斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器的制造方法
【專利摘要】一種斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，主要特點(diǎn)是設(shè)置DSP數(shù)字信號處理器、電壓處理電路、電流處理電路、電壓過零檢測電路、電流過零檢測電路；電壓過零檢測電路檢測交流接觸器輸出的電壓并將信號輸入DSP數(shù)字信號處理器，霍爾傳感器組將采集到的電壓、電流信號分別輸入電壓處理電路和電流處理電路，然后由DSP數(shù)字信號處理器的ADC端口負(fù)責(zé)采集，電流過零檢測電路將斬波電路為電動(dòng)機(jī)提供的電流過零點(diǎn)的信號輸入DSP數(shù)字信號處理器；DSP數(shù)字信號處理器根據(jù)電壓、電流的數(shù)值以及電壓過零時(shí)刻和電流過零時(shí)刻決定IGBT的驅(qū)動(dòng)信號，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后對IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，本實(shí)用新型具有電路拓?fù)浜唵?、網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高、輸出諧波頻率高易濾除等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)，適用于任何需要降壓調(diào)速的交流感應(yīng)電機(jī)，能提高負(fù)載經(jīng)常變化及時(shí)常輕載狀態(tài)的電機(jī)性能，適用范圍包括沖壓機(jī)、碎石機(jī)、油田抽油機(jī)、空氣壓縮機(jī)、液壓機(jī)、壓鑄機(jī)、扶手電梯、攪拌機(jī)、自動(dòng)生產(chǎn)線、輸送帶、注塑機(jī)、磨床、車床、研磨機(jī)、成型機(jī)、制衣、制鞋廠三相電動(dòng)縫紉機(jī)及裁斷設(shè)備、五金廠螺絲機(jī)、打磨機(jī)等設(shè)備，屬于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)檢索，目前的電機(jī)節(jié)能控制方式主要三種:1)通斷控制。通斷控制是在交流電壓過零時(shí)刻導(dǎo)通或關(guān)斷晶閘管，使負(fù)載電路與交流電源接通若干個(gè)周波，然后再斷開若干個(gè)周波，通過改變導(dǎo)通周波數(shù)與關(guān)斷周波數(shù)的比值，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)交流電壓大小的目的。2)相位控制。相位控制與可控整流的移相觸發(fā)控制相似，在交流電正半周時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通正向晶閘管，負(fù)半周時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通反向晶閘管，且保持兩個(gè)晶閘管的移向角相同，以保證向負(fù)載輸出正負(fù)半周對稱的交流電壓。3)斬波控制。斬波控制是指在電力運(yùn)用中，出于某種需要，運(yùn)用開關(guān)器件將交流電正弦波的一部分”斬掉”，從而達(dá)到改變和調(diào)整電壓有效值的方法，它利用脈寬調(diào)制技術(shù)將交流電壓波形分割成脈沖列，改變脈沖的占空比即可調(diào)節(jié)輸出電壓大小。
[0003]現(xiàn)有的斬波調(diào)壓電路一般都是通過功率開關(guān)管，如MOSFET、IGBT等進(jìn)行控制，通過控制開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間比進(jìn)行電壓的調(diào)節(jié)，并在其后通過電阻電容進(jìn)行濾波或者續(xù)流，現(xiàn)有常見的單相斬波調(diào)壓電路主要有以下三種:
[0004]一是單器件型，電路中全控型的開關(guān)只有一個(gè)，輔助四個(gè)快速二極管組成，由于使用了較少的可控器件，所以該電路結(jié)構(gòu)簡單，是一種經(jīng)濟(jì)型的調(diào)壓電路。但是由于只有一個(gè)開關(guān)器件，正負(fù)方向電流都要流經(jīng)同一個(gè)開關(guān)，若是感性負(fù)載則不能起到續(xù)流的作用，使得開關(guān)管承受負(fù)向電壓，因此這種電路只適用于系統(tǒng)性能要求不高的調(diào)壓器中。
