一種空壓機變頻器控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種空壓機變頻器控制電路，包括CPU、變頻器和電量測量電路，電量測量電路包括輸入電壓采樣電路和輸入電流采樣電路，輸入電壓采樣電路的輸出端和輸入電流采樣電路的輸出端分別接CPU。本實用新型在相同產氣量的前提下，將改造前后的用電量進行比較，用戶可以看到在節能改造后節省的電費，清楚地了解節能改造的效果。
【專利說明】一種空壓機變頻器控制電路
[【技術領域】]
[0001 ] 本實用新型涉及空壓機控制電路，尤其涉及一種空壓機變頻器控制電路。
[【背景技術】]
[0002]空壓機是耗電量較大的設備，用戶也經常為如何省電而感到憂愁，這種迫切的需求引起了很多制造商的慕名而來，市場上便出現了多種類型的空壓機節能控制器。但目前的節能控制器并沒有把明確的節能數據給到用戶。例如，傳統螺桿式空壓機控制器只單純地監測了空壓機設備的運行電流和電壓，沒有監測設備的用電量和功率因素，用戶看不見節能改造的效果。
[0003]傳統空壓機控制器是利用RS485通信方式來控制變頻器，控制器生產商在出廠前把幾家變頻器的通訊協議固化到控制器內部，雖然用戶可以自主選擇變頻器的廠家和型號，但是選擇起來還是有一定的局限性。
[
【發明內容】
]
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠監測設備用電量的空壓機變頻器控制電路。
[0005]本實用新型進一步要解決的技術問題是提供一種便于兼容各廠家變頻器的空壓機變頻器控制電路。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是，一種空壓機變頻器控制電路，包括CPU、變頻器和電量測量電路，電量測量電路包括輸入電壓采樣電路和輸入電流米樣電路，輸入電壓米樣電路的輸出端和輸入電流米樣電路的輸出端分別接CPU。
[0007]以上所述的空壓機變頻器控制電路，輸入電壓采樣電路包括三相電壓互感器、第一采樣電阻、第二采樣電阻、第一運放、第二運放、第一反饋電阻和第二反饋電阻，三相電壓互感器初級繞組的三個輸入端分別接變頻器三相電源的三根相線；三相電壓互感器次級繞組的第一輸出端接第一運放的反相輸入端，第二輸出端接第二運放的同相輸入端，第三輸出端接第二運放的反相輸入端；第一運放和第二運放的同相輸入端接基準電平；第一采樣電阻的第一端接三相電壓互感器次級繞組的第一輸出端，第二端接三相電壓互感器次級繞組的第二輸出端；第二采樣電阻的第一端接三相電壓互感器次級繞組的第二輸出端，第二端接三相電壓互感器次級繞組的第三輸出端；第一運放的反相輸入端通過第一反饋電阻接第一運放的輸出端，第二運放的反相輸入端通過第二反饋電阻接第二運放的輸出端；第一運放的輸出端和第二運放的輸出端作為輸入電壓采樣電路的輸出端分別接CPU的第一模擬量通道引腳、第二模擬量通道引腳。
[0008]以上所述的空壓機變頻器控制電路，輸入電壓采樣電路包括第一限流電阻、第二限流電阻、第三采樣電阻和第四采樣電阻，三相電壓互感器初級繞組的第一輸入端通過第一限流電阻接變頻器三相電源的第一相線，三相電壓互感器初級繞組的第三輸入端通過第二限流電阻接變頻器三相電源的第三相線；三相電壓互感器次級繞組的第一輸出端通過第三采樣電阻接第一運放的反相輸入端，三相電壓互感器次級繞組的第三輸出端通過第四采樣電阻接第二運放的反相輸入端。
[0009]以上所述的空壓機變頻器控制電路，輸入電流采樣電路包括電流互感器，第三采樣電阻、第三運放和第三反饋電阻，電流互感器次級繞組的第一輸出端接第三運放的反相輸入端，第二輸出端接第二基準電平；第三采樣電阻接在電流互感器次級繞組的第一輸出端與第二輸出端之間，第三運放的同相輸入端接第二基準電平，第三運放的反相輸入端通過第三反饋電阻接第三運放的輸出端，第三運放的輸出端作為輸入電流采樣電路的輸出端接CPU的第三模擬量通道引腳。
