一種采用雙pwm控制的風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種采用雙PWM控制的風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心構(gòu)成SPWM控制電路，變頻主電路采用交-直-交三相電壓源型變頻器結(jié)構(gòu)，使用雙PWM控制。PWM整流部分采用滯環(huán)電流比較的直接電流控制方法，利用MC1496提高功率因數(shù)，逆變器部分采用基于SA4828的控制電路產(chǎn)生SPWM波，控制6個IGBT的通斷，實(shí)現(xiàn)對異步電動機(jī)的VVVF調(diào)速。本系統(tǒng)能夠解決風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載在應(yīng)用中多數(shù)時間處于欠載狀態(tài)，運(yùn)轉(zhuǎn)效率低的問題，能有效提高功率因數(shù)，達(dá)到節(jié)能的目的。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)，尤其涉及一種采用雙PWM控制的風(fēng)機(jī)變 頻調(diào)速系統(tǒng)。 -種采用雙PWM控制的風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 異步電機(jī)的變頻調(diào)速在電力拖動領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的意義。廠礦約70 %的電費(fèi) 消耗在風(fēng)機(jī)、泵類等負(fù)載上，其運(yùn)轉(zhuǎn)效率平均只有20%?50%。因此，提高此類負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn) 效率是勢在必行的。
[0003] 三相交流異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅固，易于維護(hù)，自19世紀(jì)80年代發(fā)明以來，就被 廣泛應(yīng)用。然而，在調(diào)速方面，它長期處于"低能兒"的狀態(tài)。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā) 展，變頻器在各個領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)主要有：①提高效率；②降低產(chǎn)品的重量及體 積；③實(shí)現(xiàn)軟啟動；④節(jié)約電能。
[0004] 風(fēng)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中多數(shù)時間處于欠載狀態(tài)，運(yùn)轉(zhuǎn)效率低。鑒于直接對交流電機(jī)的 調(diào)速難于實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)上利用擋風(fēng)板或開/停機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)量，但大電機(jī)工作在工頻狀態(tài)下時，頻 繁開/停機(jī)會引起很大的電力沖擊，引起電能的損耗。因此，利用變頻器控制風(fēng)機(jī)，通過對 風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速，提高運(yùn)行效率是比較科學(xué)的方法，當(dāng)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速的80%運(yùn)行時，理論 上其消耗的功率為額定功率的（80% )3,因?yàn)檗D(zhuǎn)軸的速出功率與轉(zhuǎn)速3次方成正比，同時也 可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制節(jié)能效率會進(jìn)一步提高。
[0005] PWM控制是交流調(diào)速系統(tǒng)的控制核心，任何控制算法的最終實(shí)現(xiàn)幾乎都是以各種 PWM控制方式完成的。目前已經(jīng)提出并得到實(shí)際應(yīng)用的PWM控制方案就不下十幾種，關(guān)于 PWM控制技術(shù)的文章在很多著名的電力電子國際會議上，如PESC，IEC0N，EPE年會上已形成 專題。尤其是微處理器應(yīng)用于PWM技術(shù)并使之?dāng)?shù)字化以后，花樣是不斷翻新，從最初追求電 壓波形的正弦，到電流波形的正弦，再到磁通的正弦；從效率最優(yōu)，轉(zhuǎn)矩脈動最少，再到消除 噪音等，PWM控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個不斷創(chuàng)新和不斷完善的過程。到目前為止，還有新 的方案不斷提出，進(jìn)一步證明這項技術(shù)的研究方興未艾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型旨在設(shè)計一種基于雙PWM控制的風(fēng)機(jī)節(jié)能變頻調(diào)速系統(tǒng)。采用Intel 公司的AT89C51為核心控制器構(gòu)成SPWM控制電路，三相變頻器電路采用交-直-交電壓源 型變頻器結(jié)構(gòu)，主要由可控整流環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)、逆變環(huán)節(jié)、檢測環(huán)節(jié)及控制回路組成，三相 交流電經(jīng)可控整流電路，整流輸出經(jīng)中間環(huán)節(jié)大電容濾波，獲得電壓脈動很小的直流電壓， 逆變部分通過功率器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，輸出6階梯交流波。主電路中整流和逆變均采用全 控器件IGBT，采用雙PWM控制，PWM整流可以使功率因數(shù)接近于1，同時可以使能量回饋給 電網(wǎng)。