[0005]二是單管反串聯(lián)雙向電子幵關(guān)電路，它是由兩個(gè)反串聯(lián)開關(guān)器件和二極管組成雙相斬波開關(guān)，兩個(gè)反串聯(lián)開關(guān)器件和二極管組成了雙相續(xù)流開關(guān)，在電壓的輸入端和輸出端都設(shè)置相應(yīng)的濾波器。這種電路拓?fù)鋱D的特點(diǎn)是正反向開關(guān)的工作狀態(tài)都是可以控制的，輸出端加入較小的濾波環(huán)節(jié)就能很好的將電路中的諧波濾除。該拓?fù)潆娐芬话悴捎梅腔パa(bǔ)的控制方式，在控制的過程當(dāng)中，開關(guān)的模式由輸入電壓和輸出電流共同決定，這樣就可以有效的避免開關(guān)過程中的共態(tài)運(yùn)行。
[0006]三是一種根據(jù)輸入電源確定導(dǎo)通方式的電路，當(dāng)輸入電壓為正時(shí)，串聯(lián)在正向回路中的兩個(gè)開關(guān)器件一直導(dǎo)通，而并接在反向回路中的兩個(gè)開關(guān)器件則根據(jù)一定占空比控制導(dǎo)通，在負(fù)半周期時(shí)導(dǎo)通模式相反，該電路的優(yōu)勢在于電路一直是導(dǎo)通的，但這樣會縮短器件壽命。
[0007]上述電機(jī)節(jié)能控制的主要方式存在以下缺點(diǎn):1)通斷控制實(shí)現(xiàn)較為簡單，輸出電壓波形基本為正弦，無低次諧波，但由于輸出電壓時(shí)有時(shí)無，電壓調(diào)節(jié)不連續(xù)，會分解出分?jǐn)?shù)次諧波，如果用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速，會因電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于重新啟動(dòng)狀態(tài)而出現(xiàn)大電流沖擊，因此很少采用，一般用于電爐調(diào)溫等交流功率調(diào)節(jié)場合。2、相位控制方法簡單，能連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓大小，但輸出電壓波形非正弦，還有豐富的低次諧波，在異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速過程中會引起附加諧波損耗，產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩等。3)斬波控制輸出電壓大小可連續(xù)調(diào)節(jié)，諧波含量小，基本上克服了相位及通斷控制的缺點(diǎn)。由于實(shí)現(xiàn)斬波控制的調(diào)壓電路半周內(nèi)需要實(shí)現(xiàn)較高頻率的通斷，因此不能采用晶閘管，而采用高頻自關(guān)斷器件，如GTR、GTO, MOSFET,IGBT 等。
[0008]目前，國內(nèi)采用的調(diào)壓器一般是傳統(tǒng)的交流變換器加升壓變壓器的調(diào)壓方式，而這種傳統(tǒng)的變壓器類調(diào)壓方式由于設(shè)備體積大，運(yùn)行費(fèi)用高正逐漸被電力電子調(diào)壓器所取代。在電動(dòng)機(jī)節(jié)能方面，電力電子類調(diào)壓方式應(yīng)用較多的為相控式，由于相控式調(diào)壓在電路運(yùn)行的過程當(dāng)中會產(chǎn)生大量的諧波，需要加入很大的濾波環(huán)節(jié)，并且相控式調(diào)壓的功率因數(shù)也不高，這就違背了現(xiàn)代電力電子器件小型化輕量化的發(fā)展趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型的目的是提供一種斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，解決現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)的控制過程中電壓、電流的測量和處理，斬波電路的驅(qū)動(dòng)等問題，并需要對控制電路進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到智能節(jié)電的目的。
