专利名称：智能型通用变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能型通用变频器(IG5)，具体地说是应用于工业 自动化控制和家用电器等行业，进行调频调压的交流电源。
技术背景变频器，又可以称为交流变频调速器是应用矢量控制原理，采用模块化 结构，集合数字技术，计算机技术和现在自动化控制技术于一体的智能型交 流电动机调速装置。变频器是把直流整流成交流的静止装置，但通常包含把 交流逆变成直流，用于鼠笼式电机的速度控制，电机的转速与频率成正比。变频器可以进行调频调压的交流电源，可以一台变频器同时驱动多台电 动机，从而节省设备的投资，变频器通过交流一直流一交流的电源后，驱动 异步电机的，所以利用变频器，驱动电动机的功率因素较高，而不受电动机 功率因素的影响。利用变频器，对交流电动机进行调速控制的交流拖动系统，易实现对电 动机的调速控制，可以实现大范围内的高小连续的调速控制，容易实现电动 机的正反转切换，可以连续高频率的起停运行，可以适应各种环境下工作， 可以一台变频器对多台电动机控制，电源功率因素高，可以组成高性能的控 制系统。如中国专利公开了专利号02206856.2，名称为《变频器》。其与电动 机配套，可控制电动机无级调速。控制电路主要采用3只集成块，频率设定 了 3只电阻，电连接产生三项方波脉冲可变频信号源。调压级用3只集成块， 电压设定用3只电阻，电连接，产生三项方波脉冲可调压信号。两信号源统 一控制便产生三项方波脉冲同步变频调压信号源。通过3套驱动级放大，供 给逆变调速电动机，便可无级调速。该种结构变频器虽然体积较小，无谐波， 但比较复杂。从变频器结构上看，随着对散热器散热要求的不断提高，散热风扇也越 转越快，与此相对应的是风扇所发出的噪音也越来越大。虽然厂商为了降低 噪音不断加大散热风扇的尺寸，追求最佳散热效果和降低风扇转速减少噪音 的两难境地。采用分别控制风扇转速与适合容量尺寸来降低噪音达到散热和
降噪的最佳平衡点。线路板上部件多数釆用电缆线焊接，随着工作时间的推 移，焊接点容易产生不良。变频器壳体小容量、体积大，部件采用螺丝连接， 拆装不方便。 发明内容本实用新型的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种智能型通用变 频器，可对交流电动机实现大范围内的高效连续的调速控制，易实现对电动 机的调速控制及电动机的正反转切换，可连续高频率的起停运行，适应各种 环境下工作，并具有转矩大，精度高，噪声低，功能齐全，运行可靠，操作 简单，维修方便，节约能源等特点。本实用新型的主要解决方案是这样实现的本实用新型主要采用在壳体内设置控制线路板及电源板，控制电路设在 控制线路板及电源板上，控制电路包括整流电路及逆变电路，特征是 所述的电源输入电路输出端连接整流电路的输入端；整流电路输出端连接到滤波电路输入端，所述的滤波电路使电流转换成 直流电；滤波电路的输出端与逆变电路及开关电源电路输入端连接，所述的逆变 电路把直流电转变成交流电源，逆变器的信号由微处理器控制；逆变电路的输出端连接电源输出电路的输入端，所述的电源输出电路是 从逆变电路输出电流到电源输出电路，电源输出电路电流输出电流到电动机；开关电源电路连接微处理器，从滤波电路获得电源，输出电源信号至微 处理器；微处理器输出端分别连接逆变电路和显示和控制输入面板，输入电路 是电流传感器获，控制面板和开关电源。微处理器用来运算和处理信号；所述的显示和输入面板是显示变频器的状态和控制变频器，面板从微处 理器输入信号，再输出信号到微处理器。电源输出电路连接电流传感器，所述的电流传感器从电源输出电路检测 电流大小，进行信号转换，再反馈到中央信号处理器。所述的壳体与散热器卡扣连接。所述的壳体与冷却风扇卡扣连接。所述 的壳体与前盖板卡扣连接。本实用新型与已有技术相比具有以下优点1、功能齐全、体积小巧的无传感矢量控制变频器结构组装方便，多用