[0007] 本實(shí)用新型涉及一種采用雙PWM控制的風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，含有：變 頻主電路，滯環(huán)電流比較的直接電流控制和控制器AT89C51三部分，其中，
[0008] 變頻主電路：電網(wǎng)側(cè)接整流環(huán)節(jié)1，1接濾波環(huán)節(jié)2, 2接逆變環(huán)節(jié)3, 3接電機(jī)3? Μ ；
[0009] 滯環(huán)電流比較的直接電流控制部分：該部分分別通過同步電路和ia、ib采樣電路 連接電網(wǎng)側(cè)，同時與濾波環(huán)節(jié)2相連，與光耦隔離電路相連；
[0010] 控制器AT89C51利用SA4828產(chǎn)生控制信號，通過光耦隔離電路分別送整流環(huán)節(jié)1 和接逆變環(huán)節(jié)3,接收故障診斷電路的信息，通過通信接口連接鍵盤和顯示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是采用雙PWM控制的風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)圖。
[0012] 圖2是直接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0013] 圖3是基于SA4828的控制系統(tǒng)

【具體實(shí)施方式】
[0014] 本實(shí)用新型所依據(jù)的變頻調(diào)速系統(tǒng)如圖1所示，該系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心構(gòu) 成SPWM控制電路，變頻主電路采用交-直-交三相電壓源型變頻器結(jié)構(gòu)，使用雙PWM控制。 PWM整流部分采用滯環(huán)電流比較的直接電流控制方法，利用MC1496提高功率因數(shù)，逆變器 部分采用基于SA4828的控制電路產(chǎn)生SPWM波，控制6個IGBT的通斷，實(shí)現(xiàn)對異步電動機(jī) 的VVVF調(diào)速。
[0015] 對整流部分，采用PWM控制，利用圖2所示的一種最常用的采用電流滯環(huán)比較方式 實(shí)現(xiàn)直接電流控制。該控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，其外環(huán)是直流電壓控制環(huán)，內(nèi)環(huán)是交流電 流控制環(huán)。外環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出為直流電流信號i d，id分別乘以和a、b、c三相相電壓同 相位的正弦信號，得倒三相交流電流的正弦指令信號/X和C。顯然，^和（分別和各 自的電源電壓同相位，其幅值與反映負(fù)載電流大小的直流信號id成正比。該指令信號和實(shí) 際交流電流信號比較后，通過滯環(huán)對各開關(guān)器件進(jìn)行控制，便可使實(shí)際交流輸入電流跟蹤 指令值，其跟蹤誤差在滯環(huán)環(huán)寬決定的范圍內(nèi)。
[0016] 圖3是基于SA4828的控制系統(tǒng)，首先由鍵盤輸入給定的轉(zhuǎn)速nQ(r/min)，單片機(jī) 把它換算成變頻器將要輸出的頻率和電壓的控制字，寫入到SA4828的控制寄存器，啟動 SA4828。從RT?BB的6個引腳輸出相應(yīng)頻率和電壓的SPWM控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路隔離后， 分別控制智能功率模塊IPM的6個IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷，最后在三個輸出端上產(chǎn)生對稱的三 相SPWM電壓，以驅(qū)動交流電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的變頻調(diào)速。
[0017] 采用開環(huán)U/F，低頻電壓補(bǔ)償?shù)目刂品绞健PM的故障檢測信號接到SA4828的SET TRIP端，一旦IPM發(fā)生過流、過熱、短路和欠壓等情況，將立即切斷SA4828的6路輸出信號， 使IPM得以保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種采用雙PWM控制的風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，含有：變頻主電路，滯環(huán)電 流比較的直接電流控制和控制器AT89C51三部分，其中， 變頻主電路：電網(wǎng)側(cè)接整流環(huán)節(jié)（1)，整流環(huán)節(jié)（1)接濾波環(huán)節(jié)（2)，濾波環(huán)節(jié)（2)接逆 變環(huán)節(jié)（3)，逆變環(huán)節(jié)（3)接電機(jī)（3?M); 滯環(huán)電流比較的直接電流控制部分：該部分分別通過同步電路和ia、ib采樣電路連接 電網(wǎng)側(cè)，同時與濾波環(huán)節(jié)（2)相連，與光耦隔離電路相連； 控制器AT89C51利用SA4828產(chǎn)生控制信號，通過光耦隔離電路分別送整流環(huán)節(jié)（1)和 逆變環(huán)節(jié)（3)，接收故障診斷電路的信息，通過通信接口連接鍵盤和顯示。
【文檔編號】H02J3/38GK203911836SQ201420312529
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】賈曉芬, 趙佰亭, 張邦澤, 楊芝權(quán), 黃賢波 申請人:安徽理工大學(xué)