[0010]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，包括殼體和殼體上外接電源的插頭，殼體內(nèi)設(shè)置的PIC單片機(jī)、串行通信電路、交流接觸器、斬波電路及其驅(qū)動(dòng)電路，為各電路提供工作電源的直流電源電路，其特征是，所述的殼體內(nèi)還設(shè)置DSP數(shù)字信號處理器、電壓處理電路、電流處理電路、電壓過零檢測電路、電流過零檢測電路；電壓過零檢測電路檢測交流接觸器輸出的電壓并將信號輸入DSP數(shù)字信號處理器，霍爾傳感器組將采集到的電壓、電流信號分別輸入電壓處理電路和電流處理電路，然后由DSP數(shù)字信號處理器的ADC端口負(fù)責(zé)采集；電流過零檢測電路將斬波電路為電動(dòng)機(jī)提供的電流過零點(diǎn)的信號輸入DSP數(shù)字信號處理器；DSP數(shù)字信號處理器根據(jù)電壓、電流的數(shù)值以及電壓過零時(shí)刻和電流過零時(shí)刻決定IGBT的驅(qū)動(dòng)信號，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后對IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，PIC單片機(jī)負(fù)責(zé)參數(shù)的設(shè)置、顯示和溫度的測量，其部分?jǐn)?shù)據(jù)來自于DSP數(shù)字信號處理器，通過串行通信電路進(jìn)行傳輸。
[0011]所述斬波電路由兩個(gè)反串聯(lián)開關(guān)器件Ql、Q2和兩個(gè)二極管D5、D6組成雙相斬波開關(guān)，兩個(gè)反串聯(lián)開關(guān)器件Q3、Q4和兩個(gè)二極管D7、D8組成雙相續(xù)流開關(guān)，在電壓的輸入端和輸出端都設(shè)置相應(yīng)的濾波器。
[0012]所述驅(qū)動(dòng)電路中芯片74LS06U13、6N137U14、LXD430U15的VCC腳接+5V電源，芯片IXDD430U16的VDD腳接+15V電源，各芯片的GND腳均接地，74LS06U13的IY腳接6N137U14的Anode腳，電阻R29為上拉電阻，電容C9為濾波電容；6N137U14的EN端接+5V電源，信號輸出腳Out接LXD430U15的B腳，電阻R30為上拉電阻；芯片LXD430U15的A腳經(jīng)二極管D4后接IGBT的C端，J腳經(jīng)R32接芯片IXDD430U16的IN腳，電容Cll為濾波電容，芯片IXDD430U16的EN腳接+15V電源，OUT腳經(jīng)電阻R34接IGBT的G端。
[0013]所述的DSP數(shù)字信號處理器采用TMS320F2812。
[0014]所述的PIC單片機(jī)采用16F877A。
[0015]所述電壓處理電路由電壓互感器U2，運(yùn)算放大器U4B、U5B，穩(wěn)壓管Dl以及電阻、電容組成；電壓經(jīng)電壓互感器U2轉(zhuǎn)換后，先通過一個(gè)由電阻R2、電容Cl組成的低通濾波器，然后經(jīng)過一個(gè)運(yùn)算放大器U4B起到電氣隔離的作用，最后經(jīng)過運(yùn)算放大器U5B放大和處理之后輸入DSP數(shù)字信號處理器的ADO端口。
[0016]所述電流處理電路由電流互感器U15，運(yùn)算放大器U12、U13、U14，二極管D9、D10,穩(wěn)壓管D15、D16以及電阻、電容組成；當(dāng)電流由電流互感器U15的I腳流向6腳時(shí)，運(yùn)算放大器U12反相端電壓為正，該電壓通過由運(yùn)算放大器U12和運(yùn)算放大器U13組成的電路兩次反向后仍為正電壓，經(jīng)電阻R39和電容C29濾波后輸出至DSP數(shù)字信號處理器的A/D采樣口 ADl完成對正電流的檢測，運(yùn)算放大器U12反相端的正電壓經(jīng)反向后變?yōu)樨?fù)電壓，二極管D2截止，從而使輸出電壓基本為零；當(dāng)電流由電流互感器U15的I腳流向6腳時(shí)，運(yùn)算放大器U12反相端電壓為負(fù)電壓，經(jīng)過運(yùn)算放大器U12和運(yùn)算放大器U14處理后變?yōu)檎妷海⒔?jīng)過電阻R40和電容C30濾波后輸出至DSP數(shù)字信號處理器的A/D采樣口 AD2，從而完成了對負(fù)電流的檢測。
[0017]所述電壓過零檢測電路由電壓互感器U3，運(yùn)算放大器U6B，以及電阻、電容組成；交流電經(jīng)電阻Rll限流后輸入電壓互感器U3的初級線圈，輸出電壓經(jīng)電阻R16后輸入運(yùn)算放大器U6B的同相端，和反向端的接地電壓進(jìn)行比較，在交流電每次過零時(shí)，運(yùn)算放大器U6B的輸出會相應(yīng)變化；當(dāng)交流電由小于零變?yōu)榇笥诹銜r(shí)，運(yùn)算放大器U6B的輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?；?dāng)交流電由大于零變?yōu)樾∮诹銜r(shí)，運(yùn)算放大器U6B的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，這樣，運(yùn)算放大器U6B輸出的電壓信號到DSP數(shù)字信號處理器的CAP端口，DSP數(shù)字信號處理器檢測該信號就可以判斷交流電的過零時(shí)刻。