卡扣连接，拆装方便，体积小。2、 无传感矢量控制内置无传感矢量控制提供了极好的速度控制和强大 的高转矩作用，在停止时马达参数自整定。3、 运行时可提供接地故障保护运行期间可为输出端子提供接地故障保护功能。4、 冷却风扇控制通过控制冷却风扇，IG5根据运行状态可提供非常安 静的环境。5、 适用于高精度应用场合通过监控变频器内部温度，IG5在温度过高 时可自动改变载波频率；低频时转矩大，防护等级高。6、 用户友好界面4个方向键使能轻松掌握和监控，数码管显示，简单 按键操作即可。7、 使用环境恶劣条件下例如煤炭行业使用时，环境中有腐蚀性粉末(如 碳粉)；控制板容易短路；所以控制电路板的涂层处理，并且加厚涂层，避免空 气潮湿或者灰尘引起印刷线路板板短路。8、 灵活的控制方式上位控制隔离RS485接口，采用标准M0DBUS通 讯规约，可与分散控制系统等上位系统连接，优化协调控制；远程输入输出 控制，内置RS-485通讯，与远程开关量信号相连，支持IG5和其它的设备之间 的远程控制和监控。9、 内置PID控制内置PID功能可根据用户要求进行闭环控制，实现 恒压、恒流运行，PID参数在线可调；能控制流率、油压和温度等等；无需额外的控制器。10、 PNP/NPN输入可进行PNP和NPN输入，因此可使用外部电源；为此，用户的控制器选择更多。11、 多种频率给定方式通过主界面直接给定；由模拟信号(-10 + 10V 或0 20毫安信号)给定；由上位机通过RS485端口给定；多档速度给定， 适合于周期性变化工况；闭环运行时，由内置PID通过计算自动给定；12、 电压自动调整功能变频器根据电压反馈，自动调节输出电压，使其 不受电网电压和负载变化的影响，保护电机免受因长期电压过高而导致的绝 缘损伤或磁密过高而引起的铁芯过度发热。13、 限流功能'.当变频器输出电流超过设定值，变频器将自动限制电流输 出，避免变频器在加减速过程中或因负载突然变化而引起的过流保护，最大
限度减少停机次数。14、 瞬时停电跟踪功能网瞬时停电时，变频器控制电机处于发电状态， 维持减速运转，若电网恢复正常，变频器立即回复至原运行状态。维持时间 与负载大小及惯量有关，风机负载典型值为5s。15、 自诊断功能IG5变频器具有完善的自的诊断能力，在线监控系统 状态。故障发生时，变频器自动采取相应保护措施，并保存故障发生的时间、 原因、故障点及故障时的运行参数，可帮助维护人员迅速找到故障原因，排 除故障。
图l、图2、图3为本实用新型结构分解示意图。图4为本实用新型电路方框原理图。图5为本实用新型开关电源电路元器件连接原理图。
具体实施方式
下面本实用新型将结合附图中的实施例作进一步描述-如图1、图2、图3所示电源逆变器1与铝制散热器2底面使用导热硅脂--白色粘稠物紧密结合 连接，电源逆变器1快速散热，热传导至散热器2底面，增加散热面积从而分 散到散热片上，与铝制散热器2采用螺丝安装。铝制散热器2与壳体8卡扣 连接。冷却风扇3通过冷却风扇转动使热量传输出产品以外，空气对流风道， 进行强制冷冷却。冷却风扇3与壳体8卡扣连接，只需两边卡扣按住并可拿出， 输入输出上盖与壳体8壳体采用卡扣和螺丝连接即可。电容4主要作滤波，6 个电容4布置在散热片侧面，发热量大，产生的热量通过冷却风扇对流风道， 进行强制冷冷却，使产品内部保持工作温度。电流传感器5检测电流大小，反 馈信号给微处理器。