本实用新型涉及球磨机控制用变流器技术领域，特别涉及一种球磨机用直驱式永磁同步电机变流器。
背景技术：
球磨机是一种将物料粉碎的设备，其基本原理是利用旋转力将筒内的钢球提升至一定高度抛落砸向物料，通过钢球与物料之间的相互接触来将物料粉碎。传统球磨机采用异步电机和减速器、齿轮等繁琐的传动机构带动转筒旋转轴进行转动，缺点是驱动系统效率低，传动机构损耗大且维修率高，起动不稳定等。
传统球磨机采用异步电机作为动力，通过减速器、齿轮箱等传动机构带动转筒旋转，对球磨机的控制实际上是通过变流器对三相异步电机控制来实现的，而目前市面上的变流器大部分采用通用变流器，其控制方式对于直驱式永磁同步电机并不适合，无法满足直驱式球磨机的运行需求。
基于以上分析，我公司成立研发小组，经过长期的试验测试和科学研究，设计一种球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，满足直驱式球磨机的运行需求，提高驱动效率，降低传动损耗。
技术实现要素：
本实用新型的目的是，针对现有直驱式永磁同步电机驱动过程中存在的技术问题，设计一种球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，满足直驱式球磨机的运行需求，提高驱动效率，降低传动损耗。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，其特征在于，至少包括：用于实现变流功能的主电路、用于控制变流的主控面板、用于检测变流器运行的监控面板、用于显示变流器运行参数和控制变流器启停的人机交互面板；
所述主电路集成有依次电连接的整流电路、滤波电路和逆变电路；所述主电路与直驱式永磁同步电机电性连接，用于为直驱式永磁同步电机供电；
所述主控面板集成有单片机一、DO数字量输出单元一、PWM脉冲调制模块、DI数字量输入单元一、AD模数转换器、脉冲捕捉模块和CAN通讯接口一，DO数字量输出单元一、PWM脉冲调制模块、DI数字量输入单元一、AD模数转换器、脉冲捕捉模块和CAN通讯接口一与单片机一分别连接；
所述监控面板集成有单片机二、DO数字量输出单元二、DI数字量输入单元二和CAN通讯接口二，DO数字量输出单元二、DI数字量输入单元二和CAN通讯接口二与单片机二分别连接；
所述人机交互面板集成有指示灯、数码显示管、操控开关和控制旋钮；
所述主电路与直驱式永磁同步电机之间的连接电路上设置有模拟信号调理模块，模拟信号调理模块集成有电压检测传感器、电流检测传感器和温度检测传感器，电压检测传感器用于检测经由主电路输送至直驱式永磁同步电机的电压大小，电流检测传感器用于检测经由主电路输送至直驱式永磁同步电机的电压大小，温度检测传感器用于检测主电路及直驱式永磁同步电机的外部温度；
所述直驱式永磁同步电机外围设置有转子位置检测模块，转子位置检测模块中集成有转子位置检测传感器；
所述电压检测传感器、电流检测传感器及温度检测传感器分别通过AD模数转换器和DI数字量输入单元一接入单片机一；
所述转子位置检测传感器通过脉冲捕捉模块接入单片机一；
所述单片机一通过PWM脉冲调制模块接入逆变电路，逆变电路通过DI数字量输入单元一接入单片机一；
所述单片机一通过DO数字量输出单元一分别接入人机交互面板和整流电路；
所述主控面板通过CAN通讯接口一和CAN通讯接口二与主控面板相连接；
所述单片机二通过DO数字量输出单元二分别接入人机交互面板中的指示灯和数码显示管；
所述操控开关和控制旋钮分别通过DI数字量输入单元二接入单片机二；
所述整流电路与滤波电路之间的连接电路上增加有相并联的控制开关KM2和限流充电电阻Ryc。
进一步，所述主控面板与主控面板设置为独立体结构。
进一步，所述逆变电路中集成有功率开关管T1、功率开关管T2、功率开关管T3、功率开关管T4、功率开关管T5和功率开关管T6，功率开关管T1和功率开关管T4串联构成第一相桥臂，功率开关管T3和功率开关管T6串联构成第二相桥臂，功率开关管T2和功率开关管T5串联构成第三相桥臂；逆变电路中靠近滤波电路输出端设置有放电保护相桥臂，放电保护相桥臂由功率开关管Ta和功率开关管Tb串联而成，放电保护相桥臂上设置有与功率开关管Tb相并联的放电保护电阻Rfd。