[0018]所述電流過零檢測電路由電流互感器U17，運(yùn)算放大器U6A、運(yùn)算放大器U7A以及電阻、電容組成；電流互感器U17輸出的電流信號經(jīng)電阻R12轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)電阻R13輸入運(yùn)算放大器U6A的反向端，放大后經(jīng)電阻R18和電容C4組成的濾波電路后輸入運(yùn)算放大器U7A的同相端，和反向端的接地信號進(jìn)行比較，同相端電壓大于反相端，則輸出高電平，否則則輸出低電平，達(dá)到判斷電流過零點(diǎn)的目的。
[0019]所述直流電源電路采用三端穩(wěn)壓芯片和電源芯片為電路提供± 15V、5V和3.3V電壓。
[0020]本實(shí)用新型采用斬控式調(diào)壓技術(shù)，具有電路拓?fù)浜唵巍⒕W(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高、輸出諧波頻率高易濾除、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，可智能匹配各種電機(jī)，適用面廣，方便安全，現(xiàn)有的通斷控制和相位控制缺點(diǎn)較多，而本發(fā)明采用的斬波控制方式輸出電壓大小可連續(xù)調(diào)節(jié)，諧波含量小，基本上克服了相位及通斷控制的缺點(diǎn)；電路中實(shí)時(shí)測量電壓和電流值以及電壓過零時(shí)刻和電流過零時(shí)刻，根據(jù)負(fù)載情況及時(shí)調(diào)整電壓，達(dá)到智能節(jié)電的目的；采用DSP和單片機(jī)配合進(jìn)行控制，控制速度快，精度高，并可以通過按鍵和液晶配合設(shè)置相關(guān)參數(shù)，人機(jī)交互效果較好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型電路框圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型中斬波電路原理圖；
[0023]圖3為本實(shí)用新型中驅(qū)動(dòng)電路原理圖；
[0024]圖4為本實(shí)用新型中電壓測量電路原理圖；[0025]圖5為本實(shí)用新型中電流測量電路原理圖；
[0026]圖6為本實(shí)用新型中電壓過零檢測電路原理圖；
[0027]圖7為本實(shí)用新型中電流過零檢測電路原理圖；
[0028]圖8為本實(shí)用新型中串行通訊電路原理圖；
[0029]圖9為本實(shí)用新型中直流電源電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，除具有插孔的殼體，殼體上外接電源的插頭，如圖1所示，本發(fā)明殼體內(nèi)設(shè)置斬波電路，驅(qū)動(dòng)電路，電壓處理電路，電流處理電路，電壓過零檢測電路，電流過零檢測電路，單片機(jī)電路，串行通信電路和為各電路提供工作電源的直流電源電路。三相交流電經(jīng)交流接觸器和斬波電路后為電動(dòng)機(jī)供電，電壓過零檢測電路檢測交流接觸器輸出的電壓并將信號輸入DSP，霍爾傳感器組將采集到的電壓、電流信號分別輸入電壓處理電路和電流處理電路，然后由DSP的ADC負(fù)責(zé)采集；電流過零檢測電路將斬波電路為電動(dòng)機(jī)提供的電流過零點(diǎn)的信號輸入DSP ；DSP根據(jù)電壓、電流的數(shù)值以及電壓過零時(shí)刻和電流過零時(shí)刻決定IGBT的驅(qū)動(dòng)信號，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后對IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。PIC單片機(jī)負(fù)責(zé)參數(shù)的設(shè)置、顯示和溫度的測量，其部分?jǐn)?shù)據(jù)來自于DSP，通過串行通訊電路進(jìn)行傳輸，保護(hù)電路控制交流接觸器，在有益嘗試，切斷交流接觸器停止供電。