[0010]以上所述的空壓機變頻器控制電路，輸入電流采樣電路包括第五限流電阻，電流互感器次級繞組的第一輸出端通過第五限流電阻接第三運放的反相輸入端。
[0011]以上所述的空壓機變頻器控制電路，包括模擬量輸出電路，模擬量輸出電路的輸入端接CPU的PWM控制信號輸出引腳，模擬量輸出電路的輸出端接變頻器的控制信號輸入端。
[0012]以上所述的空壓機變頻器控制電路，模擬量輸出電路包括放大電路和RC濾波電路，RC濾波電路的輸入端接CPU的PWM控制信號輸出引腳，輸出端接放大電路的輸入端，放大電路的輸出端接變頻器的控制信號輸入端。
[0013]以上所述的空壓機變頻器控制電路，RC濾波電路包括第一濾波電阻、第二濾波電阻、第一濾波電容和第二濾波電容，第一濾波電阻和第二濾波電阻串聯后，一端接CPU的PWM控制信號輸出引腳,另一端作為RC濾波電路的輸出端接放大電路的輸入端；第一濾波電容的一端接第一濾波電阻與第二濾波電阻的連接點，另一端接地；第二濾波電容的一端接RC濾波電路的輸出端，另一端接地。
[0014]以上所述的空壓機變頻器控制電路，放大電路包括第四運放和第四反饋電阻，第四運放的同相輸入端作為放大電路的輸入端RC濾波電路的輸出端，第四運放的反相輸入端接地，第四運放的反相輸入端通過第四反饋電阻接第四運放的輸出端，第四運放的輸出端作為放大電路的輸出端接變頻器的控制信號輸入端。
[0015]以上所述的空壓機變頻器控制電路，放大電路包括第三濾波電容、第四濾波電容、第六限流電阻和第七限流電阻，第三濾波電容接在第四運放的同相輸入端與反相輸入端之間，第四運放的反相輸入端通過第六限流電阻接地；第四運放的輸出端通過第七限流電阻接變頻器的控制信號輸入端，第四濾波電容的一端接變頻器的控制信號輸入端，另一端接地。
[0016]本實用新型采用了電量測量電路，在相同產氣量的前提下，將改造前后的用電量進行比較，用戶可以看到在節能改造后節省的電費，清楚地了解節能改造的效果。
[0017]本實用新型進一步通過模擬量方式控制變頻器，大大節省了控制器與變頻器通訊所需的程序空間和開發周期，同時也兼容了所有廠家的變頻器，用戶可隨意挑選任意廠家變頻器，打破了傳統空壓機控制器廠商與固定變頻器廠商聯手的壟斷。
[【專利附圖】
【附圖說明】]
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0019]圖1是本實用新型空壓機變頻器控制電路實施例的原理框圖。[0020]圖2是本實用新型空壓機變頻器控制電路實施例輸入電壓采樣電路的原理圖。
[0021]圖3是本實用新型空壓機變頻器控制電路實施例輸入電流采樣電路的原理圖。
[0022]圖4是本實用新型空壓機變頻器控制電路實施例模擬量輸出電路的原理圖。
[【具體實施方式】]
[0023]如圖1所示，本實用新型空壓機變頻器控制電路實施例包括CPU、變頻器、觸摸顯示屏、模擬量輸出電路和電量測量電路，電量測量電路包括輸入電壓采樣電路和輸入電流米樣電路，電壓米樣電路的輸出端和輸入電流米樣電路的輸出端分別接CPU。模擬量輸出電路的輸入端接CPU的PWM控制信號輸出引腳，模擬量輸出電路的輸出端接變頻器的控制信號輸入端。
[0024]變頻器的輸入電壓采樣電路如圖2所示，考慮到控制器使用過程的安全可靠，三相電與控制器內部電路應該隔離起來，本實施例利用電流型電壓互感器對原始三相電信號進行轉換。
