[實(shí)用新型]一種電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520050582.4
• 申請(qǐng)日: 2015-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN204794801U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳玉;權(quán)煒偉;祝琳;侯皓;孫星星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P27/08
• 分類號(hào): H02P27/08
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，特別涉及一種利用單片微機(jī)和集成芯片配合產(chǎn)生SPWM波形控制逆變開關(guān)的通斷，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制的一種電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和電力電子器件的更新?lián)Q代，變頻調(diào)速技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。據(jù)資料顯示，現(xiàn)在有90％以上的動(dòng)力來源來自電動(dòng)機(jī)。我國生產(chǎn)的電能60％用于電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與人們的生活息息相關(guān)，密不可分，所以要對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速有足夠的重視。我們都知道，動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)是可以相互轉(zhuǎn)化的，從這個(gè)意義上說電動(dòng)機(jī)也是最常見的運(yùn)動(dòng)源，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的最有效方式是對(duì)運(yùn)動(dòng)源的控制。因此，常常通過對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。

交流電動(dòng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，價(jià)格低廉，維修方便，故而應(yīng)用面很廣，幾乎所有的調(diào)速傳動(dòng)都采用交流電動(dòng)機(jī)。盡管從1930年開始，人們就致力于交流調(diào)速系統(tǒng)的研究，然而主要局限于利用開關(guān)設(shè)備來切換主回路達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，制動(dòng)和有級(jí)調(diào)速的目的。變極對(duì)調(diào)速、電抗或自藕降壓?jiǎn)?dòng)以及繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的有級(jí)調(diào)速都還處于開發(fā)的階段。交流調(diào)速緩慢的主要原因是決定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)主要因素的交流電源頻率的改變和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距控制都是非常困難的，使交流調(diào)速的穩(wěn)定性，可靠性，經(jīng)濟(jì)性以及效率均不能滿足生產(chǎn)要求。后來發(fā)展起來的調(diào)壓，調(diào)頻控制只控制了電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通，而不能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)距。用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)可謂功能強(qiáng)大，它有極高的速度，很強(qiáng)的運(yùn)算能力和接口功能，方便的軟件功能，但是由于成本高，體積過大，所以只用于大型的控制系統(tǒng)。可編程控制器則恰好相反，它只能完成邏輯判斷、定時(shí)、記數(shù)和簡(jiǎn)單的運(yùn)算，由于功能太弱，所以它只能用于簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)控制。在民用生產(chǎn)中，通常用介于工控機(jī)和可編程控制器之間的單片機(jī)作為微處理器。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一套電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，所述系統(tǒng)采用單片機(jī)89C51與SA4828芯片組成SPWM波發(fā)生電路，并結(jié)合智能功率模塊IPM，通過軟件編程控制電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速。所述系統(tǒng)數(shù)字式控制處理芯片的運(yùn)算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數(shù)字化控制系統(tǒng)取代以前的模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。核心控制程序的實(shí)時(shí)完成、功率器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生以及系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)功能都可以通過控制器實(shí)現(xiàn)，為交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低，使得微處理器組成全數(shù)字化控制系統(tǒng)達(dá)到了較高的性能價(jià)格比。通過單片微機(jī)和集成芯片配合產(chǎn)生SPWM波形控制逆變電路的通斷，控制算法容易編程實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與采用模擬器件相比，減少了生產(chǎn)成本，性能良好；具有易于改變控制算法、程序易于移植、控制精度高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，采用變頻技術(shù)后，可以節(jié)省大量的能源，有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保效果，應(yīng)用前景非常廣泛。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)交流調(diào)速系統(tǒng)局限于利用開關(guān)設(shè)備來切換主回路達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)和有級(jí)調(diào)速的技術(shù)問題，而變極對(duì)調(diào)速，電抗或自藕降壓?jiǎn)?dòng)以及繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的有級(jí)調(diào)速都還處于開發(fā)的階段，同時(shí)交流調(diào)速緩慢且其穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及效率均不能滿足生產(chǎn)要求，后來發(fā)展起來的調(diào)壓，調(diào)頻控制只控制了電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通，而不能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)距的問題，設(shè)計(jì)了一種電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，采用單片機(jī)89C51與SA4828芯片組成SPWM波發(fā)生電路，并結(jié)合智能功率模塊IPM，通過軟件編程控制電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案：

一種電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，包括控制模塊、SPWM波發(fā)生模塊以及三相整流模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊、IPM集成模塊、電壓報(bào)警模塊、電機(jī)、測(cè)速傳感器模塊和連接在控制模塊上的外圍設(shè)備模塊，其特征在于：所述的控制模塊采用MCS-51系列的8051單片機(jī)最小系統(tǒng)，所述的SPWM波發(fā)生模塊以及三相整流模塊采用SA4828三相SPWM產(chǎn)生器，所述IPM集成模塊中集成有部分驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、逆變電路模塊、功率開關(guān)元件以及隔離電路模塊，所述8051單片機(jī)輸出端連接SA4828三相SPWM產(chǎn)生器的輸入端，所述SA4828的輸出端通過驅(qū)動(dòng)電路連接IPM集成模塊控制逆變電路模塊，所述逆變電路的輸入端還連接有保護(hù)電路，其輸出端連接有隔離電路模塊，所述隔離電路模塊的輸出端連接有功率開關(guān)元件、所述功率開關(guān)元件的輸出端通過電壓報(bào)警模塊連接至電機(jī)，所述電機(jī)上還連接有速度傳感器模塊，所述速度傳感器模塊的輸出端連接至控制模塊，所述電壓報(bào)警模塊的輸出端連接至三相整流模塊。