在控制线路电源板7上分别设置变频器控制电路及电流 传感器5及电源板接线端子6等。电源板接线端子6可供客户电源连接RST 端子以及电机连接UVW端子，输入和输出线分别从这里连接，接地端子独立连 接。控制线路电源板7有交流输入(3相交流380伏)，有直流电(高达直流 600伏)，控制线路电源板7与铝制散热器2铜柱连接。壳体8采用ABS阻 燃材料制成，侧面开散热窗，印刷电路板产生的热量及时通过该散热窗扩散出 去，客户使用时可增加安全系数。1/0上盖LED状态显示，面板简单操作， 复位/停止以及运行键，参数设定的4个方向键轻松完成整个变频器操作。前盖板与壳体8卡扣连接，轻轻按住两边凹进部分并可拿起，方便电源端子接 线。在壳体8内设置控制线路板及电源板7，控制线路板上主要设有数字信 号处理器及显示和输入面板电路等控制回路部件，属于弱电部件。在电源板 7上设有整流电路、滤波电路、逆变电路、电源输出、开关电源电路及电流 传感器等。上述电路通过导线连接为控制电路。面板通讯连接器可直接连接 远程件,控制端子9:接线端子采用17个，可供客户自由选择接线与选择。 多功能继电器IO输出端子3个。RS485通信端子2个。 如图4所示电源输入电路主要是电源输入端子，压敏电阻组成。输入220V/380V交 流电源，其中含有压敏电阻，用来保护变频器的内部电路，防止冲击电压损 坏变频器。1、电源输入电路输出端连接整流电路的输入端，整流电路主要是 二极管组成，交流电经过二极管以后，变成直流电，再经过电解电容滤波以 后，转换成恒定的直流电。2、整流电路的输出端连接到滤波电路的输入端 滤波电路主要是电解电容组成；从电源输入电路输入电流，使用电解电容器 滤波，使电流装换成恒定的直流电。3、滤波电路输出端连接到逆变电路的输 入端逆变电路主要是电源逆变器和稳压电路组成；逆变电路的输入是从滤 波电路而来；逆变电路的主要作用是把直流电转变成交流电源，逆变器的信 号由微处理器控制。4、逆变电路的输出端连接到电源输出电路的输入端电 源输出电路主要是电源输出端子组成；电源输出电路是从逆变电路输出电流 到电源输出电路，电源输出电路电流输出电流到电动机。5、滤波电路连接开 关电源电路从滤波电路后获得电源；作用是为微处理器提供合适的电源。 其输出信号是5V电源信号到微处理器。6、微处理器的输出端连接逆变电路 及显示和控制输入面板，微处理器输入端连接电流传感器，控制面板和开关 电源。微处理器用来运算和处理信号。7、电源输出电路连接电流传感器电 流传感器从电源输出电路检测电流大小，进行信号转换，再反馈到中央信号 处理器。8、显示和控制输入面板控制输入面板主要是显示变频器的状态和控制变频器。面板从微处理器输入信号，再输出信号到微处理器。如图5所示本实用新型开关电源电路(模块)元器件连接关系如下-1、 电路输入端P1连接电阻R76，电阻R76连接电阻R75，电阻R75连接 到变压器TF1 —次側，电容C51接在R75和信号PDCN之间；2. 电阻R55与电阻R81串联以后与电容C43并联后再与二极管D14的 出端连接，另一端连接到电阻R75;3. 二极管D14的输入端连接到场效应管Q7的漏极和变压器TF1的一次 侧；稳压二极管ZD2和电阻R65并联以后再并联到场效应管Q7的栅极与源极 连接；4. 电阻R74，电阻R73，电阻R56，电阻R58，电阻R82,电阻R60串联 以后一端连接到R75，另一端连接到三极管Q8的集电极，三极管Q8的发射 极直接连接到信号PDCN。5. 电阻R69和电阻R68并联以后连接到场效应管Q7的源极和PDCN之间；6. 场效应管Q7的栅极信号连接电阻R57，电阻R57连接电容C45，电容 C45接到变压器TF1上;7. 