[0025]變頻器三相電源的A相接電阻RA14 —端，電阻RA14另外一端接電壓互感器Tl初級繞組的第一輸入端，互感器Tl初級繞組第二輸入端接三相電源的B相，與初級繞組形成回路，并把電壓信號變為電流信號，次級繞組感應的電流信號輸出，互感器Tl次級繞組的兩個輸出端并接一個米樣電阻RA11，第二輸出端接到基準電平1.25V,第一輸出端則將電流信號變為電壓信號，采樣電阻RAll上的電壓信號接后級放大電路的采樣電阻RA40—端，電阻RA40的另一端接運算放大器UA5B的反相輸入端，UA5B的反相輸入端同時也接到反饋電阻RA41的一端，RA41另一端接運算放大器的輸出腳，運算放大器的同相輸入端接基準電平1.25V，形成I比I的反向放大，使信號相位偏移了 180°，放大輸出的電壓接至控制器CPU芯片的模擬量通道引腳ADINlI，測量出線電壓UAB。
[0026]變頻器三相電源的C相接電阻RA15 —端，電阻RA15另外一端接電壓互感器T2初級繞組的第一輸入端，互感器T2初級繞組第二輸入端接三相電源的B相，使互感器T2初級繞組形成回路，并把電壓信號變為電流信號，次級感應的電流信號輸出，互感器T2次級繞組的兩個輸出端并接一個采樣電阻RA13，第二輸出端接到基準電平1.25V，第一輸出端則將電流信號變為電壓信號，采樣電阻RA13上的電壓信號接后級放大電路UA5C的采樣電阻RA46 —端，電阻RA46的另一端接運算放大器UA5C的反相輸入端，運算放大器UA5C的反相輸入端同時也接到反饋電阻RA47的一端，RA47另一端接運算放大器UA5C的輸出腳，運算放大器UA5C的同相輸入端接基準電平1.25V,形成I比I的反向放大，使信號相位偏移了180°，放大輸出的電壓接至控制器CPU芯片的模擬量通道弓I腳ADIN12，測量出線電壓UCB。
[0027]變頻器的輸入電流采樣電路如圖3所示，考慮到控制器使用過程的安全可靠，三相電應該與控制器內部電路應該隔離起來，本實施例利用電流互感器對原始三相電信號比例縮小。
[0028]電流互感器安裝于控制器外部，電流采樣電路接收電流互感器次級繞組輸出的電流，控制器電流采樣電路中并聯一個采樣電阻RA5在電流互感器次級繞組輸出的兩端，電流互感器次級繞組的一個輸出端接基準電平1.25V,另一輸出端通過采樣電阻RA5將電流信號變為電壓信號，采樣電阻RA5上的電壓信號接后級放大電路的限流電阻RA31—端，RA31的另一端接運算放大器UA4A的反相輸入端，運算放大器UA4A的反相輸入端同時也接到反饋電阻RA32的一端，RA32另一端接運算放大器UA4的輸出腳，運算放大器的同相輸入端接基準電平1.25V,形成I比I的反向放大，使信號相位偏移了 180°，放大輸出的電壓信號接至控制器CPU芯片的模擬量通道引腳ADIN05，測量出變頻器三相輸入的線電流。
[0029]CPU單元對以上采樣電路輸出信號離散采樣，通過計算得出線電壓的有效值U，線電流的有效值I，功率因素φ (cos Θ )，再根據電壓、電流、功率因素計算出有功功率P=L 732UIcos Θ，無功功率Q=L 732UIsin Θ，視在功率S=L 732UI。將有功功率不斷累加，
得出電量J實
【權利要求】
1.一種空壓機變頻器控制電路，包括CPU和變頻器，其特征在于，包括電量測量電路，電量測量電路包括輸入電壓采樣電路和輸入電流采樣電路，輸入電壓采樣電路的輸出端和輸入電流采樣電路的輸出端分別接CPU。
2.根據權利要求1所述的空壓機變頻器控制電路，其特征在于，輸入電壓采樣電路包括三相電壓互感器、第一采樣電阻、第二采樣電阻、第一運放、第二運放、第一反饋電阻和第二反饋電阻，三相電壓互感器初級繞組的三個輸入端分別接變頻器三相電源的三根相線；三相電壓互感器次級繞組的第一輸出端接第一運放的反相輸入端，第二輸出端接第二運放的同相輸入端，第三輸出端接第二運放的反相輸入端；第一運放和第二運放的同相輸入端接基準電平；第一采樣電阻的第一端接三相電壓互感器次級繞組的第一輸出端，第二端接三相電壓互感器次級繞組的第二輸出端；第二采樣電阻的第一端接三相電壓互感器次級繞組的第二輸出端，第二端接三相電壓互感器次級繞組的第三輸出端；第一運放的反相輸入端通過第一反饋電阻接第一運放的輸出端，第二運放的反相輸入端通過第二反饋電阻接第二運放的輸出端；第一運放的輸出端和第二運放的輸出端作為輸入電壓采樣電路的輸出端分別接CPU的第一模擬量通道引腳、第二模擬量通道引腳。
