感应电机四象限变频调速装置制造方法及图纸

感应电机四象限变频调速装置，属于感应电机变频调速技术领域。它解决了现有感应电机控制技术中采用单一的ＣＰＵ进行控制使控制方法及控制手段受限的问题。它包括滤波器、ＰＷＭ整流模块、滤波电容、ＰＷＭ逆变模块、交流电流检测电路、直流电压检测电路、电机电流检测电路、隔离驱动电路、控制单元和速度传感器，控制单元采用三ＣＰＵ结构，整流控制ＣＰＵ、接口控制ＣＰＵ、交流电流检测电路和直流电压检测电路共同配合对ＰＷＭ整流模块进行控制，逆变控制ＣＰＵ、接口控制ＣＰＵ、速度传感器和电机电流检测电路共同配合实现了对输出端感应电机的转速、电流的双闭环控制。本发明专利技术用于带动位能性负载的感应电机的调速控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种感应电机四象限变频调速装置，属于感应电机变频调速

技术介绍
感应电机变频调速技术经过多年发展，已经成功应用于各个工业领域和日常生活 当中，在实现显著的节能效果的同时，也解决了对速度控制精度有严格要求的相关领域的 电机控制问题。但是传统的变频器输入端采用基于二极管与大的滤波电容相结合的不控 整流的电路结构，由于二极管的电流只能单向流动的物理特性，造成系统存在以下问题 一、输入电流畸变严重，对电网引入很大的低次谐波污染，造成电网质量恶化；二、能量只能 单向流动，在带动位能性负载的场合，会产生电压泵升。目前的解决办法一个是在直流滤 波环节并联泄放电路，将再生能量消耗掉，这种方法造成资源的极大浪费，另外，泄放电阻 产生的热量为设备带来安全隐患；另一种办法是外加能量回馈单元，虽然能够将再生能量 回馈到电网，但是电动状态的输入电流波形畸变问题仍然没有得到解决，另外，这种组合式 的结构造成系统复杂，维修和安装困难。而采用全控型功率器件代替输入端的不控整流二 极管的双P丽拓扑结构，结合P丽整流技术，对输入电流进行实时控制，具有输入电流为正 弦波形，系统以单位功率因数运行，能量自动双向流动等优点，已成为当前变频驱动控制领 域的研究热点。申请号为ZL200420031453. 2的中国专利公开了一种四象限中压变频调速 装置，实现了中压领域的电机系统四象限运行；申请号为200580024917.4的中国专利公 开了一种具有电源侧四象限变流器的牵引变流器，其输入端为单相形式，无法用于三相交 流电源情况，同时需要额外增加可关断的电力二极管，系统复杂程度显著增加；申请号为 200810120160. 4的中国专利公开了一种直流电压可控型四象限变频器及其方法，实现了电 机在电动和发电运行时均获得优良的控制特性，但是由于控制单元采用单一CPU结构，不 易于采用高性能控制方法，另外，接口单一，没有总线控制接口 ，不具备现场组网控制功能， 现场适应能力较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种感应电机四象限变频调速装置，它解决了现有感应电机 四象限控制技术中采用单一的CPU进行控制使控制方法及控制手段受限的问题。 本专利技术包括滤波器、P丽整流模块、滤波电容、P丽逆变模块、交流电流检测电路、 直流电压检测电路、电机电流检测电路和隔离驱动电路，滤波器的交流电源输出端连接P丽 整流模块的交流电源输入端和交流电流检测电路的交流电源输入端，P丽整流模块的直流 电源输出端连接滤波电容的直流电源输入端，滤波电容的直流电源输出端连接P丽逆变模 块的直流电源输入端和直流电压检测电路的直流电源输入端，P丽逆变模块的交流电源输 出端连接电机电流检测电路的交流电源输入端；隔离驱动电路的整流驱动信号输出端连接 P丽整流模块的整流控制信号输入端，隔离驱动电路的逆变驱动信号输出端连接P丽逆变3模块的逆变控制信号输入端，它还包括控制单元和速度传感器，控制单元由整流控制CPU、 逆变控制CPU、接口控制CPU和键盘与显示模块组成，键盘与显示模块的数据输入输出端 连接接口控制CPU的数据输出输入端，接口控制CPU的整流控制输入输出端连接整流控制 CPU的控制信号输出输入端，接口控制CPU的逆变控制输入输出端连接逆变控制CPU的控制 信号输出输入端，整流控制CPU的驱动信号输出端连接隔离驱动电路的整流驱动信号输入 端，整流控制CPU的交流电流信号输入端连接交流电流检测电路的交流电流信号输出端，整流控制CPU的直流电压信号输入端连接直流电压检测电路的第一直流电压信号输出端；逆变控制CPU的直流电压信号输入端连接直流电压检测电路的第二直流电压信号输出端， 逆变控制CPU的驱动信号输出端连接隔离驱动电路的逆变驱动信号输入端，逆变控制CPU 的电流信号输入端连接电机电流检测电路的电流信号输出端，逆变控制CPU的转速信号输入端连接速度传感器的转速信号输出端。 本专利技术的优点是本专利技术的控制单元采用三个CPU对整个系统进行协调控制，在实现对电机控制的同时，能够对输入电流进行实时控制，使输入电流为正弦波形，对电网的谐波污染小；在获得电机四象限运行特性的同时，扩展了现有电机四象限变频调速装置的 功能，可以更加方便地引入更高性能的电机控制算法，进而对电机的整体控制性能大幅提升。附图说明 图l是本专利技术的整体结构示意图；图2是实施方式一中双P丽结构的电路原理图； 图3是实施方式二中总线协议转换器的流程图；图4是实施方式五中P丽整流模块的控制 原理框图。