进一步，所述单片机一为英飞凌XE164芯片。
进一步，所述单片机二为英飞凌XC886芯片。
本实用新型提供了一种球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，与现有技术相比，有益效果在于：
1、本实用新型设计的球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，利用相互配合的整流电路、滤波电路及逆变电路，满足了直驱式永磁同步电机变流需求，实现了对直驱式永磁同步电机正常供电，满足直驱式球磨机的运行需求，提高驱动效率，降低传动损耗。
2、本实用新型设计的球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，在供电电路上增加有模拟信号调理模块和转子位置检测模块，模拟信号调理模块集成有电压检测传感器、电流检测传感器和温度检测传感器，电压检测传感器用于检测经由主电路输送至直驱式永磁同步电机的电压大小，电流检测传感器用于检测经由主电路输送至直驱式永磁同步电机的电压大小，温度检测传感器用于检测主电路及直驱式永磁同步电机的外部温度；直驱式永磁同步电机外围设置有转子位置检测模块，转子位置检测模块中集成有转子位置检测传感器；电压检测传感器、电流检测传感器及温度检测传感器分别通过AD模数转换器和DI数字量输入单元一接入单片机一；转子位置检测传感器通过脉冲捕捉模块接入单片机一；上述设计结构，实现了变流器输送电路上的电压、电流、温度及直驱式永磁同步电机中位置中转子位置的精确检测，将检测的数据反馈至主控面板中的单片机一，通过单片机一发出指令对变流器输电电路进行进一步控制，从而保证变流器的安全运行，进一步保证直驱式永磁同步电机的安全运行。
3、本实用新型设计的球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，主控面板通过CAN通讯接口一和CAN通讯接口二与主控面板相连接；主控面板与主控面板设置为独立体结构；上述设计结构，传统的一体式结构相比，便于装配和拆卸。
4、本实用新型设计的球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，整流电路与滤波电路之间的连接电路上增加有相并联的控制开关KM2和限流充电电阻Ryc；逆变电路中集成有功率开关管T1、功率开关管T2、功率开关管T3、功率开关管T4、功率开关管T5和功率开关管T6，功率开关管T1和功率开关管T4串联构成第一相桥臂，功率开关管T3和功率开关管T6串联构成第二相桥臂，功率开关管T2和功率开关管T5串联构成第三相桥臂；逆变电路中靠近滤波电路输出端设置有放电保护相桥臂，放电保护相桥臂由功率开关管Ta和功率开关管Tb串联而成，放电保护相桥臂上设置有与功率开关管Tb相并联的放电保护电阻Rfd；上述设计结构，利用设计的控制开关KM2和限流充电电阻Ryc，以及放电保护相桥臂和放电保护电阻Rfd，实现了变流过程中的充电稳定性和放电稳定性，保证供电安全，提升了直驱式永磁同步电机的安全等级。
附图说明
图1为本实用新型设计的球磨机用直驱式永磁同步电机变流器的结构示意图。
具体实施方式
参阅附图1对本实用新型做进一步描述。
本实用新型涉及一种球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，其特征在于，至少包括：用于实现变流功能的主电路、用于控制变流的主控面板、用于检测变流器运行的监控面板、用于显示变流器运行参数和控制变流器启停的人机交互面板；
所述主电路集成有依次电连接的整流电路、滤波电路和逆变电路；所述主电路与直驱式永磁同步电机电性连接，用于为直驱式永磁同步电机供电；