3.根據權利要求2所述的空壓機變頻器控制電路，其特征在于，輸入電壓采樣電路包括第一限流電阻、第二限流電阻、第三采樣電阻和第四采樣電阻，三相電壓互感器初級繞組的第一輸入端通過第一限流電阻接變頻器三相電源的第一相線，三相電壓互感器初級繞組的第三輸入端通過第二限流電阻接變頻器三相電源的第三相線；三相電壓互感器次級繞組的第一輸出端通過第三采樣電阻接第一運放的反相輸入端，三相電壓互感器次級繞組的第三輸出端通過第四采樣電阻接第二運放的反相輸入端。
4.根據權利要求1所述的空壓機變頻器控制電路，其特征在于，輸入電流采樣電路包括電流互感器，第三采樣電阻、第三運放和第三反饋電阻，電流互感器次級繞組的第一輸出端接第三運放的反相輸入 端，第二輸出端接第二基準電平；第三采樣電阻接在電流互感器次級繞組的第一輸出端與第二輸出端之間，第三運放的同相輸入端接第二基準電平，第三運放的反相輸入端通過第三反饋電阻接第三運放的輸出端，第三運放的輸出端作為輸入電流采樣電路的輸出端接CPU的第三模擬量通道引腳。
5.根據權利要求4所述的空壓機變頻器控制電路，其特征在于，輸入電流采樣電路包括第五限流電阻，電流互感器次級繞組的第一輸出端通過第五限流電阻接第三運放的反相輸入端。
6.根據權利要求1所述的空壓機變頻器控制電路，其特征在于，包括模擬量輸出電路，模擬量輸出電路的輸入端接CPU的PWM控制信號輸出引腳，模擬量輸出電路的輸出端接變頻器的控制信號輸入端。
7.根據權利要求6所述的空壓機變頻器控制電路，其特征在于，模擬量輸出電路包括放大電路和RC濾波電路，RC濾波電路的輸入端接CPU的PWM控制信號輸出引腳，輸出端接放大電路的輸入端，放大電路的輸出端接變頻器的控制信號輸入端。
8.根據權利要求7所述的空壓機變頻器控制電路，其特征在于，RC濾波電路包括第一濾波電阻、第二濾波電阻、第一濾波電容和第二濾波電容，第一濾波電阻和第二濾波電阻串聯后，一端接CPU的PWM控制信號輸出引腳，另一端作為RC濾波電路的輸出端接放大電路的輸入端；第一濾波電容的一端接第一濾波電阻與第二濾波電阻的連接點，另一端接地；第二濾波電容的一端接RC濾波電路的輸出端，另一端接地。
9.根據權利要求7所述的空壓機變頻器控制電路，其特征在于，放大電路包括第四運放和第四反饋電阻，第四運放的同相輸入端作為放大電路的輸入端接RC濾波電路的輸出端，第四運放的反相輸入端接地，第四運放的反相輸入端通過第四反饋電阻接第四運放的輸出端，第四運放的輸出端作為放大電路的輸出端接變頻器的控制信號輸入端。
10.根據權利要求9所述的空壓機變頻器控制電路，其特征在于，放大電路包括第三濾波電容、第四濾波電容、第六限流電阻和第七限流電阻，第三濾波電容接在第四運放的同相輸入端與反相輸入端之間，第四運放的反相輸入端通過第六限流電阻接地；第四運放的輸出端通過第七限流電阻接變頻器的控制信號輸入端，第四濾波電容的一端接變頻器的控制信號輸入端，另一 端接地。
【文檔編號】F04B49/06GK203453024SQ201320488257
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2013年8月12日
【發明者】王晟磊, 蔣彭龍, 韋作凱, 高見芳, 周柳奇 申請人:深圳市矩形科技有限公司