专利名称：一种谐波消除装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于谐波消除领域，具体涉及一种谐波消除装置。
背景技术：
变频调速在电机的控制应用中是十分广泛的，但由于频率信号中存在谐波(例如 5、7、11次谐波等)，从而影响了电机的性能，降低了电机工作地可靠性。自从1973年美国密苏立大学的HasmusWi S. Patel和Richard G. Hoft提出特定消除谐波的脉宽调制(PWM)技术以来，特定谐波消除技术的研究成为热点。
实用新型内容本实用新型为解决现有电机的输入频率信号由于存在谐波从而影响电机性能的技术问题，提供了一种谐波消除装置，该谐波消除装置用于对电机的输入频率信号进行谐波消除处理，从而保证了电机工作地可靠性。本实用新型的技术方案是一种谐波消除装置，包括接受频率信号并将该频率信号转换为数字信号的模数转换模块，信号放大模块，主要由6个IGBT组成的逆变模块，以及接受模数转换模块转换的数字信号，通过计算产生六路时序脉冲信号并将该六路时序脉冲信号经信号放大模块放大后分别控制逆变模块的六个IGBT的通断的控制模块，且所述模数转换模块、控制模块、信号放大模块和逆变模块依次电连接。进一步，所述消除的谐波为5、7、11次谐波。进一步，所述模数转换模块选用A/D转换器，所述控制模块选用单片机，所述信号放大模块选用驱动芯片。进一步，所述A/D转换器采用LTC1606A/D转换器，以及所述单片机采用AT89C51
单片机。进一步，所述LTC1606A/D转换器包括引脚D15-D0、 BUSY > CS > R/ C > BYTE、AGNDl、AGND2 和 Vin，所述 AT89C51 单片机包括引脚 P00-P07、 P10-P17、Ρ20-Ρ27. Β、丽和 INTO，其中引脚 D15-D0 分别与引脚 P00-P07 和 P20-P27 对应相连，引脚Ι ^ 通过非门与INTO相连，引脚BYTE、AGNDl和AGND2分别接地，引脚Vin 用于输入频率信号，引脚δ!通过与门分别与P17和节反相连，引脚R/δ通过同或门分别与 Ρ17和f万相连，引脚P10-P15用于输出六路时序脉冲信号，引脚P16悬空。进一步，所述驱动芯片采用顶2133芯片。进一步，所述IR2133 芯 I',乜拈'JI 脚 、Hm2、KRB、fWl、fWz、LM3、 H01、H02、H03、L01、L02、L03、VS1、VS2 和 VS3，所述逆变模块的 6 个 IGBT 分别为 S1、S2、S3、 S4、S5和S6，其中引脚豆Sfl ,Hffll、m、iH!、fl石和!Ml分别用于接收AT89C51单片机输出的六路时序脉冲信号，引脚HOl通过Rl与SI相连，引脚H02通过R2与S2相连， 引脚H03通过R3与S3相连，引脚LOl通过R4与S4相连，引脚L02通过R5与S5相连，引脚L03通过R6与S6相连，引脚VSU VS2和VS3分别与Si、S2和S3对应相连。本实用新型的优点本实用新型谐波消除装置通过包括接受频率信号并将该频率信号转换为数字信号的模数转换模块，信号放大模块，主要由6个IGBT组成的逆变模块，以及接受模数转换模块转换的数字信号，通过计算产生六路时序脉冲信号并将该六路时序脉冲信号经信号放大模块放大后分别控制逆变模块的六个IGBT的通断的控制模块，且所述模数转换模块、控制模块、信号放大模块和逆变模块依次电连接，使得本实用新型能够消除频率信号中的谐波，从而确保了电机工作地可靠性，而且，本实用新型谐波消除装置结构简单，成本低。
图1为本实用新型谐波消除装置提供的一实施例结构框图。图2为本实用新型谐波消除装置提供的一优选实施例中LTC1606A/D转换器与 AT89C51单片机的电路连接图。图3为本实用新型谐波消除装置提供的一优选实施例中顶2133芯片与逆变模块的电路连接图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。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。图1为本实用新型谐波消除装置提供的一实施例结构框图，如图1所示，谐波消除装置包括依次电连接的模数转换模块1、控制模块2、信号放大模块3和逆变模块4，该逆变模块4主要由6个IGBT组成(图1中未画出，请见图3)，所述模数转换模块1接受频率信号并将该频率信号转换为数字信号，控制模块2接受模数转换模块1转换的数字信号，通过计算产生六路时序脉冲信号(在此需说明的是，在图1和图2中，六路时序脉冲信号简称为六路脉冲)并通过信号放大模块3放大后分别控制逆变模块4的六个IGBT的通断，进而消除数字信号的谐波，从而保证了电机工作地可靠性。