一种可变频逆变器控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力电子技术领域，特别涉及一种可变频逆变器控制系统。
【背景技术】
[0002]在电力电子技术中，逆变器将直流电能转变为交流电能，是电子电路最主要的组成部分之一。传统的逆变器控制系统只能够输出固定频率50Hz的交流电能，但在某些工业和教学实验环节，还要求逆变器输出其他频率的交流电，所以说传统逆变器的使用存在一定的局限性。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提出一种可变频逆变器控制系统，能够将直流电转变成所需频率的交流电，同时提高交流电的输出质量，使本实用新型的应用更加灵活、广泛。
[0004]为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。
[0005]一种可变频逆变器控制系统，包括:用于提供直流电的直流电源、用于设置所需交流电频率的上位机、用于根据所需交流电频率向外发送控制信号的数字信号处理芯片、用于根据所述控制信号将所述直流电转换为所设交流电频率的交流电的逆变器主电路、用于驱动逆变器主电路的驱动模块。
[0006]所述数字信号处理芯片的输入端电连接上位机，输出端电连接驱动模块的输入端，所述驱动模块的输出端所述电连接逆变器主电路的输入端。
[0007]本实用新型的进一步改进在于:
[0008]所述逆变器主电路的输出端电连接有负载。
[0009]用于采集负载的电压信号及电流信号的电压电流采样模块，所述数字信号处理芯片还用于根据所述负载的电流信号、所述负载的电压信号和所设交流电频率发出控制信号。
[0010]所述电压电流采样模块输出端连接所述数字信号处理芯片。
[0011]本实用新型的特点还包括:
[0012]所述电压电流采样模块由霍尔电流传感器、集成运算放大器、施密特触发器构成，所述霍尔电流传感器的输入端电连接所述负载，输出端电连接所述集成运算放大器的输入端，所述集成运算放大器的输出端电连接施密特触发器的输入端，所述施密特触发器的输出端电连接所述数字信号处理芯片。所述霍尔电流传感器的型号为CSM005A，集成运算放大器的型号为LM139，施密特触发器型号为CD40106。
[0013]所述数字信号处理芯片是DSP。
[0014]所述逆变器主电路的型号为FGA25N120 ANTDo
[0015]所述驱动模块的型号为HCPL-316J逆变器驱动模块。
[0016]所述直流电源为HDW5系列DC-DC直流电源模块。
[0017]本实用新型的有益效果为:
[0018]本实用新型使逆变器主电路输出所需频率的交流电能，具有系统应用灵活，便于扩展的有益效果。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的一种可变频逆变器控制系统的结构框图；
[0020]图2为本实用新型的一种可变频逆变器控制系统的工作流程图；
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0022]参照图1，为本实用新型的一种可变频逆变器控制系统的结构框图。
[0023]该可变频逆变器控制系统包括上位机，用于设置所需交流电的频率。
[0024]上述可变频逆变器控制系统还包括数字信号处理芯片，用于根据所需交流电频率向外发送控制信号。上述数字信号处理芯片的型号为TMS320F2812，其主要技术参数为:采用CMOS技术，CPU主频高达150MHz，时钟周期为6.67ns。上述数字信号处理芯片还采用32位中央处理器，含有128k*16位的Fl ash，分为4个8k*16位和6个16k*16位的存储段，拥有时钟和系统控制功能，内含看门狗定时器模块，具有片内振荡器，支持动态锁相环倍频。数字信号处理芯片有3个外部中断，外部中断模块可支持96个外部中断，176引脚的LQ FP封装，带有外部存储器接口，工作温度-40?+85°C。
[0025]上述可变频逆变器控制系统还包括驱动模块和逆变器主电路模块，驱动模块用于和数字信号处理芯片联合作用，驱动逆变器主电路模块，使得逆变器主电路模块欠饱和检测结构紧凑。上述驱动模块的输入端电连接数字在信号处理芯片，输出端电连接逆变器主电路。上述驱动模块采用HCPL-316J逆变器驱动模块，其技术特点为:内部集成集电极-发射极电压欠饱和检测电路及故障状态反馈电路，具备过流软关断、高速光耦隔离、欠压锁定、故障信号输出的功能，兼容CM0S/TTL电平，采用三重复合达林顿管集电极开路输出，可驱动150A/1200V的逆变器主电路，最大开关时间500ns，工作电压范围15?30V。
[0026]上述可变频逆变器控制系统还包括电压电流采样模块，用于采集负载的电压信号和电流信号。该电压电流采样模块包括霍尔电流传感器、集成运算放大器、施密特触发器。上述霍尔电流传感器的输入端电连接负载，输出端电连接上述集成运算放大器的输入端，集成运算放大器的输出端电连接施密特触发器的输入端，上述施密特触发器的输出端电连接数字信号处理芯片。其中霍尔电流传感器的型号为CSM005A，运算放大器的型号为LM139，施密特触发器的型号为CD40106。霍尔电流传感器的技术特点为:原边电流测量范围，O?±10A ;副边额定输出电流，25mA ;匝数比，5:1000 ;电源电压，± 12?± 15 (±5% )V ;响应时间，〈I μ s ;工作环境温度，-25?+850C ο