所述主控面板集成有单片机一、DO数字量输出单元一、PWM脉冲调制模块、DI数字量输入单元一、AD模数转换器、脉冲捕捉模块和CAN通讯接口一，DO数字量输出单元一、PWM脉冲调制模块、DI数字量输入单元一、AD模数转换器、脉冲捕捉模块和CAN通讯接口一与单片机一分别连接；
所述监控面板集成有单片机二、DO数字量输出单元二、DI数字量输入单元二和CAN通讯接口二，DO数字量输出单元二、DI数字量输入单元二和CAN通讯接口二与单片机二分别连接；
所述人机交互面板集成有指示灯、数码显示管、操控开关和控制旋钮；
所述主电路与直驱式永磁同步电机之间的连接电路上设置有模拟信号调理模块，模拟信号调理模块集成有电压检测传感器、电流检测传感器和温度检测传感器，电压检测传感器用于检测经由主电路输送至直驱式永磁同步电机的电压大小，电流检测传感器用于检测经由主电路输送至直驱式永磁同步电机的电压大小，温度检测传感器用于检测主电路及直驱式永磁同步电机的外部温度；
所述直驱式永磁同步电机外围设置有转子位置检测模块，转子位置检测模块中集成有转子位置检测传感器；
所述电压检测传感器、电流检测传感器及温度检测传感器分别通过AD模数转换器和DI数字量输入单元一接入单片机一；
所述转子位置检测传感器通过脉冲捕捉模块接入单片机一；
所述单片机一通过PWM脉冲调制模块接入逆变电路，逆变电路通过DI数字量输入单元一接入单片机一；
所述单片机一通过DO数字量输出单元一分别接入人机交互面板和整流电路；
所述主控面板通过CAN通讯接口一和CAN通讯接口二与主控面板相连接；
所述单片机二通过DO数字量输出单元二分别接入人机交互面板中的指示灯和数码显示管；
所述操控开关和控制旋钮分别通过DI数字量输入单元二接入单片机二；
所述整流电路与滤波电路之间的连接电路上增加有相并联的控制开关KM2和限流充电电阻Ryc。
作为改进，所述主控面板与主控面板设置为独立体结构。
作为改进，所述逆变电路中集成有功率开关管T1、功率开关管T2、功率开关管T3、功率开关管T4、功率开关管T5和功率开关管T6，功率开关管T1和功率开关管T4串联构成第一相桥臂，功率开关管T3和功率开关管T6串联构成第二相桥臂，功率开关管T2和功率开关管T5串联构成第三相桥臂；逆变电路中靠近滤波电路输出端设置有放电保护相桥臂，放电保护相桥臂由功率开关管Ta和功率开关管Tb串联而成，放电保护相桥臂上设置有与功率开关管Tb相并联的放电保护电阻Rfd。
作为改进，所述单片机一为英飞凌XE164芯片。
作为改进，所述单片机二为英飞凌XC886芯片。
与现有技术相比，本实用新型设计的球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，利用相互配合的整流电路、滤波电路及逆变电路，满足了直驱式永磁同步电机变流需求，实现了对直驱式永磁同步电机正常供电，满足直驱式球磨机的运行需求，提高驱动效率，降低传动损耗。
本实用新型设计的球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，在供电电路上增加有模拟信号调理模块和转子位置检测模块，模拟信号调理模块集成有电压检测传感器、电流检测传感器和温度检测传感器，电压检测传感器用于检测经由主电路输送至直驱式永磁同步电机的电压大小，电流检测传感器用于检测经由主电路输送至直驱式永磁同步电机的电压大小，温度检测传感器用于检测主电路及直驱式永磁同步电机的外部温度；直驱式永磁同步电机外围设置有转子位置检测模块，转子位置检测模块中集成有转子位置检测传感器；电压检测传感器、电流检测传感器及温度检测传感器分别通过AD模数转换器和DI数字量输入单元一接入单片机一；转子位置检测传感器通过脉冲捕捉模块接入单片机一；上述设计结构，实现了变流器输送电路上的电压、电流、温度及直驱式永磁同步电机中位置中转子位置的精确检测，将检测的数据反馈至主控面板中的单片机一，通过单片机一发出指令对变流器输电电路进行进一步控制，从而保证变流器的安全运行，进一步保证直驱式永磁同步电机的安全运行。
