專利名稱：微機控制異步機變頻調速器的制作方法
微機控制異步機變頻調速器屬變頻調速控制器。
1986年11月19日公開的專利申請號為85103962的《單片微型計算機控制脈寬調制變頻器》，其脈寬調制方案是采用一種新型150°導通角矩形波方案，根據電壓波形分析，其5次諧波量從180°導通角矩形波方案的20%降為5.2%，而7次諧波分量從14.4%降為3.8%。但在采用單極性調制時，由于其控制方案中大功率晶體管關斷時，輸出點電位的不確定性，使電流波形畸變，得不到好的效果。
本發明的任務在于研制一種性能良好，電流波形穩定而結構簡單的三相準正弦波脈寬調制波發生器方案，用以控制三相逆變橋輸出接近正弦波的三相電壓以驅動異步電動機運行。
一般微機控制異步機變頻調速器主要由整流電路、濾波電路、三相逆變橋、驅動電路、微型計算機，模/數轉換器以及過流保護電路和顯示電路等所組成。本發明的主要發明點在于，采用雙極性150°導通角矩形波脈寬調制方案，控制三相逆變橋輸出接近正弦波的三相電壓，以驅動異步電動機運行。此控制方案可用模擬電子電路或微型計算機實現。
采用本發明的雙極性150°導通角矩形波脈寬調制方案的變頻調速器，能使三相逆變橋的電流輸出波形與理論完全吻合，具有相當小的諧波分量，因此電機的力矩脈動小，運行平衡，完全滿足頻率從2HZ以上的運行范圍。其性能接近正弦波脈寬調制波。在保證運行性能的前提下，可使波形發生器的結構大大簡化。即使用低擋微型計算機來產生波形時，也可以有足夠的執行時間來完成其他功能，如保護、調壓顯示、速度反饋等，可有效地降低變頻器的成本，并提高可靠性。除此之外，還有以下兩個優點1.因為是矩形波輸出而依靠相與相之間的相位差來抵消高次諧波，因此為避免上、下橋直通而設置的導通延時不會影響波形失真度。而正弦波脈寬調制的波形在低頻狀態工作時，導通延時時間將直接影響波形失真度，增加了調制的困難，調試不當時，力矩脈動反而大。
2.在大于電機的額定頻率下工作時，用本方案可使電壓利用率高，接近于180°方案，而波形卻比180°導通好。
本發明有如下附圖附
圖1微機控制異步電機變頻調速器原理圖。
附圖2驅動電路圖。
附圖3微機控制板原理框圖。
附圖4150°矩形波導通時得到的輸出相電壓波形。
附圖5150°矩形波導通的脈寬調制波。
附圖1所示的是一般微機控制變頻調速器的主電路原理圖，交流電源經整流器〔1〕整流并經濾波器〔2〕濾波后，得到的直流電壓供給由大功率晶體管組成的三相橋式逆變器〔3〕。微型計算機〔6〕根據模/數轉換器〔7〕提供的頻率控制信號直接產生雙極性150°導通的矩形脈寬調制波送給驅動電路〔4〕，經功率放大后，驅動三相橋式逆變器〔3〕的功率晶體管。附圖1中的〔5〕為過流保護電路，〔8〕為顯示電路，圖中與功率晶體管并聯的二極管是為電感性負載提供續流通路的續流二極管。
附圖2所示的驅動電路，微機輸出的控制信號經光電耦合隔離后作為驅動電路的輸入信號，經兩級開關放大后，輸出給大功率晶體管的基極，因為上橋臂大功率晶體管的發射極e的電位隨工作情況會變，故上橋臂的驅動電路電源的電壓都單獨供給。
附圖3的微機控制板原理框圖屬一般微機控制應用電路，本發明實施例主要由模/數轉換器〔1〕、存儲器〔2〕、顯示器〔3〕、鎖存器〔4〕、微計算機〔5〕、控制按鈕〔6〕，倒相延時電路〔7〕等所組成。
附圖4中的波形為12階梯波。
附圖5為150°矩形波導通的某一相脈寬調制波，其中150°范圍內是導通時間和截止時間不相等的脈寬調制波，改變導通和截止時間之比，即可得到要求的輸出電壓。30°范圍內的導通和截止時間相等，在這樣的波形驅動下，逆變橋的輸出電壓為零，表示在30°范圍內沒有輸出電壓。
由于本實施例所采用的雙極性150°導通角短形波脈寬調制方案，是利用微機控制的軟件系統實現的，因而使得變頻調速器的控制電路簡單，可采用低擋微型計算機直接從輸出口得到PWM波形，不但成本低，且可靠性好。
權利要求
1.微機控制異步機變頻調速器由整流電路、濾波電路、三相逆變橋、驅動電路、微型計算機、模/數轉換器、過流保護電路及顯示電路所組成、其特征在于采用雙極性150°導通角矩形波脈寬調制方案。
全文摘要
微機控制異步機變頻調速器屬變頻調速控制器，用于異步電動機的變頻調速，它主要由整流電路，濾波電路，三相逆變橋，驅動電路，微型計算機，模/數轉換器，過流保護電路，顯示電路等組成。本控制器的特點是利用微機和軟件系統實現雙極性150°導通角矩形波脈寬調制波方案。此方案具有相當小的諧波分量，其5次諧波分量從180°導通角矩形波方案的20％降為5.2％，而7次諧波分量從14.4％降為3.8％，因此電機的力矩脈動小，運行平穩，滿足頻率從2Hz以上的運行范圍。
文檔編號H02P7/00GK1041494SQ8810997
公開日1990年4月18日 申請日期1988年9月27日 優先權日1988年9月27日
發明者莊心復 申請人:南京航空學院