專利名稱：無傳感器矢量控制變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種無傳感器矢量控制變頻器(IS5)，具體地說是應(yīng)用 于工業(yè)自動化控制和家用電器等行業(yè)，進(jìn)行調(diào)頻調(diào)壓的交流電源。
技術(shù)背景變頻調(diào)速已被公認(rèn)為是最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一，采用通 用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要目的， 一是為了滿足提高勞動生產(chǎn)率、 改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動化程度及改善生活環(huán)境等要求；二是為了節(jié)約 能源、降低生產(chǎn)成本。用戶根據(jù)自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同類 型的變頻器。在已有技術(shù)中，變頻器控制電路主要由整流(交流變直流)電路、濾波 電路、再次整流(直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元 等組成的。該種結(jié)構(gòu)的控制電路雖簡單，但功率較低，可靠性也較差。另外，控制面扳與上蓋連為一體，不可自行拆裝與遠(yuǎn)程控制，客戶使用 不便。印刷電路板與電容等部件采用電纜線連接，電流達(dá)不到要求，運行時 間長后，電纜線容易老化，易影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種無傳感器矢量 控制變頻器，能提高低速電機的轉(zhuǎn)矩效率，根據(jù)應(yīng)用條件改變電機速度，易 實現(xiàn)對電動機的調(diào)速控制及電動機的正反轉(zhuǎn)切換，適應(yīng)各種環(huán)境下工作，并 具有轉(zhuǎn)矩大，精度高，噪聲低，功能齊全，運行可靠，操作簡單，維修方便， 節(jié)約能源等特點。本實用新型的主要解決方案是這樣實現(xiàn)的-本實用新型在殼體內(nèi)設(shè)置控制線路板、電源板，控制電路設(shè)在控制線路 板和電源板上，特征是控制電路采用電源輸入電路輸出端連接整流電路輸入 端，所述的電源輸入電路輸入電源通過整流電路輸出到濾波電路的輸入端；整流電路的輸出端連接到濾波電路的輸出端，所述的濾波電路使電流轉(zhuǎn) 換成直流電；濾波電路的輸出端與逆變電路及開關(guān)電源電路連接，所述的逆變電路把
直流電轉(zhuǎn)變成交流電源，逆變器的信號由微處理器控制；逆變電路輸出端連接電源輸出電路的輸入端，所述的電源輸出電路是從逆變電路輸出電流到電源輸出電路，電源輸出電路電流輸出電流到電動機；開關(guān)電源電路輸出到微處理器，開關(guān)電源電路從濾波電路獲得電源，輸 出電源信號至微處理器；微處理器的輸出端與逆變電路及顯示和控制輸入面板連接，輸入電路是 開關(guān)電源，電流傳感器，控制面板。微處理器用來運算和處理信號；所述的顯示和輸入面板是顯示變頻器的狀態(tài)和控制變頻器，面板從微處 理器輸入信號，再輸出信號到微處理器。電源輸出電路連接電流傳感器，所述的電流傳感器從電源輸出電路檢測 電流大小，進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，再反饋到微處理器。本實用新型與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點本實用新型能很容易實現(xiàn)電動機的正、反轉(zhuǎn)，只需要改變變頻器內(nèi)部逆 變管的開關(guān)順序，即可實現(xiàn)輸出換相，也不存在因換相不當(dāng)而燒毀電動機的 問題；提高低速電機的轉(zhuǎn)矩效率，根據(jù)應(yīng)用條件改變電機速度；由于采用了 高性能數(shù)字信號處理芯片提高了處理速度，靈活性，穩(wěn)定性，降低內(nèi)部噪音； 由于實行無傳感器矢量控制，提高了低速的轉(zhuǎn)矩效率，根據(jù)應(yīng)用條件改變電 機速度；如果變頻器運行在睡眠延遲期間，流量需求低，低于固定的睡眠頻 率，電機停止，達(dá)到節(jié)能；應(yīng)用范圍寬廣，包括冶金、水工業(yè)、紡織、電力、 石化、造紙印刷包裝、交通、塑膠、暖通等行業(yè)。


