专利名称：无传感器矢量控制变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无传感器矢量控制变频器(IS5)，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。
技术背景变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，采用通 用变频器构成变频调速传动系统的主要目的， 一是为了满足提高劳动生产率、 改善产品质量、提高设备自动化程度及改善生活环境等要求；二是为了节约 能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类 型的变频器。在已有技术中，变频器控制电路主要由整流(交流变直流)电路、滤波 电路、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元 等组成的。该种结构的控制电路虽简单，但功率较低，可靠性也较差。另外，控制面扳与上盖连为一体，不可自行拆装与远程控制，客户使用 不便。印刷电路板与电容等部件采用电缆线连接，电流达不到要求，运行时 间长后，电缆线容易老化，易影响产品的稳定性。发明内容本实用新型的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种无传感器矢量 控制变频器，能提高低速电机的转矩效率，根据应用条件改变电机速度，易 实现对电动机的调速控制及电动机的正反转切换，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-本实用新型在壳体内设置控制线路板、电源板，控制电路设在控制线路 板和电源板上，特征是控制电路采用电源输入电路输出端连接整流电路输入 端，所述的电源输入电路输入电源通过整流电路输出到滤波电路的输入端；整流电路的输出端连接到滤波电路的输出端，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；开关电源电路输出到微处理器，开关电源电路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及显示和控制输入面板连接，输入电路是 开关电源，电流传感器，控制面板。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，再反馈到微处理器。本实用新型与已有技术相比具有以下优点本实用新型能很容易实现电动机的正、反转，只需要改变变频器内部逆 变管的开关顺序，即可实现输出换相，也不存在因换相不当而烧毁电动机的 问题；提高低速电机的转矩效率，根据应用条件改变电机速度；由于采用了 高性能数字信号处理芯片提高了处理速度，灵活性，稳定性，降低内部噪音； 由于实行无传感器矢量控制，提高了低速的转矩效率，根据应用条件改变电 机速度；如果变频器运行在睡眠延迟期间，流量需求低，低于固定的睡眠频 率，电机停止，达到节能；应用范围宽广，包括冶金、水工业、纺织、电力、 石化、造纸印刷包装、交通、塑胶、暖通等行业。
图l、图2、图3、图4分别为本实用新型结构示意图。图5为本实用新型电路方框原理图。图6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l所示电源逆变器5是将直流逆变为交流，其工作频率高，发热 量大，电源逆变器5与铝制散热器2紧密连接，接触面用导热硅胶紧密连接，传热效果好。铝制散热器2散热面积大，散热快。风扇io设置在壳体n内，铝制散热器2与风扇10形成回流风道，进行强制冷却。外壳1是产品的基础 件，侧面开散热窗，散热片产生的热量及时通过该散热窗扩散出去，散热底 座采用了阻燃性高的ABSAF345材料制成，使用时可增加安全系数。壳体11 与外壳连为一体。外壳内部安装散热片，印刷电路板等部件，使产品的主体 框架。主电容3主要作用是直流滤波，发热量大，4个电容设置分布在壳体 ll的顶端，产生的热量及时地通过外壳的散热窗扩散出去，使产品内部保持 工作温度。在壳体ll内分别设置继电器4、霍尔电流传感器6。控制线路板 9和电源板12中间设有隔板13隔离，控制线路板9上主要设有数字信号处 理器8等控制回路部件，属于弱电部件。而电源板11上设有变频器的交流输 入(3相交流380伏)、直流电(高达直流600伏)、设有整流电路、滤波电 路、逆变电路、开关电源电路、电流传感器等控制电路。并且结构上使用隔 板分离开。这样不仅电气上完全隔离，而且使用中间挡板进行隔离，增加了 稳定和安全运行性能耐。操作使用的电源接线端子7设在壳体11的下方，输入和输出线都从这里 连接。可采用两种设计方案供用户选择出线挡板一种是有橡皮套(-NE系 列)， 一种是没有橡皮套(-NO系列)。如果用户使用产品的工作环境灰尘较 大，采用有橡皮套型，可以有效地阻挡灰尘进入产品；如果用户使用产品的 工作环境比较干净，采用无橡皮套产品比较合适。如图5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、输入电路输出端连接到整流电路输入端，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， 变成比较平滑的正弦波。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，使电流转换成直 流电。3、 滤波电路的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。输出信号到逆变电路。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、 微处理器输出信号到逆变电路及显示和控制输入面板，微处理器从电 流传感器获得电流信号，从面板获得指令信号，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。9、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6所示本实用新型开关电源电路元器件连接关系如下1. 电源输入DCP， DCN。电源输入信号DCP连接熔断器F1。熔断器F1直 接连接到变压器T1上。2. 电阻RS1，电阻RS2和电容CS2并联再串联二极管D9后直接连接到变 压器Tl上，二极管D9的输入侧连接到三极管TR3的集电极；3. 