低压变频器的制作方法

本发明涉及变频器技术领域，具体涉及一种低压变频器。

背景技术

随着低压变频器技术的不断成熟，低压变频的应用场合决定了它不同的分类。单从技术角度来看，低压变频器的控制方式也在一定程度上表明了它的技术流派。我们在此分析了以下几种控制方式：

正弦脉宽调制(spwm)其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。但是此种控制方式也是目前变频器普遍使用的控制方式之一。也是目前国产品牌使用最多的控制方式之一。

电压空间矢量(svpwm)它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。由于众多国产变频器在矢量控制上还与国外品牌有一定差距，因此svpwm控制方式在国内的变频器矢量控制方式中比较常见。

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流ia、ib、ic、通过三相-二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流ia1ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流im1、it1(im1相当于直流电动机的励磁电流;it1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。使用矢量控制，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1hz(对4极电机，其转速大约为30r/min)时的输出转矩可以达到电机在50hz供电输出的转矩(最大约为额定转矩的150%)。对于常规的v/f控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。这个功能即为转矩提升。转矩提升功能提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量(如励磁分量)。矢量控制则把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量(如励磁分量)的数值。矢量控制可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。矢量控制方式也因此成为国外品牌占领高端市场的一个重要的优势。

直接转矩控制(dtc)方式该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。abb公司的acs800系列即采用这种控制方式。

矩阵式交-交控制方式vvvf变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交-直-交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交-交变频应运而生。由于矩阵式交-交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前尚未成熟，其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。矩阵式交-交变频具有快速的转矩响应(<2ms)，很高的速度精度(±2%，无pg反馈)，高转矩精度(<+3%);同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时(包括0速度时)，可输出150%~200%转矩。但目前的低压变频器在用户自定义控制技术上仍然处于空白区。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供一种低压变频器。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种低压变频器；它包括整流滤波模块、驱动模块、低压开关电源电路和主控制模块；所述整流滤波模块连接所述驱动模块，所述驱动模块连接所述主控制模块；所述低压开关电源电路分别连接所述主控制模块和所述整流滤波模块；还包括过流过载检测模块，所述过流过载检测模块连接电机；

以及电压信号采集模块、电压信号处理模块和电压信号合成模块；所述电压信号采集模块连接所述电压信号处理模块；所述电压信号处理模块连接所述电压信号合成模块；所述电压信号采集模块连接所述电机。

更进一步的技术方案是还包括变频器掉电检测电路模块和变频器上电检测电路模块；所述变频器掉电检测电路模块和变频器上电检测电路模块分别与所述主控制模块连接。

更进一步的技术方案是所述的低压开关电源电路上设置有低压电源接口，用于外接低压电源。

更进一步的技术方案是所述的主控制模块包括：依次连接的变频调速控制电路、程控处理器和用户程序存储器；所述变频调速控制电路分别与所述驱动模块、过流过载检测模块连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的低压变频器具有良好的自动检测和控制功能，可实时检测电机的运行频率，在变频器瞬间掉/上电、电机未停稳时，由低压变频器的主控制模块控制其输出与电机运行频率一致的频率，不再需要等电机完全挺稳，节约时间；同时，变频器的输出频率与电机运行频率一致，电机运行平稳，避免损害电机。同时本发明低压变频器可以实现用户自定义程序控制。

附图说明

图1为本发明一个实施例的电路原理结构框图。

图2为本发明主控制模块内部结构原理框图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1和图2所示，根据本发明的一个实施例，本实施例公开一种低压变频器；具体的，该低压变频器包括整流滤波模块、驱动模块、低压开关电源电路和主控制模块；低压开关电源电路上设置有低压电源接口，用于外接低压电源。所述整流滤波模块连接所述驱动模块，所述驱动模块连接所述主控制模块；所述低压开关电源电路分别连接所述主控制模块和所述整流滤波模块；还包括过流过载检测模块，所述过流过载检测模块连接电机。

进一步的，本实施例低压变频器还包括电压信号采集模块、电压信号处理模块和电压信号合成模块；所述电压信号采集模块连接所述电压信号处理模块；所述电压信号处理模块连接所述电压信号合成模块；所述电压信号采集模块连接所述电机。具体的，如图2所示，本实施例中所述主控制模块包括：依次连接的变频调速控制电路、程控处理器和用户程序存储器；所述变频调速控制电路分别与所述驱动模块、过流过载检测模块连接。本实施例低压变频器通过在主控制模块中设置了变频调速控制电路、程控处理器和用户程序存储器，可以实现用户自定义程序控制。

具体的，本实施例低压变频器还设置有变频器掉电检测电路模块和变频器上电检测电路模块；所述变频器掉电检测电路模块和变频器上电检测电路模块分别与所述主控制模块的变频调速控制电路连接。本实施例通过设置了变频器掉电检测电路模块和变频器上电检测电路模块可实时检测电机的运行频率，在变频器瞬间掉/上电、电机未停稳时，由低压变频器的主控制模块控制其输出与电机运行频率一致的频率，不再需要等电机完全挺稳，节约时间。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。