上述控制模块2通过计算产生六路时序脉冲信号是指，控制模块2通过进行除法、 乘法及减法运算获得能写入定时器初始化程序的计数初值，实施PWM波形开关时间间隔点的在线实时求解，以完成定时器的定时功能，从而产生六路时序脉冲信号。本实施例中，谐波消除装置消除的谐波主要为5、7、11次谐波，当然还可以消除更高次谐波，如13、17等。以上消除谐波的次数可根据设置开关角的个数N而确定，例如，当设置N=4时，则可消除N-l=3个谐波分量，即令消谐方程组中a5 =a7 =an =0，即消除5、7、11 次谐波；同理当设置N=5，则可消除N-l=4个谐波分量，即消除5、7、11、13次谐波。本实施例中，所述模数转换模块1可选用A/D转换器，所述控制模块2可选用单片机，所述信号放大模块3可选用驱动芯片。作为本实施例的进一步优选方案，所述A/D转换器优选采用LTC1606A/D转换器，所述单片机优选采用AT89C51单片机，且所述驱动芯片优选采用顶2133芯片，下面结合图 2和图3详细描述本优选实施例的技术内容。图2为本实用新型谐波消除装置提供的一优选实施例中LTC1606A/D转换器与 AT89C51单片机的电路连接图，如图2所示，所述LTC1606A/D转换器包括引脚D15-D0、 BUSY > CS > R/ C > BYTE、AGNDl、AGND2 和 Vin，所述 AT89C51 单片机包括引脚 P00-P07、
P10-P17、P20-P27.RD、WR 和 INTO，其中引脚 D15-D0 分别与引脚 P00-P07 和 P20-P27 对
应相连，用于数据传输,引脚Ι Ι 通过非门与INTO相连，用于判断模数转换是否结束(当
进行模数转换时，该引脚It^f输出低电平，而当Ι ^ 产生一上升沿时，表示模数转换结束)，引脚BYTE接地，使得D15-D0按16位并行输出数据，引脚AGNDl和AGND2分别接地，引脚Vin用于输入频率信号，引脚茂通过与门分别与P17和Wf相连，引脚R/δ通过同或门分别与Ρ17和M相连，使得AT89C51单片机通过读写信号来控制LTC1606A/D转换器的启动、读入转换数据，引脚Ρ10-Ρ15用于输出六路时序脉冲信号，引脚Ρ16悬空。从图2中可以得知，所述LTC1606A/D转换器还包括引脚Vdig、Vana, REF、GAP和 DGND,且引脚Vdig、Vana、REF、GAP和DGND均悬空，由于这些引脚是LTC1606A/D转换器的已知引脚，因此在此不做具体介绍。另外，所述AT89C51单片机还包括引脚INTUTUT0.EA /VP、X1、X2、RESET、RXD、TXD、ALE f 禾口 PSEN，其中 INT1、Tl、TO、RXD、TXD、ALE/ 5 禾口 PSEN
均悬空，引脚SI /VP接电源VCC，引脚Xl和X2接由晶振电路(该晶振电路由晶振Z、电容 Cl和电容C2组成)，引脚RESET接有复位电路(该复位电路由复位开关K、电阻Rl和电容C3 组成)，同理，由于引脚 INTU Tl、TO, EA /VP、XI、X2、RESET、RXD、TXD、ALE/ ？禾口 PSEN 是 AT89C51单片机的已知引脚，因此在此不做具体介绍。图3为本实用新型谐波消除装置提供的一优选实施例中顶2133芯片与逆变模块的连接图，如图3所示，所述顶2133芯片包括引脚Iiifi、！Iil , Μ3 , Μ , Μ , Μ 、H01、H02、H03、L01、L02、L03、VS1、VS2 和 VS3，Si、S2、S3、S4、S5、S6 是逆变模块 4 中的六个IGBT功率器件，其控制信号由AT89C51单片机系统产生的六路时序脉冲信号提供，六路时序脉冲经顶2133驱动放大后控制六个IGBT的通断，其中P0. UP0. 3,P0. 5脉冲分别是由 P0. 0、Ρ0· 2、Ρ0. 4脉冲反相后得到的，而Ρ0. 2、Ρ0. 4分别与Ρ0. 0相差相位120° ,240°，上
述六路时序脉冲信号分别通过引脚Hf!、 Μ2、Hffl3、LSfl、LDll、 Μ 输入，以及引脚HOI、Η02、Η03、L01、L02、L03对应输出，并且引脚HOl通过Rl与SI相连，引脚Η02通过 R2与S2相连，引脚Η03通过R3与S3相连，引脚LOl通过R4与S4相连，引脚L02通过R5 与S5相连，引脚L03通过R6与S6相连，引脚VSl、VS2和VS3分别与Si、S2和S3对应相连。从图3中可以得知，所述顶2133芯片还包括引脚PLT - CLR、FAULT、VCC、VBl、 VB2、VB3、SD、ITR1IP、VSS等，其中电源+15V分别通过二极管VDl与VBl相连，通过二极管 VD2与VB2相连，以及通过二极管VD3与VB3相连，引脚VBl和VSl之间接有电容C5，引脚 VB2和VS2之间接有电容C6，引脚VB3和VS3之间接有电容C7，电源+15V还经电阻R9、发光二极管VD4后与引脚ΜΜ 相连，当电路发生过电流或欠电压等故障时，该发光二极管 VD4则导通而发光，也可将发光二极管VD4视为故障信号显示灯。电源+15V通过开关Kl与引脚SD相连，以及电源+15V通过开关Κ2与引脚PLT - CLR相连，即当按下开关Kl时可以