圖l、圖2、圖3、圖4分別為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型電路方框原理圖。圖6為本實用新型開關(guān)電源電路元器件連接原理圖。
具體實施方式
下面本實用新型將結(jié)合附圖中的實施例作進(jìn)一步描述如圖l所示電源逆變器5是將直流逆變?yōu)榻涣?，其工作頻率高，發(fā)熱 量大，電源逆變器5與鋁制散熱器2緊密連接，接觸面用導(dǎo)熱硅膠緊密連接，傳熱效果好。鋁制散熱器2散熱面積大，散熱快。風(fēng)扇io設(shè)置在殼體n內(nèi)，鋁制散熱器2與風(fēng)扇10形成回流風(fēng)道，進(jìn)行強制冷卻。外殼1是產(chǎn)品的基礎(chǔ) 件，側(cè)面開散熱窗，散熱片產(chǎn)生的熱量及時通過該散熱窗擴散出去，散熱底 座采用了阻燃性高的ABSAF345材料制成，使用時可增加安全系數(shù)。殼體11 與外殼連為一體。外殼內(nèi)部安裝散熱片，印刷電路板等部件，使產(chǎn)品的主體 框架。主電容3主要作用是直流濾波，發(fā)熱量大，4個電容設(shè)置分布在殼體 ll的頂端，產(chǎn)生的熱量及時地通過外殼的散熱窗擴散出去，使產(chǎn)品內(nèi)部保持 工作溫度。在殼體ll內(nèi)分別設(shè)置繼電器4、霍爾電流傳感器6?？刂凭€路板 9和電源板12中間設(shè)有隔板13隔離，控制線路板9上主要設(shè)有數(shù)字信號處 理器8等控制回路部件，屬于弱電部件。而電源板11上設(shè)有變頻器的交流輸 入(3相交流380伏)、直流電(高達(dá)直流600伏)、設(shè)有整流電路、濾波電 路、逆變電路、開關(guān)電源電路、電流傳感器等控制電路。并且結(jié)構(gòu)上使用隔 板分離開。這樣不僅電氣上完全隔離，而且使用中間擋板進(jìn)行隔離，增加了 穩(wěn)定和安全運行性能耐。操作使用的電源接線端子7設(shè)在殼體11的下方，輸入和輸出線都從這里 連接?？刹捎脙煞N設(shè)計方案供用戶選擇出線擋板一種是有橡皮套(-NE系 列)， 一種是沒有橡皮套(-NO系列)。如果用戶使用產(chǎn)品的工作環(huán)境灰塵較 大，采用有橡皮套型，可以有效地阻擋灰塵進(jìn)入產(chǎn)品；如果用戶使用產(chǎn)品的 工作環(huán)境比較干凈，采用無橡皮套產(chǎn)品比較合適。如圖5所示電源輸入電路主要是電源輸入端子，壓敏電阻組成。輸入220V/380V交 流電源，其中含有壓敏電阻，用來保護(hù)變頻器的內(nèi)部電路，防止沖擊電壓損 壞變頻器。1、輸入電路輸出端連接到整流電路輸入端，整流電路主要是二極 管組成，交流電經(jīng)過二極管以后，變成直流電，再經(jīng)過電解電容濾波以后， 變成比較平滑的正弦波。2、 整流電路的輸出端連接到濾波電路的輸入端濾波電路主要是電解電 容組成；從電源輸入電路輸入電流，使用電解電容器濾波，使電流轉(zhuǎn)換成直 流電。3、 濾波電路的輸出端連接到逆變電路的輸入端逆變電路主要是電源逆 變器和穩(wěn)壓電路組成；逆變電路的輸入是從濾波電路而來；逆變電路的主要 作用是把直流電轉(zhuǎn)變成交流電源，逆變器的信號由微處理器控制。4、 逆變電路的輸出端連接到電源輸出電路的輸入端電源輸出電路主要是電源輸出端子組成；電源輸出電路是從逆變電路輸出電流到電源輸出電路， 電源輸出電路電流輸出電流到電動機。輸出信號到逆變電路。5、 濾波電路連接開關(guān)電源電路從濾波電路后獲得電源；作用是為微處 理器提供合適的電源。其輸出信號是5V電源信號到微處理器。6、 微處理器輸出信號到逆變電路及顯示和控制輸入面板，微處理器從電 流傳感器獲得電流信號，從面板獲得指令信號，用來運算和處理信號。7、 電源輸出電路連接電流傳感器電流傳感器從電源輸出電路檢測電流 大小，進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，再反饋到中央信號處理器。