专利名称：一种自动调节电机电流型变频器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通用变频器，特别涉及一种自动调节电机电流型变频器，属于电力电子与电气传动技术领域。
背景技术：
20世纪60年代以来，交流电机因其结构简单、容易维护等优点，逐步成为机械领域的主要设备，则交流电机调速就成为人们急待解决的问题，目前交流电机的调速方法主要有转子串电阻调速、降电压调速、转差离合器调速、变极对数调速和变频调速。20世纪90年代以来，随着电力电子技术的发展，使得采用电力电子器件的变频调速技术得以快速发展，特别是大规模集成电路和计算机控制器出现，高性能交流变频调速系统应运而生。 当前，交流变频调速控制技术主要采用矢量控制技术、直接转矩控制技术、解耦控制技术等。这些技术在理论上已非常成熟，并被广泛的应用于各类变频调速器中。但以上理论是在设定的理想电机状态下运行的，而在实际应用中，电机的质量千差万别，应用工况种类繁多，所以就会有很多电机因为内阻的变化、负载的波动等不明原因，造成电机运行不稳、电机电流不平衡、电机过热等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动调节电机电流型变频器，它能有效地减少因电机内阻变化、负载波动等原因造成的电机运行不稳，电机电流不平衡、电机过热等问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种自动调节电机电流型变频器，包括整流电路、滤波电路、逆变电路、信号采集电路、CPU控制电路，IGBT驱动电路，整流电路输出端同时接入滤波电路和开关电源电路，滤波电路输出端接入逆变电路，逆变电路输出端接入信号采集电路，信号采集电路输出端接入信号处理电路，信号处理电路连接CPU控制电路，CPU控制电路输出端接入IGBT驱动电路。变频器输入三相交流电源(AC380V_AC440V，50Hz)，通过整流电路转换为直流，同时通过滤波电路使其成为稳定的直流。整流电路还配置有启动电阻和启动接触器，以减少当大电容充电时带来的电源冲击。开关电源电路产生电源主要有+5V供给CPU控制板电源，+24V供给外部输入输出信号电源，+15V、-15V供给信号采集电路电源，四路交流22V供给驱动电路电源。IGBT驱动电路主要完成驱动信号的处理，CPU控制板运算后的脉宽调制驱动信号，经过光耦HLP350隔离，生成15V左右的驱动信号对IGBT模块进行驱动，其中IGBT模块采用英飞凌产品BSM50GP120。信号采集电路主要完成变频器输出电流和电压的数据采集，三相电流信号采用霍尔电流传感器，通过芯片TL074C信号隔离，与三相电压信号分别传入CPU进行运算。CPU控制电路是系统的核心，用于完成数据采集、IGBT驱动信号发生、外围输入输出等功能，微处理器中内含控制程序。本发明的信号采集电路实时采集变频器输出信号，对三相电流和电压进行检测，反馈入CPU处理，产生脉冲宽度调制信号对IGBT驱动信号进行干涉，从而解决了电机运行不稳，电机电流不平衡、电机过热等问题。
图I是本发明的内部电路原理图；图2是本发明的内部元器件布置图；图3是本发明的电流、电压信号采集电路图。图2中1、直流滤波电容，2、IGBT吸收电容，3、启动续电器，4、直流高波吸收电容， 5、压敏电阻，6、接线端子，7、电流传感器，8、电压传感器，9、IGBT模块，10、驱动光耦，11、控制板连接插座，12、主变压器，13、场效应管驱动变压器，14、开关电源电路，15、场效应管。
具体实施例方式如图I所示，三相交流电源输入后首先进入整流电路，然后经过滤波电路滤波成为稳定的直流，再输入逆变电路。整流电路输入到开关电源电路，开关电源电路为CPU控制板和驱动板提供电源+5V供给CPU控制电路电源，+24V供给外部输入输出信号电源，+15V、-15V供给信号采集电路电源，四路交流22V供给驱动电路电源。驱动信号由CPU控制电路产生，CPU控制电路内含微处理器，内部程序经过运算，产生脉宽调制信号传送到IGBT驱动电路，IGBT驱动电路首先经过光耦隔离，然后进行信号放大，驱动IGBT模块中的六路开关管，从而形成三相相位差为120°正弦波形，同时信号采集电路会采集输出的电流。输出电流信号和输出电压信号经过处理电路传送到CPU，参与程序运算，运算方法采用差分运算，在原有的控制信号基础上加入电流信号和电压信号的差值，使每一路的输出电流更加平衡，电压更加稳定。如图2所示为本发明的实际元器件布置。输入电源和变频器输出由接线端子6连接，电源输入后，三相电源两相之间跨接有压敏电阻5，如出现电源过高，压敏电阻5短路，从而使前端保护开关跳闸。