使引脚SD端输入一高电平，强制关闭顶2133芯片输出；当按下开关Κ2时使 端输入一高电平，清除顶2133芯片的故障锁存，引脚ITRIP还依次通过二极管VD5、电阻R8和电阻 R7接地，该电阻R7为逆变器直流侧的电流检测电阻，它可将电流I转换为电压信号Vs，并送入顶2133芯片的过电流信号输入ITRIP端，如电流I过大，IR2133将关闭其六路脉冲信号驱动输出，引脚VCC和VSS均接电源+15V。本实施例中，由于A/D转换器优选采用LTC1606A/D转换器，单片机优选采用 AT89C51单片机，且驱动芯片优选采用顶2133芯片，其具体硬件连接如上所述，这样不仅对于电机的输入频率信号进行了很好地谐波消除处理(主要是指5、7、11次谐波)，从而保证了电机工作的可靠性，并且，本实施例谐波消除装置结构简单，成本低，具有很好地经济效应。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种谐波消除装置，其特征在于，包括接受频率信号并将该频率信号转换为数字信号的模数转换模块，信号放大模块，主要由6个IGBT组成的逆变模块，以及接受模数转换模块转换的数字信号，通过计算产生六路时序脉冲信号并将该六路时序脉冲信号经信号放大模块放大后分别控制逆变模块的六个IGBT的通断的控制模块，且所述模数转换模块、控制模块、信号放大模块和逆变模块依次电连接。
2.根据权利要求1所述的谐波消除装置，其特征在于，所述消除的谐波为5、7、11次谐波。
3.根据权利要求1或2所述的谐波消除装置，其特征在于，所述模数转换模块选用A/D 转换器，所述控制模块选用单片机，所述信号放大模块选用驱动芯片。
4.根据权利要求3所述的谐波消除装置，其特征在于，所述A/D转换器采用LTC1606A/ D转换器，以及所述单片机采用AT89C51单片机。
5.根据权利要求4所述的谐波消除装置，其特征在于，所述LTC1606A/D转换器包括引脚 D15-D0、BUSY > CS > R/ C > BYTE、AGNDl、AGND2 和 Vin，所述 AT89C51 单片机包括引脚 P00-P07、P10_P17、P20-P27、 M、If和INTO，其中引脚D15-D0分别与引脚P00-P07和P20-P27对应相连，弓丨脚BTJSY 通过非门与INTO相连，引脚BYTE、AGNDl和AGND2分别接地，引脚Vin用于输入频率信号， 引脚茂通过与门分别与P17和m相连，引脚R/ δ通过同或门分别与P17和m相连，引脚P10-P15用于输出六路时序脉冲信号，引脚P16悬空。
6.根据权利要求4所述的谐波消除装置，其特征在于，所述驱动芯片采用顶2133芯片。
7.根据权利要求6所述的谐波消除装置，其特征在于，所述顶2133芯片包括引脚!!Si!>HM2、Iil、￡lll、Illl、Elll、H01、H02、H03、L01、L02、L03、VSl、VS2 和 VS3，所述逆变模块的6个IGBT分别为S1、S2、S3、S4、S5和S6，其中引脚置511 ,WM、！!H、fiH、!HI、￡1石分别用于接收AT89C51单片机输出的六路时序脉冲信号，引脚HOl通过Rl与 SI相连，引脚H02通过R2与S2相连，引脚H03通过R3与S3相连，引脚LOl通过R4与S4 相连，引脚L02通过R5与S5相连，引脚L03通过R6与S6相连，引脚VSUVS2和VS3分别与S1、S2和S3对应相连。
专利摘要一种谐波消除装置，包括接受频率信号并将该频率信号转换为数字信号的模数转换模块，信号放大模块，主要由6个IGBT组成的逆变模块，以及接受模数转换模块转换的数字信号，通过计算产生六路时序脉冲信号并将该六路时序脉冲信号经信号放大模块放大后分别控制逆变模块的六个IGBT的通断的控制模块，且所述模数转换模块、控制模块、信号放大模块和逆变模块依次电连接。克服了现有电机的输入频率信号由于存在谐波从而影响电机性能的弊端，本实用新型谐波消除装置对电机的输入频率信号进行了谐波消除处理，进而保证了电机工作地可靠性。
文档编号H02J3/01GK201994668SQ20112008789
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者许扬 申请人:比亚迪股份有限公司