9、顯示和控制輸入面板 控制輸入面板主要是顯示變頻器的狀態(tài)和控制變頻器。面板從微處理器輸入 信號，再輸出信號到微處理器。如圖6所示本實用新型開關(guān)電源電路元器件連接關(guān)系如下1. 電源輸入DCP， DCN。電源輸入信號DCP連接熔斷器F1。熔斷器F1直 接連接到變壓器T1上。2. 電阻RS1，電阻RS2和電容CS2并聯(lián)再串聯(lián)二極管D9后直接連接到變 壓器Tl上，二極管D9的輸入側(cè)連接到三極管TR3的集電極；3. 三極管TR3的發(fā)射極連接到零電位DCN。電阻R38 —端連接變壓器Tl， 另一端連接三極管TR3的基極。二極管D13連接在三極管TR3的基極和發(fā)射 極的兩端；4. 電容C23和二極管D12并聯(lián)再與電阻R39串聯(lián)，二極管D12的輸出端 連接到三極管TR3的基極上；三極管TR4的集電極和發(fā)射極分別接到三極管 TR3的基極和發(fā)射極上，電容C26的兩端分別接在三極管TR4的基極和發(fā)射 極。5. 電阻R40 —端連接三極管TR4的基極，另一端連接在光電耦合器PC7 的輸出端；6. 電阻R41 —端連接到電阻R40，另一端連接到電阻R39和電阻R44之間；7. 變壓器Tl的二次側(cè)其中一個線圈連接二極管D5，再并聯(lián)電容C18輸 出信號24P， 24G;8. 變壓器T1的二次側(cè)線圈連接到二極管D6，并聯(lián)C19連接信號PU;同 樣的情況，變壓器T1的二次側(cè)輸出信號還有信號MU， NU， PV， MV， NV， PW， MW，麗。9. 二極管D15連接在變壓器T1上，輸出側(cè)并聯(lián)電容C27，串聯(lián)電感L1， 并聯(lián)電容C28輸出信號5P10. 二極管D17連接變壓器T1上，并聯(lián)電容C30，輸出信號15P;變壓器 T1連接二極管D19后，再并聯(lián)電容C32輸出信號15N;11. 變壓器Tl輸出信號經(jīng)過二極管D20輸出信號到電阻R42，電容C33 與電阻R43串聯(lián)以后并聯(lián)在電阻R42的兩端，電阻R42的另 一端輸出信號VDC;12. 變壓器Tl的輸出兩端5P和5G信號輸出到電阻R46與電阻R47的兩 端，電阻R45與電阻R46連接后接到光電耦合器PC7的輸入端；13. 電阻R46和電阻R47的中間引出信號到齊納二極管ZD4，還連接在電 容C34的一端，電容C34的另一端連接到光電耦合器PC7的輸入端；14. 齊納二極管ZD4的輸入端連接在5V的零點為5G上，光電耦合器PC7 起信號反饋的隔離作用。
權(quán)利要求1、一種無傳感器矢量控制變頻器，在殼體內(nèi)設(shè)置控制線路板、電源板，控制電路設(shè)在控制線路板和電源板上，其特征是電源輸入電路輸出端連接整流電路的輸入端，所述的電源輸入電路輸入電源通過整流電路輸出到濾波電路；整流電路輸出端連接到濾波電路的輸入端，所述的濾波電路使電流轉(zhuǎn)換成直流電；濾波電路輸出端與逆變電路和開關(guān)電源電路輸入端連接，所述的逆變電路把直流電轉(zhuǎn)變成交流電源，逆變器的信號由微處理器控制；逆變電路輸出端連接到電源輸出電路的輸入端，所述的電源輸出電路是從逆變電路輸出電流到電源輸出電路，電源輸出電路電流輸出電流到電動機；開關(guān)電源電路連接到微處理器，從濾波電路獲得電源，輸出電源信號至微處理器；微處理器輸出端與逆變電路，顯示和控制輸入面板連接。微處理器輸入端與電流傳感器，控制面板和開關(guān)電源連接。微處理器用來運算和處理信號；所述的顯示和輸入面板是顯示變頻器的狀態(tài)和控制變頻器，面板從微處理器輸入信號，再輸出信號到微處理器。電源輸出電路連接電流傳感器，所述的電流傳感器從電源輸出電路檢測電流大小，進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，再反饋到中央信號處理器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器矢量控制變頻器，其特征在于所述的 控制線路板(9)和電源板(12)中間設(shè)有隔板(13)隔離。