定值時，Uou大／fou大＝常數(shù)，輸出為正弦波，fe在設(shè)計時確定，一般取電機額定值，即fe＝50Hz，Ue＝380V，增大控制電壓信號Ugdn使fou大＞fe(額定頻率)時，Uou大不再增大，此時輸出正弦波開始變“胖”，高次諧波增多，繼增大fou大使輸出波形變成方波。
經(jīng)實際應(yīng)用，輸出特性達(dá)到日本富七公司采用16位微機控制的FVR－G2系列變頻器的指標(biāo)。作過這樣的一個主電路疲勞試驗，在主電路中的某對互補開關(guān)電路完全燒毀時，該控制電路仍完好無損。SPWM電源變頻器具有成本低、簡單可靠、使用方便，易于維護(hù)等優(yōu)點。
附圖中的T1－6是大功率晶體三極管GTR，D是快速二極管，R是電阻，C是電容，QD1－4是驅(qū)動電路，CD40106B和74LSoo為門電路、Go111是光電耦合器，1－6是直流電源。
權(quán)利要求1.一種主要由主電路、控制電路二大部分組成的SpWM電源變頻器，其特征是主電路由整流器、LC濾波電路以及有六個帶輔助網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)電路構(gòu)成的電壓型逆變器組成，每一個帶輔助網(wǎng)絡(luò)開關(guān)電路都是由一只大功率晶體三極管和帶極性的R、C電路組成，并且每只大功率晶體三極管的發(fā)射級串接一只快速二極管D，起抗干擾的作用；控制電路是由一片LSIC的專用芯片(HEF4752V)和六個施密特觸發(fā)器CD40106B組成的振蕩器以及六個與非門電路(74LSoo)組成，在主、控電路之間設(shè)有六個兼作接口的驅(qū)動電路QD1-6，其接口是采用光電耦合，電氣上是完全隔離的，并且每個驅(qū)動電路都有獨立的直流電源1-6，以適應(yīng)對大功率晶體三極管驅(qū)動的直接耦合的電平轉(zhuǎn)換要求和防干擾要求。
專利摘要本實用新型給出的是一種簡單，可靠且不用微機控制的交流變頻調(diào)速器-SPWM電源變頻器。它主要由主電路和控制電路二大部分組成，主電路由六個帶輔助網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)電路構(gòu)成的電壓型逆變器，控制電路主要是由一片LSIC的專用芯片(HEF4752V)和六個振蕩器、六個與非門電路組成，主、控電路之間有六個兼作接口的驅(qū)動電路，接口是采用光電耦合并且在電氣上完全隔離。實現(xiàn)任何三相380V交流電動機的無級調(diào)速，節(jié)約效果達(dá)40％，比現(xiàn)有產(chǎn)品價廉。
文檔編號H02M5/293GK2055652SQ89211199
公開日1990年4月4日 申請日期1989年3月14日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月14日
發(fā)明者彭延泰, 吳華仁, 吳建時 申請人:南京化工動力專科學(xué)校