本实用新型设计的球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，主控面板通过CAN通讯接口一和CAN通讯接口二与主控面板相连接；主控面板与主控面板设置为独立体结构；上述设计结构，传统的一体式结构相比，便于装配和拆卸。
本实用新型设计的球磨机用直驱式永磁同步电机变流器，整流电路与滤波电路之间的连接电路上增加有相并联的控制开关KM2和限流充电电阻Ryc；逆变电路中集成有功率开关管T1、功率开关管T2、功率开关管T3、功率开关管T4、功率开关管T5和功率开关管T6，功率开关管T1和功率开关管T4串联构成第一相桥臂，功率开关管T3和功率开关管T6串联构成第二相桥臂，功率开关管T2和功率开关管T5串联构成第三相桥臂；逆变电路中靠近滤波电路输出端设置有放电保护相桥臂，放电保护相桥臂由功率开关管Ta和功率开关管Tb串联而成，放电保护相桥臂上设置有与功率开关管Tb相并联的放电保护电阻Rfd；上述设计结构，利用设计的控制开关KM2和限流充电电阻Ryc，以及放电保护相桥臂和放电保护电阻Rfd，实现了变流过程中的充电稳定性和放电稳定性，保证供电安全，提升了直驱式永磁同步电机的安全等级。
本实用新型在使用时，按照图1所示，对涉及的球磨机用直驱式永磁同步电机变流器进行装配，交流电源由AC380V接口接入，经整流电路转换为直流电，随后经滤波电路滤去整流输出电压中的纹波，通过逆变电路将直流电转化为交流电为3相直驱式永磁同步电机供电。
其中，交流输入由电源接口开关KM1控制接通，三相整流桥X1将交流电整流成直流电后通过控制开关KM2控制的限流充电电阻Ryc接入滤波电路，进入直流滤波环节，利用限流充电电阻Ryc可以限制电容C的充电电流。
逆变电路中集成有功率开关管T1、功率开关管T2、功率开关管T3、功率开关管T4、功率开关管T5和功率开关管T6，功率开关管T1和功率开关管T4串联构成第一相桥臂，功率开关管T3和功率开关管T6串联构成第二相桥臂，功率开关管T2和功率开关管T5串联构成第三相桥臂；第一相桥臂、第二相桥臂、和第三相桥臂中对应的点a、点b和点c分别接入直驱式永磁同步电机的3相Y接绕组，逆变电路中靠近滤波电路输出端设置有放电保护相桥臂，放电保护相桥臂由功率开关管Ta和功率开关管Tb串联而成，放电保护相桥臂上设置有与功率开关管Tb相并联的放电保护电阻Rfd，放电保护电阻Rfd用于在电机制动状态情况下可能造成的直流母线电压过高时进行能量释放。
监控面板的作用是接收人机交互面板上的指令，包括通过操控开关、控制旋钮等方式得到的启停指令、速度给定信号，通过DI数字量输入单元二以数字输入的方式发送至单片机二，由单片机二获取，然后通过CAN通讯接口二以CAN通信方式传递给主控面板；另外，主控面板通过CAN通讯接口一以CAN通讯方式发送过来的电机的转速、转子位置、电压、电流等状态信息，由监控面板接收后通过DO数字输出单元二以数字输出的方式输出用于点亮指示灯或者通过数码显示管进行显示。
主控面板的主要作用是利用单片机一中的PWM脉冲调制模块输出PWM脉冲，控制逆变电路中功率开关管的通断。为了输出正确的PWM脉冲信号，单片机一需要根据接收指令和实时信息反馈进行计算给出，因此主控板还集成有：1)DO数字量输出单元一：根据启停指令通过KM1控制通断，根据母线电压，控制KM2投切充限流充电电阻Ryc，并直接在人机交互面板上输出至指示灯；2)AD模数转换器：通过模拟信号调理板实时检测直流母线电压，3相电流a、b及c的电流值，以及电机转子、功率开关管等重要位置的温度；3)脉冲捕捉模块：捕捉电机转子位置检测传感器形成脉冲信号，用于控制功率开关管的换相通断；4)DI数字量输入单元一：针对电流过流、电压过压、功率开关管短路等故障，以光电隔离方式通过DI数字量输入单元一进入单片机。
按照以上描述，即可对本实用新型进行应用。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。