一种采用双pwm控制的风机变频调速系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种采用双PWM控制的风机变频调速系统。该系统采用单片机为控制核心构成SPWM控制电路，变频主电路采用交-直-交三相电压源型变频器结构，使用双PWM控制。PWM整流部分采用滞环电流比较的直接电流控制方法，利用MC1496提高功率因数，逆变器部分采用基于SA4828的控制电路产生SPWM波，控制6个IGBT的通断，实现对异步电动机的VVVF调速。本系统能够解决风机、水泵类负载在应用中多数时间处于欠载状态，运转效率低的问题，能有效提高功率因数，达到节能的目的。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及风机变频节能调速系统，尤其涉及一种采用双PWM控制的风机变 频调速系统。 -种采用双PWM控制的风机变频调速系统
【背景技术】
[0002] 异步电机的变频调速在电力拖动领域的应用具有重要的意义。厂矿约70 %的电费 消耗在风机、泵类等负载上，其运转效率平均只有20%?50%。因此，提高此类负载的运转 效率是势在必行的。
[0003] 三相交流异步电动机结构简单、坚固，易于维护，自19世纪80年代发明以来，就被 广泛应用。然而，在调速方面，它长期处于"低能儿"的状态。随着现代电子技术的飞速发 展，变频器在各个领域得到普遍应用，其优点主要有：①提高效率；②降低产品的重量及体 积；③实现软启动；④节约电能。
[0004] 风机在实际应用中多数时间处于欠载状态，运转效率低。鉴于直接对交流电机的 调速难于实现，传统上利用挡风板或开/停机调节风量，但大电机工作在工频状态下时，频 繁开/停机会引起很大的电力冲击，引起电能的损耗。因此，利用变频器控制风机，通过对 风机的变频调速，提高运行效率是比较科学的方法，当电机以额定转速的80%运行时，理论 上其消耗的功率为额定功率的（80% )3,因为转轴的速出功率与转速3次方成正比，同时也 可以实现闭环恒压控制节能效率会进一步提高。
[0005] PWM控制是交流调速系统的控制核心，任何控制算法的最终实现几乎都是以各种 PWM控制方式完成的。目前已经提出并得到实际应用的PWM控制方案就不下十几种，关于 PWM控制技术的文章在很多著名的电力电子国际会议上，如PESC，IEC0N，EPE年会上已形成 专题。尤其是微处理器应用于PWM技术并使之数字化以后，花样是不断翻新，从最初追求电 压波形的正弦，到电流波形的正弦，再到磁通的正弦；从效率最优，转矩脉动最少，再到消除 噪音等，PWM控制技术的发展经历了一个不断创新和不断完善的过程。到目前为止，还有新 的方案不断提出，进一步证明这项技术的研究方兴未艾。
【发明内容】
[0006] 本实用新型旨在设计一种基于双PWM控制的风机节能变频调速系统。采用Intel 公司的AT89C51为核心控制器构成SPWM控制电路，三相变频器电路采用交-直-交电压源 型变频器结构，主要由可控整流环节、滤波环节、逆变环节、检测环节及控制回路组成，三相 交流电经可控整流电路，整流输出经中间环节大电容滤波，获得电压脉动很小的直流电压， 逆变部分通过功率器件的导通和关断，输出6阶梯交流波。主电路中整流和逆变均采用全 控器件IGBT，采用双PWM控制，PWM整流可以使功率因数接近于1，同时可以使能量回馈给 电网。
[0007] 本实用新型涉及一种采用双PWM控制的风机变频调速系统，其特征在于，含有：变 频主电路，滞环电流比较的直接电流控制和控制器AT89C51三部分，其中，
[0008] 变频主电路：电网侧接整流环节1，1接滤波环节2, 2接逆变环节3, 3接电机3? Μ ；
[0009] 滞环电流比较的直接电流控制部分：该部分分别通过同步电路和ia、ib采样电路 连接电网侧，同时与滤波环节2相连，与光耦隔离电路相连；
[0010] 控制器AT89C51利用SA4828产生控制信号，通过光耦隔离电路分别送整流环节1 和接逆变环节3,接收故障诊断电路的信息，通过通信接口连接键盘和显示。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是采用双PWM控制的风机变频调速系统图。
[0012] 图2是直接电流控制系统结构图。
[0013] 图3是基于SA4828的控制系统
【具体实施方式】
[0014] 本实用新型所依据的变频调速系统如图1所示，该系统采用单片机为控制核心构 成SPWM控制电路，变频主电路采用交-直-交三相电压源型变频器结构，使用双PWM控制。 PWM整流部分采用滞环电流比较的直接电流控制方法，利用MC1496提高功率因数，逆变器 部分采用基于SA4828的控制电路产生SPWM波，控制6个IGBT的通断，实现对异步电动机 的VVVF调速。
[0015] 对整流部分，采用PWM控制，利用图2所示的一种最常用的采用电流滞环比较方式 实现直接电流控制。该控制系统采用双闭环控制，其外环是直流电压控制环，内环是交流电 流控制环。外环PI调节器的输出为直流电流信号i d，id分别乘以和a、b、c三相相电压同 相位的正弦信号，得倒三相交流电流的正弦指令信号/X和C。显然，^和（分别和各 自的电源电压同相位，其幅值与反映负载电流大小的直流信号id成正比。该指令信号和实 际交流电流信号比较后，通过滞环对各开关器件进行控制，便可使实际交流输入电流跟踪 指令值，其跟踪误差在滞环环宽决定的范围内。
[0016] 图3是基于SA4828的控制系统，首先由键盘输入给定的转速nQ(r/min)，单片机 把它换算成变频器将要输出的频率和电压的控制字，写入到SA4828的控制寄存器，启动 SA4828。从RT?BB的6个引脚输出相应频率和电压的SPWM控制信号，经驱动电路隔离后， 分别控制智能功率模块IPM的6个IGBT的导通与关断，最后在三个输出端上产生对称的三 相SPWM电压，以驱动交流电动机运转，实现对电机的变频调速。
[0017] 采用开环U/F，低频电压补偿的控制方式。IPM的故障检测信号接到SA4828的SET TRIP端，一旦IPM发生过流、过热、短路和欠压等情况，将立即切断SA4828的6路输出信号， 使IPM得以保护。
【权利要求】
1. 一种采用双PWM控制的风机变频调速系统，其特征在于，含有：变频主电路，滞环电 流比较的直接电流控制和控制器AT89C51三部分，其中， 变频主电路：电网侧接整流环节（1)，整流环节（1)接滤波环节（2)，滤波环节（2)接逆 变环节（3)，逆变环节（3)接电机（3?M); 滞环电流比较的直接电流控制部分：该部分分别通过同步电路和ia、ib采样电路连接 电网侧，同时与滤波环节（2)相连，与光耦隔离电路相连； 控制器AT89C51利用SA4828产生控制信号，通过光耦隔离电路分别送整流环节（1)和 逆变环节（3)，接收故障诊断电路的信息，通过通信接口连接键盘和显示。
【文档编号】H02J3/38GK203911836SQ201420312529
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】贾晓芬, 赵佰亭, 张邦泽, 杨芝权, 黄贤波 申请人:安徽理工大学