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器矢量控制變頻器，其特征在于所述的 殼體(11)與外殼(1)連為一體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器矢量控制變頻器，其特征在于所述的 開關(guān)電源電路元器件連接關(guān)系如下(1) .電源輸入信號(DCP)連接熔斷器(Fl)，熔斷器F1直接連接到變壓器(Tl)上；(2) .電阻(RS1)，電阻(RS2)和電容(CS2)并聯(lián)再串聯(lián)二極管(D9) 后直接連接到變壓器(Tl)上，二極管(D9)的輸入連接到三極管(TR3)的集電極；(3) .三極管(TR3)的發(fā)射極連接到零電位(DCN)，電阻(R38) —端 連接變壓器(Tl)，另一端連接三極管(TR3)的基極，二極管(D13)連接在 三極管(TR3)的基極和發(fā)射極的兩端；(4) .電容(C23)和二極管(D12)并聯(lián)再與電阻(R39)串聯(lián)，二極管 (D12)的輸出端連接到三極管(TR3)的基極上；三極管(TR4)的集電極和發(fā)射極分別接到三極管(TR3)的基極和發(fā)射極上，電容(C26)的兩端分別 接在三極管(TR4)的基極和發(fā)射極。(5) .電阻(R40) —端連接三極管(TR4)的基極，另一端連接在光電 耦合器(PC7)的輸出端；(6) .電阻(R41) —端連接到電阻(R40)，另一端連接到電阻(R39) 和電阻(R44)之間；(7) .變壓器(Tl)的二次側(cè)其中一個線圈連接二極管(D5)，再并聯(lián)電 容(C18)輸出信號(24P， 24G);(8) .變壓器(Tl)的二次側(cè)線圈連接到二極管(D6)，并聯(lián)(C19)連 接信號(PU);變壓器(Tl)的二次側(cè)輸出信號；(9) .二極管(D15)連接在變壓器(Tl)上，輸出側(cè)并聯(lián)電容(C27)， 串聯(lián)電感(Ll)，并聯(lián)電容(C28);(10) .二極管(D17)連接變壓器(Tl)上，并聯(lián)電容(C30)，輸出信 號；變壓器(Tl)連接二極管(D19)后，再并聯(lián)電容(C32)輸出信號；(11) .變壓器(Tl)輸出信號經(jīng)過二極管(D20)輸出信號到電阻(R42)， 電容(C33)與電阻(R43)串聯(lián)后并聯(lián)在電阻(R42)的兩端，電阻(R42)的另一端輸出信號；(12) .變壓器(Tl)的輸出兩端(5P)和(5G)信號輸出到電阻(R46) 與電阻(R47)的兩端，電阻(R45)與電阻(R46)連接后接到光電耦合器(PC7) 的輸入端；(13) .電阻(R46)和電阻(R47)的中間引出信號到齊納二極管(ZD4)， 連接在電容(C34)的一端，電容(C34)的另一端連接到光電耦合器(PC7) 的輸入端；(14) .齊納二極管(ZD4)的輸入端連接在(5V)的零點為(5G)上， 光電耦合器(PC7)起信號反饋的隔離作用。
專利摘要本實用新型涉及一種無傳感器矢量控制變頻器，具體地說是應(yīng)用于工業(yè)自動化控制和家用電器等行業(yè)，進(jìn)行調(diào)頻調(diào)壓的交流電源。其控制電路主要采用電源輸入電路輸入端連接整流電路，整流電路連接濾波電路，濾波電路分別與逆變電路及開關(guān)電源電路連接，逆變電路連接電源輸出電路，開關(guān)電源電路連接微處理器，微處理器分別與逆變電路及顯示和控制輸入面板連接，電源輸出電路連接電流傳感器。本實用新型能提高低速電機的轉(zhuǎn)矩效率，根據(jù)應(yīng)用條件改變電機速度，易實現(xiàn)對電動機的調(diào)速控制及電動機的正反轉(zhuǎn)切換，適應(yīng)各種環(huán)境下工作，并具有轉(zhuǎn)矩大，精度高，噪聲低，功能齊全，運行可靠，操作簡單，維修方便，節(jié)約能源等特點。
文檔編號H02M5/44GK201044424SQ200720036869
公開日2008年4月2日 申請日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日
發(fā)明者朱云亮, 李星坤 申請人:樂星產(chǎn)電(無錫)有限公司