[0031]如圖2所示，本實(shí)用新型中的斬波電路由Ql，Q2，D5，D6組成的雙相斬波開關(guān)，而Q3，Q4，D7，D8則組成了雙相的續(xù)流開關(guān)，在電壓的輸入端和輸出端都設(shè)置了相應(yīng)的濾波器。這種電路拓?fù)鋱D的特點(diǎn)是正反向開關(guān)的工作狀態(tài)都是可以控制的，輸出端采用較小的濾波環(huán)節(jié)就能很好的將電路中的諧波濾除。在控制的過程當(dāng)中，開關(guān)的模式由輸入電壓和輸出電流共同決定，這樣就可以有效的避免開關(guān)過程中的共態(tài)運(yùn)行。
[0032]如圖3所示的驅(qū)動(dòng)電路中，以開關(guān)器件Ql的驅(qū)動(dòng)電路為例，當(dāng)輸入端PWM信號為高電平的時(shí)候，B點(diǎn)為低電平，隨即D點(diǎn)也變?yōu)榈碗娖?，由于穩(wěn)壓管D3的存在，IGBT的柵極和源極間被加載上一個(gè)-5V左右電壓值，使IGBT可靠的關(guān)斷；當(dāng)輸入端PWM信號為低電平的時(shí)候，B點(diǎn)為高電平，隨即D點(diǎn)也變?yōu)楦唠娖剑@樣，IGBT的柵極和發(fā)射極間被加載上一個(gè)+IOV左右的電壓值，確保IGBT可靠的導(dǎo)通；柵極電阻R34的作用為抑制浪涌電流，以避免誤觸發(fā)。該電路還具備過流保護(hù)的能力。當(dāng)電流過大的時(shí)候，極電壓(C點(diǎn)電壓)迅速的升高，隨即二極管D4因受到反向電壓而變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，同時(shí)，+5V電壓經(jīng)過R31向電容C14進(jìn)行充電，A點(diǎn)的電壓快速上升，導(dǎo)致U15隨即輸出一個(gè)低電平，此低電平會使D點(diǎn)也變?yōu)榈碗娖剑瑥亩鴮?5V的反相電壓加載到IGBT上，這樣可以有效的截止過高的電流。電阻R35也是用來保護(hù)IGBT的，當(dāng)IGBT的柵極沒有信號，或者柵極電路還沒有任何動(dòng)作的時(shí)候，如直接在主電路上加載一個(gè)幅值很高的電壓，很可能燒壞IGBT，R35可以非常好的避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，在驅(qū)動(dòng)電路正常工作的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)電路第一個(gè)加電，隨即對主電路進(jìn)行加電，可以很好的保護(hù)IGB。
[0033]如圖4所示，電壓處理電路主要由電壓互感器似，運(yùn)算放大器況8、邪8，穩(wěn)壓管01以及電阻、電容組成。電壓經(jīng)電壓互感器轉(zhuǎn)換后，先通過一個(gè)由R2、C1組成的低通濾波器，然后經(jīng)過一個(gè)運(yùn)算放大器起到電氣隔離的作用，最后經(jīng)過U5B放大和處理之后輸入DSP的AD0。[0034]如圖5所示，電流處理電路由電流互感器U15，運(yùn)算放大器U12、U13、U14，二極管D9、D10，穩(wěn)壓管D15、D16以及電阻、電容等組成。在電流處理電路中，當(dāng)電流由Iin流向1ut時(shí)，運(yùn)放U12反相端電壓為正，該電壓通過由運(yùn)放U12和U13組成的電路兩次反向后仍為正電壓，經(jīng)電阻R39和電容C29濾波后輸出至DSP的A/D采樣口 ADI，從而完成了對正電流的檢測。運(yùn)放U12反相端的正電壓經(jīng)反向后變?yōu)樨?fù)電壓，二極管D2截止，從而使輸出電壓基本為零。當(dāng)電流由1ut流向Iin時(shí)，運(yùn)放U12反相端電壓為負(fù)電壓，經(jīng)過U12和U14處理后變?yōu)檎妷?，并?jīng)過電阻R40和電容C30濾波后輸出至DSP的A/D采樣口 AD2，從而完成了對負(fù)電流的檢測。綜上可知，由于本節(jié)能器中的正、負(fù)電流交替出現(xiàn)，該采集電路可以實(shí)現(xiàn)對雙相電流的有效檢測和判斷:當(dāng)傳感器輸出電流為正向時(shí)，電阻R35上的電壓為正值，通道ADl將采集到有效電壓值，而通道AD2的采樣值接近為零；當(dāng)傳感器輸出電流為負(fù)向時(shí)，R35上的電壓為負(fù)值，通道AD2將采集到有效電壓值，而通道ADl的采樣值接近為零。