三极管Q8的集电极连接到场效应管Q7的栅极，三极管Q8的发射极连 接到信号PDCN上，8. 光电耦合器PC7输出信号的一侧连接到电容C49和三极管Q8的基极， 电容C49的另一侧连接到变压器TF1上，也与场效应管Q7的源极相连接；9. 二极管D16与电阻R59串联， 一端连接到变压器TF1， 一端连接到光 电耦合器PC7的输出端，稳压二极管ZD1和电阻R63串联以后接在光电耦合 器PC7的输出侧两端；10. 变压器的TF1的输出侧引脚经过二极管Dll输出信号P24;电容C38 并联在P24和信号CM之间；11. 变压器TF1的二次侧输出信号经过二极管D12到放大器U5输出信号 P5;电容C39，电容C40和电容C41，电容C42并联在P5和信号CM之间；12. 变压器TF1输出侧接二极管D15, 二极管D15另一侧连接信号N15， 电容C44并联在二极管D13和信号DCN上；13. 变压器TF1输出信号连接二极管D15到输出信号P15, P15信号连接 电阻R61和电阻R62到信号DCN，电容C46连接在信号P15和信号DCN之间；14. 变压器TF1输出信号经过二极管D17并联电容C47连接到电感L2， 电感L2另一端输出3. 3V (P3. 3);15. 电容C48并联在信号P3.3与信号DCN之间。信号反馈是P15连接电 阻R64到光电耦合器PC7输入端；16. 电阻R66连接在信号P3.3和比较器REF1上，电阻R67连接在比较 器REF1的输入端，另一侧连接在电阻R66上，电容C50连接在电阻R66上，
另一端连接在比较器REF1的输出端和光电耦合器PC7的输入端；17.比较器REF1的输入端与信号DCN连接。
权利要求1、一种智能型通用变频器，采用在壳体内设置控制线路板及电源板，控制电路设在控制线路板及电源板上，控制电路包括整流电路及逆变电路，其特征是电源输入电路输出端连接整流电路的输入端；整流电路输出端连接滤波电路输入端，所述的滤波电路使电流转换成直流电；滤波电路输出端与逆变电路及开关电源电路输入端连接，所述的逆变电路把直流电转变成交流电源，逆变器的信号由微处理器控制；逆变电路输出端连接电源输出电路的输入端，所述的电源输出电路是从逆变电路输出电流到电源输出电路，电源输出电路电流输出电流到电动机；开关电源电路连接微处理器，从滤波电路获得电源，输出电源信号至微处理器；微处理器的输出端与逆变电路和显示和控制输入面板连接。微处理器输入端连接电流传感器，控制面板和开关电源。微处理器用来运算和处理信号；所述的显示和输入面板是显示变频器的状态和控制变频器，面板从微处理器输入信号，再输出信号到微处理器。电源输出电路连接电流传感器，所述的电流传感器从电源输出电路检测电流大小，进行信号转换，再反馈到中央信号处理器。
2、 根据权利要求1所述的智能型通用变频器，其特征在于所述的壳体(8) 与散热器(2)卡扣连接。
3、 根据权利要求1所述的智能型通用变频器，其特征在于所述的壳体(8) 与冷却风扇(3)卡扣连接。
4、 根据权利要求1所述的智能型通用变频器，其特征在于所述的壳体(8) 与前盖板卡扣连接。