直流滤波电容I用于直流滤波，变频器上电后先经过启动电阻供电，减缓直流滤波电容I的充电冲击，2-3秒充电完成后，由CPU控制板下达启动继电器3的启动信号，启动继电器3吸合，启动电阻短路，系统进入正常供电状态。IGBT吸收电容2主要用于吸收因开关管高频开关形成的突波，减少系统的干扰。电流传感器7用于采集输出的电流值，转换为0-4V的电压信号输入CPU控制板。电压传感器8用于米集三相输出电压，转换为0-4V的电压信号输入CPU控制板。控制板连接插座11用于连接驱动板和CPU控制板。驱动板接收到脉宽调制信号后，经过驱动光耦10隔离，再经过驱动电路放大，最后驱动IGBT模块9。开关电源系统的电源取自系统内部直流，通过芯片2842的综合管理，产生脉动信号，通过场效应管驱动变压器13把脉动信号一分为二，分别驱动2个场效应管15，这样降低了场效应管15的承受电压，增加了其寿命。场效应管15输出的电压作用于主变压器12的一次线圈，在二次线圈形成多路不同的电压，通过开关电源电路14转换，给系统各部分供电。如图3所示，电流信号、电压信号的采集电路如下
I、传感器电源为+15V和-15V，电源输入后首先经过电感DL1、DL2滤波，然后经过电解电容C21、C22滤波、再经过无极高频电容C23、C24滤波，使传感器电源更加稳定。2、CS1、CS2、CS3为电流传感器，采用霍尔闭环控制电流传感器，变频器输出线从电流传感器中穿心而过，传感器引脚I为+15V，传感器引脚2为-15V，传感器引脚4为GND，传感器引脚3为输出电流信号，输出信号范围0-4V。3、传感器引脚3电流信号分别连接IOK电阻R3、R5、R7，然后接入DU2 (DU2为TL074C芯片)的2脚、6脚、9脚，经过处理后分别由I脚、7脚、8脚输出到CPU的65脚、67脚、66脚。4、VSl为电压传感器，电压输入端为U、V、W，传感器引脚I为+15V，传感器引脚2为-15V，传感器引脚3为GND，传感器引脚4、5、6为输出电流信号，信号范围0-4V，经过处理后的信号输出到CPU的68脚、69脚、70脚。
5、DU2的4脚连接+15V，同时连接电容C2滤波。DU2的11脚连接-15V，同时连接电容C3滤波。DU2的1、2脚，6、7脚，8、9脚分别连接15K电阻R2、R4、R6。
权利要求
1.一种自动调节电机电流型变频器，包括整流电路、滤波电路、逆变电路、信号采集电路、CPU控制电路，IGBT驱动电路，整流电路输出端接入滤波电路和开关电源电路，滤波电路输出端接入逆变电路，逆变电路输出端接入信号采集电路，信号采集电路输出端接入CPU控制电路，CPU控制电路输出端接入信号处理电路，信号处理电路连接IGBT驱动电路，其特征在于，信号采集电路对三相电流和电压输出信号实时采集，反馈入CPU控制电路，产生脉冲宽度调制信号干涉IGBT驱动电路。
2.根据权利要求I所述的一种自动调节电机电流型变频器，其特征在于，所述的电流和电压信号采集电路连接关系如下 (1).传感器电源为+15V和-15V，电源输入后首先经过电感DLl、DL2滤波，然后经过电解电容C21、C22滤波，再经过无极高频电容C23、C24滤波。
(2)乂51、052、053为电流传感器，传感器引脚1为+15￥，传感器引脚2为-15V，传感器引脚4为GND,传感器引脚3为输出电流信号，输出信号范围0-4V。
(3).传感器引脚3电流信号分别连接IOK电阻R3、R5、R7，然后接入DU2(DU2为TL074C芯片)的2脚、6脚、9脚，经过处理后分别由I脚、7脚、8脚输出至IJ CPU的65脚、67脚、66脚。
(4). VSl为电压传感器，电压输入端为U、V、W，传感器引脚I为+15V，传感器引脚2为-15V，传感器引脚3为GND，传感器引脚4、5、6为输出电流信号，信号范围0-4V，经过处理后的信号输出到CPU的68脚、69脚、70脚。
(5XDU2的4脚连接+15V，同时连接电容C2滤波，DU2的11脚连接-15V，同时连接电容C3滤波，DU2的1、2脚，6、7脚，8、9脚分别连接15K电阻R2、R4、R6。
全文摘要
本发明公开了一种自动调节电机电流型变频器，属于电力电子与电气传动技术领域，该变频器在原有通用变频器的基础上，添加了信号采集电路，该电路对三相电流和电压进行实时检测，CPU依据检测值进行驱动信号差值计算，通过脉冲宽度调制方式实时调节IGBT驱动信号，实现被驱动电机的电流平衡、电压平衡。有益效果是能控制被驱动电机的电流、电压，解决了因电机三相内阻和线阻不相同，造成电机运行不稳、电机电流不平衡、电机过热等问题。
文档编号H02P27/08GK102780404SQ20121026533
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者陆磊, 陆音 申请人:徐州锐普变频技术有限公司