[0035]如圖6所示，電壓過零電路由電壓互感器U3，運(yùn)算放大器U6B，以及電阻、電容組成。交流電經(jīng)電阻Rll限流后輸入電壓互感器U3的初級線圈，輸出電壓經(jīng)電阻R16后輸入運(yùn)算放大器U6B的同相端，和反向端的接地電壓進(jìn)行比較，在交流電每次過零時(shí)，U6B的輸出會相應(yīng)變化。當(dāng)交流電由小于零變?yōu)榇笥诹銜r(shí)，U6B的輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?；?dāng)交流電由大于零變?yōu)樾∮诹銜r(shí)，U6B的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?。這樣，U6B輸出的電壓信號到DSP的CAP端口，DSP檢測該信號就可以判斷交流電的過零時(shí)刻。
[0036]如圖7所示，電流過零電路由電流互感器U17，運(yùn)算放大器U6A、U7A以及電阻、電容組成。電流互感器U17輸出的電流信號經(jīng)電阻R12轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)R13輸入運(yùn)算放大器U6A的反向端，放大后經(jīng)電阻R18和電容C4組成的濾波電路后輸入U(xiǎn)7A的同相端，和反向端的接地信號進(jìn)行比較，同相端電壓大于反相端，則輸出高電平，否則則輸出低電平，達(dá)到判斷電流過零點(diǎn)的目的。
[0037]如圖8所示，串行通訊電路由2個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片組成。由于單片機(jī)U12和U9的工作電壓不同，不能直接進(jìn)行通訊，因此該電路就是在U12和U9的串行通訊口之間加入兩個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片，從而達(dá)到正常通訊的目的。
[0038]如圖9所示，直流電源電路采用三端穩(wěn)壓芯片和專用電源芯片產(chǎn)生±15V、+5V和+3.3V電壓供各電路試用，保證電路正常運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，包括殼體和殼體上外接電源的插頭，殼體內(nèi)設(shè)置的PIC單片機(jī)、串行通信電路、交流接觸器、斬波電路及其驅(qū)動(dòng)電路，為各電路提供工作電源的直流電源電路，其特征是，所述的殼體內(nèi)還設(shè)置DSP數(shù)字信號處理器、電壓處理電路、電流處理電路、電壓過零檢測電路、電流過零檢測電路；電壓過零檢測電路檢測交流接觸器輸出的電壓并將信號輸入DSP數(shù)字信號處理器，霍爾傳感器組將采集到的電壓、電流信號分別輸入電壓處理電路和電流處理電路，然后由DSP數(shù)字信號處理器的ADC端口負(fù)責(zé)采集；電流過零檢測電路將斬波電路為電動(dòng)機(jī)提供的電流過零點(diǎn)的信號輸入DSP數(shù)字信號處理器；DSP數(shù)字信號處理器根據(jù)電壓、電流的數(shù)值以及電壓過零時(shí)刻和電流過零時(shí)刻決定IGBT的驅(qū)動(dòng)信號，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后對IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，PIC單片機(jī)負(fù)責(zé)參數(shù)的設(shè)置、顯示和溫度的測量，其部分?jǐn)?shù)據(jù)來自于DSP數(shù)字信號處理器，通過串行通信電路進(jìn)行傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，其特征是，所述斬波電路由兩個(gè)反串聯(lián)開關(guān)器件Ql、Q2和 兩個(gè)二極管D5、D6組成雙相斬波開關(guān)，兩個(gè)反串聯(lián)開關(guān)器件Q3、Q4和兩個(gè)二極管D7、D8組成雙相續(xù)流開關(guān)，在電壓的輸入端和輸出端都設(shè)置相應(yīng)的濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，其特征是，所述驅(qū)動(dòng)電路中芯片 74LS06U13、6N137U14、LXD430U15 的 VCC 腳接 +5V 電源，芯片 IXDD430U16 的 VDD 腳接+15V電源，各芯片的GND腳均接地，芯片74LS06U13的IY腳接芯片6N137U14的Anode腳，電阻R29為上拉電阻，電容C9為濾波電容；芯片6N137U14的EN端接+5V電源，信號輸出腳Out接芯片LXD430U15的B腳，電阻R30為上拉電阻；芯片LXD430U15的A腳經(jīng)二極管D4后接IGBT的C端，J腳經(jīng)R32接芯片IXDD430U16的IN腳，電容Cll為濾波電容，芯片IXDD430U16的EN腳接+15V電源，OUT腳經(jīng)電阻R34接IGBT的G端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，其特征是，所述的DSP數(shù)字信號處理器采用TMS320F2812。