[0027]上述可变频逆变器控制系统中所述数字信号处理芯片还用于根据所述负载的电流信号、所述负载电压信号和所设交流电频率发出控制信号。
[0028]本实用新型实施例中，上述数字信号处理芯片的输入端电连接有上位机，数字信号处理芯片用于在接收到上位机的参数设置命令之后，通过驱动电路控制逆变器主电路模块的通断，输出所需频率的交流信号。电压电流采样模块对上述逆变器主电路输出端连接的负载电路的电压信号和电流信号进行采样。数字信号处理芯片根据电压电流采样模块采集的电压信号和电流信号，完成电压环和电流环的控制，得出实际输出的交流电的频率、相位和幅值，并与所设置的交流电频率相比较，若满足频率要求，则正常输出交流信号；若不满足频率要求，则根据所述数字信号处理芯片输出的SPWM波形，通过驱动电路控制逆变器主电路的通断，调整实际输出的交流电的频率至与所设置的频率一致。
[0029]参考图2，为本实用新型的一种可变频逆变器控制系统的工作流程图。上述可变频逆变器控制系统的工作流程如下，首先是系统初始化，通过上位机设置所需交流电的频率，数字信号处理芯片根据上位机设置的频率发出控制信号，通过驱动模块对逆变器主电路的寄存器进行设置，逆变器主电路输出交流电给负载，电压电流采样模块采集负载端电压信号和电流信号，数字信号处理芯片根据电压电流采样模块所采集电压信号和电流信号完成电压环和电流环的控制，得出实际输出的交流电的频率、相位和幅值，与所设置的交流电频率相比较，若满足频率要求，则正常输出交流信号；若不满足频率要求，则由所述数字信号处理芯片输出的SPWM波形，通过驱动电路控制逆变器主电路的通断，调整实际输出的交流电的频率至与所设置的交流电频率一致。
[0030]本实用新型依靠上位机修改数字信号处理芯片参数，采用SPWM控制技术，调整载波频率和载波比，使逆变器输出所需的各种频率。并通过电压电流采样模块采集逆变器主电路输出端连接的负载电路的电压信号和电流信号，经数字信号处理芯片处理，对输出的交流电起到监测和修正的作用，使输出的交流电能稳定、清洁。
[0031]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种可变频逆变器控制系统，其特征在于，包括: 用于提供直流电的直流电源、用于设置所需交流电频率的上位机、用于根据所需交流电频率向外发送控制信号的数字信号处理芯片、用于根据所述控制信号将所述直流电转换为所设交流电频率的交流电的逆变器主电路、用于驱动逆变器主电路的驱动模块； 所述数字信号处理芯片的输入端电连接上位机，输出端电连接驱动模块的输入端，所述驱动模块的输出端电连接逆变器主电路的输入端。
2.如权利要求1所述的一种可变频逆变器控制系统，其特征在于，所述一种可变频逆变器控制系统中还包括: 所述逆变器主电路的输出端电连接有负载； 用于采集负载的电压信号及电流信号的电压电流采样模块，所述数字信号处理芯片还用于根据所述负载的电流信号、所述负载电压信号和所设交流电频率发出控制信号； 所述电压电流采样模块输出端连接所述数字信号处理芯片。
3.如权利要求2所述的一种可变频逆变器控制系统，其特征在于，所述电压电流采样模块包括霍尔电流传感器、集成运算放大器、施密特触发器，所述霍尔电流传感器的输入端电连接所述负载，输出端电连接所述集成运算放大器的输入端，所述集成运算放大器的输出端电连接施密特触发器的输入端，所述施密特触发器的输出端电连接所述数字信号处理芯片。
4.如权利要求3所述的一种可变频逆变器控制系统，其特征在于，所述霍尔电流传感器的型号为CSM005A，集成运算放大器的型号为LM139，施密特触发器的型号为⑶40106。
5.如权利要求1或2所述的一种可变频逆变器控制系统，其特征在于，所述数字信号处理芯片为DSP。
6.如权利要求1所述的一种可变频逆变器控制系统，其特征在于，所述逆变器主电路的型号为 FGA25N120 ANTD0
7.如权利要求1所述的一种可变频逆变器控制系统，其特征在于，所述驱动模块的型号为HCPL-316J逆变器驱动模块。
【专利摘要】本实用新型属于逆变器控制领域，公开了一种可变频逆变器控制系统。该可变频逆变器控制系统包括：用于提供直流电的直流电源、用于设置所需交流电频率的上位机、用于根据所需交流电频率向外发送控制信号的数字信号处理芯片、用于根据所述控制信号将所述直流电转换为所设交流电频率的交流电的逆变器主电路、用于驱动逆变器主电路的驱动模块、用于采集逆变器主电路输出端交流电能的电压信号和电流信号的电源电流采样模块，所述电压电流采样模块电连接所述数字信号处理芯片。本实用新型具有频率可调节范围广、电能质量高、应用灵活、便于拓展等优点。
【IPC分类】H02M7-44
【公开号】CN204425203
【申请号】CN201520172414
【发明人】王成
【申请人】西安航空学院
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月25日