三极管TR3的发射极连接到零电位DCN。电阻R38 —端连接变压器Tl， 另一端连接三极管TR3的基极。二极管D13连接在三极管TR3的基极和发射 极的两端；4. 电容C23和二极管D12并联再与电阻R39串联，二极管D12的输出端 连接到三极管TR3的基极上；三极管TR4的集电极和发射极分别接到三极管 TR3的基极和发射极上，电容C26的两端分别接在三极管TR4的基极和发射 极。5. 电阻R40 —端连接三极管TR4的基极，另一端连接在光电耦合器PC7 的输出端；6. 电阻R41 —端连接到电阻R40，另一端连接到电阻R39和电阻R44之间；7. 变压器Tl的二次侧其中一个线圈连接二极管D5，再并联电容C18输 出信号24P， 24G;8. 变压器T1的二次侧线圈连接到二极管D6，并联C19连接信号PU;同 样的情况，变压器T1的二次侧输出信号还有信号MU， NU， PV， MV， NV， PW， MW，丽。9. 二极管D15连接在变压器T1上，输出侧并联电容C27，串联电感L1， 并联电容C28输出信号5P10. 二极管D17连接变压器T1上，并联电容C30，输出信号15P;变压器 T1连接二极管D19后，再并联电容C32输出信号15N;11. 变压器Tl输出信号经过二极管D20输出信号到电阻R42，电容C33 与电阻R43串联以后并联在电阻R42的两端，电阻R42的另 一端输出信号VDC;12. 变压器Tl的输出两端5P和5G信号输出到电阻R46与电阻R47的两 端，电阻R45与电阻R46连接后接到光电耦合器PC7的输入端；13. 电阻R46和电阻R47的中间引出信号到齐纳二极管ZD4，还连接在电 容C34的一端，电容C34的另一端连接到光电耦合器PC7的输入端；14. 齐纳二极管ZD4的输入端连接在5V的零点为5G上，光电耦合器PC7 起信号反馈的隔离作用。
权利要求1、一种无传感器矢量控制变频器，在壳体内设置控制线路板、电源板，控制电路设在控制线路板和电源板上，其特征是电源输入电路输出端连接整流电路的输入端，所述的电源输入电路输入电源通过整流电路输出到滤波电路；整流电路输出端连接到滤波电路的输入端，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和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到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；开关电源电路连接到微处理器，从滤波电路获得电源，输出电源信号至微处理器；微处理器输出端与逆变电路，显示和控制输入面板连接。微处理器输入端与电流传感器，控制面板和开关电源连接。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所述的无传感器矢量控制变频器，其特征在于所述的 控制线路板(9)和电源板(12)中间设有隔板(13)隔离。
3、 根据权利要求1所述的无传感器矢量控制变频器，其特征在于所述的 壳体(11)与外壳(1)连为一体。
4、 根据权利要求1所述的无传感器矢量控制变频器，其特征在于所述的 开关电源电路元器件连接关系如下(1) .电源输入信号(DCP)连接熔断器(Fl)，熔断器F1直接连接到变压器(Tl)上；(2) .电阻(RS1)，电阻(RS2)和电容(CS2)并联再串联二极管(D9) 后直接连接到变压器(Tl)上，二极管(D9)的输入连接到三极管(TR3)的集电极；(3) .三极管(TR3)的发射极连接到零电位(DCN)，电阻(R38) —端 连接变压器(Tl)，另一端连接三极管(TR3)的基极，二极管(D13)连接在 三极管(TR3)的基极和发射极的两端；(4) .电容(C23)和二极管(D12)并联再与电阻(R39)串联，二极管 (D12)的输出端连接到三极管(TR3)的基极上；三极管(TR4)的集电极和发射极分别接到三极管(TR3)的基极和发射极上，电容(C26)的两端分别 接在三极管(TR4)的基极和发射极。(5) .电阻(R40) —端连接三极管(TR4)的基极，另一端连接在光电 耦合器(PC7)的输出端；(6) .电阻(R41) —端连接到电阻(R40)，另一端连接到电阻(R39) 和电阻(R44)之间；(7) .变压器(Tl)的二次侧其中一个线圈连接二极管(D5)，再并联电 容(C18)输出信号(24P， 24G);(8) .变压器(Tl)的二次侧线圈连接到二极管(D6)，并联(C19)连 接信号(PU);变压器(Tl)的二次侧输出信号；(9) .二极管(D15)连接在变压器(Tl)上，输出侧并联电容(C27)， 串联电感(Ll)，并联电容(C28);(10) .二极管(D17)连接变压器(Tl)上，并联电容(C30)，输出信 号；变压器(Tl)连接二极管(D19)后，再并联电容(C32)输出信号；(11) .变压器(Tl)输出信号经过二极管(D20)输出信号到电阻(R42)， 电容(C33)与电阻(R43)串联后并联在电阻(R42)的两端，电阻(R42)的另一端输出信号；(12) .变压器(Tl)的输出两端(5P)和(5G)信号输出到电阻(R46) 与电阻(R47)的两端，电阻(R45)与电阻(R46)连接后接到光电耦合器(PC7) 的输入端；(13) .电阻(R46)和电阻(R47)的中间引出信号到齐纳二极管(ZD4)， 连接在电容(C34)的一端，电容(C34)的另一端连接到光电耦合器(PC7) 的输入端；(14) .齐纳二极管(ZD4)的输入端连接在(5V)的零点为(5G)上， 光电耦合器(PC7)起信号反馈的隔离作用。
专利摘要本实用新型涉及一种无传感器矢量控制变频器，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。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。本实用新型能提高低速电机的转矩效率，根据应用条件改变电机速度，易实现对电动机的调速控制及电动机的正反转切换，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H02M5/44GK201044424SQ200720036869
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