具体实施例方式具体实施方式一 下面结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式包括滤波器1、 P丽整流模块2、滤波电容3、P丽逆变模块4、交流电流检测电路5、直流电压检测电路6、电 机电流检测电路7和隔离驱动电路8，滤波器1的交流电源输出端连接P丽整流模块2的交 流电源输入端和交流电流检测电路5的交流电源输入端，P丽整流模块2的直流电源输出端 连接滤波电容3的直流电源输入端，滤波电容3的直流电源输出端连接P丽逆变模块4的 直流电源输入端和直流电压检测电路6的直流电源输入端，P丽逆变模块4的交流电源输出 端连接电机电流检测电路7的交流电源输入端；隔离驱动电路8的整流驱动信号输出端连 接P丽整流模块2的整流控制信号输入端，隔离驱动电路8的逆变驱动信号输出端连接P丽 逆变模块4的逆变控制信号输入端，它还包括控制单元9和速度传感器10，控制单元9由整 流控制CPU9-1、逆变控制CPU9-2、接口控制CPU9-3和键盘与显示模块9_4组成，键盘与显 示模块9-4的数据输入输出端连接接口控制CPU9-3的数据输出输入端，接口控制CPU9-3 的整流控制输入输出端连接整流控制CPU9-1的控制信号输出输入端，接口控制CPU9-3的 逆变控制输入输出端连接逆变控制CPU9-2的控制信号输出输入端，整流控制CPU9-1的驱 动信号输出端连接隔离驱动电路8的整流驱动信号输入端，整流控制CPU9-1的交流电流信 号输入端连接交流电流检测电路5的交流电流信号输出端，整流控制CPU9-1的直流电压信 号输入端连接直流电压检测电路6的第一直流电压信号输出端；逆变控制CPU9-2的直流电压信号输入端连接直流电压检测电路6的第二直流电压信号输出端，逆变控制CPU9-2的驱 动信号输出端连接隔离驱动电路8的逆变驱动信号输入端，逆变控制CPU9-2的电流信号输 入端连接电机电流检测电路7的电流信号输出端，逆变控制CPU9-2的转速信号输入端连接 速度传感器10的转速信号输出端。 本实施方式中将滤波器1的交流电源输入端连接入交流电网，P丽逆变模块4的交 流电源输出端与感应电机的电源输入端连接，滤波器1、 P丽整流模块2、滤波电容3和P丽 逆变模块4共同组成了双P丽型主电路的拓扑结构；滤波器l既可以是电感，也可以是电 感_电容，也可以是电感-电容-电感结构，本实施方式中采用电感-电容-电感结构，如 图2所示。P丽整流模块2和P丽逆变模块4放置在相同的散热器上，两个P丽模块均采用 全控型功率器件，每个模块可以是集成在一起的IPM模块，也可以是六个分离的功率器件， 图2中所示为采用了 IPM模块。交流电流检测电路5检测到的输入电流，转化为小电量信 号以后传递本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应电机四象限变频调速装置，它包括滤波器（１）、ＰＷＭ整流模块（２）、滤波电容（３）、ＰＷＭ逆变模块（４）、交流电流检测电路（５）、直流电压检测电路（６）、电机电流检测电路（７）和隔离驱动电路（８），滤波器（１）的交流电源输出端连接ＰＷＭ整流模块（２）的交流电源输入端和交流电流检测电路（５）的交流电源输入端，ＰＷＭ整流模块（２）的直流电源输出端连接滤波电容（３）的直流电源输入端，滤波电容（３）的直流电源输出端连接ＰＷＭ逆变模块（４）的直流电源输入端和直流电压检测电路（６）的直流电源输入端，ＰＷＭ逆变模块（４）的交流电源输出端连接电机电流检测电路（７）的交流电源输入端；隔离驱动电路（８）的整流驱动信号输出端连接ＰＷＭ整流模块（２）的整流控制信号输入端，隔离驱动电路（８）的逆变驱动信号输出端连接ＰＷＭ逆变模块（４）的逆变控制信号输入端，其特征在于：它还包括控制单元（９）和速度传感器（１０），控制单元（９）由整流控制ＣＰＵ（９－１）、逆变控制ＣＰＵ（９－２）、接口控制ＣＰＵ（９－３）和键盘与显示模块（９－４）组成，键盘与显示模块（９－４）的数据输入输出端连接接口控制ＣＰＵ（９－３）的数据输出输入端，接口控制ＣＰＵ（９－３）的整流控制输入输出端连接整流控制ＣＰＵ（９－１）的控制信号输出输入端，接口控制ＣＰＵ（９－３）的逆变控制输入输出端连接逆变控制ＣＰＵ（９－２）的控制信号输出输入端，整流控制ＣＰＵ（９－１）的驱动信号输出端连接隔离驱动电路（８）的整流驱动信号输入端，整流控制ＣＰＵ（９－１）的交流电流信号输入端连接交流电流检测电路（５）的交流电流信号输出端，整流控制ＣＰＵ（９－１）的直流电压信号输入端连接直流电压检测电路（６）的第一直流电压信号输出端；逆变控制ＣＰＵ（９－２）的直流电压信号输入端连接直流电压检测电路（６）的第二直流电压信号输出端，逆变控制ＣＰＵ（９－２）的驱动信号输出端连接隔离驱动电路（８）的逆变驱动信号输入端，逆变控制ＣＰＵ（９－２）的电流信号输入端连接电机电流检测电路（７）的电流信号输出端，逆变控制ＣＰＵ（９－２）的转速信号输入端连接速度传感器（１０）的转速信号输出端。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凤江，孙力，赵克，孙立志，王有琨，孙光亚，连政忠，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]