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，其特征是，所述的PIC單片機(jī)采用 16F877A.。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，其特征是，所述電壓處理電路由電壓互感器U2，運(yùn)算放大器U4B、U5B,穩(wěn)壓管Dl以及電阻、電容組成；電壓經(jīng)電壓互感器U2轉(zhuǎn)換后，先通過一個(gè)由電阻R2、電容Cl組成的低通濾波器，然后經(jīng)過一個(gè)運(yùn)算放大器U4B起到電氣隔離的作用，最后經(jīng)過運(yùn)算放大器U5B放大和處理之后輸入DSP數(shù)字信號處理器的ADO端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，其特征是，所述電流處理電路由電流互感器U15，運(yùn)算放大器U12、U13、U14，二極管D9、D10，穩(wěn)壓管D15、D16以及電阻、電容組成；當(dāng)電流由電流互感器U15的I腳流向6腳時(shí)，運(yùn)算放大器U12反相端電壓為正，該電壓通過由運(yùn)算放大器U12和運(yùn)算放大器U13組成的電路兩次反向后仍為正電壓，經(jīng)電阻R39和電容C29濾波后輸出至DSP數(shù)字信號處理器的A/D采樣口 ADl完成對正電流的檢測，運(yùn)算放大器U12反相端的正電壓經(jīng)反向后變?yōu)樨?fù)電壓，二極管D2截止，從而使輸出電壓基本為零；當(dāng)電流由電流互感器U15的I腳流向6腳時(shí)，運(yùn)算放大器U12反相端電壓為負(fù)電壓，經(jīng)過運(yùn)算放大器U12和運(yùn)算放大器U14處理后變?yōu)檎妷海⒔?jīng)過電阻R40和電容C30濾波后輸出至DSP數(shù)字信號處理器的A/D采樣口 AD2，從而完成了對負(fù)電流的檢測。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，其特征是，所述電壓過零檢測電路由電壓互感器U3，運(yùn)算放大器U6B，以及電阻、電容組成；交流電經(jīng)電阻Rll限流后輸入電壓互感器U3的初級線圈，輸出電壓經(jīng)電阻R16后輸入運(yùn)算放大器U6B的同相端，和反向端的接地電壓進(jìn)行比較，在交流電每次過零時(shí)，運(yùn)算放大器U6B的輸出會相應(yīng)變化；當(dāng)交流電由小于零變?yōu)榇笥诹銜r(shí)，運(yùn)算放大器U6B的輸出由低電平變?yōu)楦唠娖剑划?dāng)交流電由大于零變?yōu)樾∮诹銜r(shí)，運(yùn)算放大器U6B的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑@樣，運(yùn)算放大器U6B輸出的電壓信號到DSP數(shù)字信號處理器的CAP端口，DSP數(shù)字信號處理器檢測該信號就可以判斷交流電的過零時(shí)刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，其特征是，所述電流過零電路由電流互感器U17，運(yùn)算放大器U6A、運(yùn)算放大器U7A以及電阻、電容組成；電流互感器U17輸出的電流信號經(jīng)電阻R12轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)電阻R13輸入運(yùn)算放大器U6A的反向端，放大后經(jīng)電阻R18和電容C4組成的濾波電路后輸入運(yùn)算放大器U7A的同相端，和反向端的接地信號進(jìn)行比較，同相端電壓大于反相端，則輸出高電平，否則則輸出低電平，達(dá)到判斷電流過零點(diǎn)的目的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斬控式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能器，其特征是，所述直流電源電路采用三端穩(wěn)壓芯片和電源芯片為電路提供±15V、5V和3.3V電壓。
【文檔編號】H02M5/293GK203399045SQ201320296065
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月28日
【發(fā)明者】朱金榮, 王斌, 易峰, 尹志威 申請人:揚(yáng)州大學(xué)