5、 根据权利要求1所述的智能型通用变频器，其特征在于所述的开关电 源电路元器件连接关系如下(1).电路输入端(Pl)连接电阻(R76)，电阻(R76)连接电阻(R75)， 电阻(R75)连接到变压器(TF1) —次侧，电容(C51)接在(R75)和(PDCN) 之间； (2) .电阻(R55)与电阻(R81)串联后与电容(C43)并联后再与二极 管(D14)的输出端连接，另一端连接到电阻(R75);(3) . 二极管(D14)的输入端连接场效应管(Q7)的漏极和变压器(TF1) 的一次侧；稳压二极管(ZD2)和电阻(R65)并联后再并联到场效应管(Q7) 的栅极与源极连接；(4) .电阻(R74)，电阻(R73)，电阻(R56)，电阻(R58)，电阻(R82)， 电阻(R60)串联后一端连接(R75)，另一端连接三极管(Q8)的集电极，三 极管(Q8)的发射极直接连接到信号(PDCN);(5) .电阻(R69)和电阻(R68)并联以后连接场效应管(Q7)的源极 和信号(PDCN)之间；(6) .场效应管(Q7)的栅极信号连接电阻(R57)，电阻(R57)连接电 容(C45)，电容(C45)接到变压器(TF1)上；(7) .三极管(Q8)的集电极连接到场效应管(Q7)的栅极，三极管(Q8) 的发射极连接到信号(PDCN)上；(8) .光电耦合器(PC7)输出信号的一侧连接到电容(C49)和三极管 (Q8)的基极，电容(C49)的另一侧连接到变压器(TF1)上，也与场效应管(Q7)的源极相连接；(9) .二极管(D16)与电阻(R59)串联， 一端连接到变压器(TF1)， 一端连接到光电耦合器(PC7)的输出端，稳压二极管(ZD1)和电阻(R63) 串联后接在光电耦合器(PC7)的输出侧两端；(10) .变压器的(TF1)的输出侧引脚经过二极管(D11)输出信号(P24); 电容(C38)并联在(P24)和信号(CM)之间；(11) .变压器(TF1)的二次侧输出信号经过二极管(D12)到放大器(U5) 输出信号(P5);电容(C39)，电容(C40)和电容(C41)，电容(C42)并联 在(P5)和信号(CM)之间；(12) .变压器(TF1)输出侧接二极管(D15)， 二极管(D15)另一侧连 接信号(N15)，电容(C44)并联在二极管(D13)和信号(DCN)上；(13) .变压器(TF1)输出信号连接二极管(D15)到输出信号(P15)， (P15)信号连接电阻(R61)和电阻(R62)到信号(DCN)，电容(C46)连接在信号(P15)和信号(DCN)之间；(14) .变压器(TF1)输出信号经过二极管(D17)并联电容(C47)连接到电感(L2)，电感(L2)另一端输出信号(P3.3);(15) .电容(C48)并联在信号(P3.3)与信号(DCN)之间，信号反馈 是(P15)连接电阻(R64)到光电耦合器(PC7)输入端；(16) .电阻(R66)连接在信号(P3.3)和比较器(REF1)上，电阻(R67 ) 连接在比较器(REF1)的输入端，另一侧连接在电阻(R66)上，电容(C50) 连接在电阻(R66)上，另一端连接在比较器(REF1)的输出端和光电耦合器(PC7)的输入端；(17) .比较器(REF1)的输入端与信号(DCN)连接。
专利摘要本实用新型涉及一种智能型通用变频器(IG5)，其控制电路主要采用电源输入电路输入端连接整流电路，整流电路连接滤波电路，滤波电路分别与逆变电路及开关电源电路连接，逆变电路连接电源输出电路，开关电源电路连接微处理器，微处理器分别与逆变电路及显示和控制输入面板连接，电源输出电路连接电流传感器。本实用新型能对交流电动机实现大范围内的高效连续的调速控制，实现对电动机的调速控制及电动机的正反转切换，可连续高频率的起停运行，适应各种环境下工作，并具有转矩大，精度高，噪声低，功能齐全，运行可靠，操作简单，维修方便，节约能源等特点。
文档编号H02M5/44GK201044422SQ20072003686
公开日2008年4月2日 申请日期2007年5月9日 优先权日2007年5月9日
发明者朱云亮, 李星坤 申请人:乐星产电(无锡)有限公司