输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统技术方案

一种输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统，包括：DSP处理器，用于输出相位相差120度的三组三相驱动PWM信号；三相放大通道，其结构完全相同，并行排布，分别接收由DSP处理器发出的相对应的所述三相驱动PWM信号，并将三相驱动PWM信号的频率提高到大于等于20000Hz，用于控制驱动电路来驱动电机。本实用新型专利技术具有输出波形更加平滑，电机运行噪音小，平顺；信噪比高，信号失真小；动态范围宽、电路稳定性好；抗干扰能力强；可输入数字或模拟信号，使用灵活的优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统
本技术涉及一种输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统。
技术介绍
目前，如果想做小功率的电机性能测试，信号发生器可以产生足够高频率正弦信号，但不可能带载。变频器可以输出大功率，但输出频率太低，而且接线调试复杂。公知的普通三相交流电机如果用工频50赫兹工作，只能用于固定转速如3000转/分、1500转/分等固定转速的场合。普通变频调节范围也有限，这些都限制了三相电动机的使用范围。且普通变频器PWM频率普遍偏低，仅几十KHz赫兹，驱动器输出正弦波频率低，一般只有几百HZ，波形也不够平滑，特别是输出正弦频率较高的时候。控制电动机运行时噪音和振动都普遍偏大。普通控制器且运行速度慢，I/O有限，也不利于驱动器整体功能扩展。普通驱动电路上一般只作高低压隔离，并不是所有的信号都作隔离措施，抗干扰性能也不够好。
技术实现思路
为了克服上述问题，本技术向社会提供一种可以减低电动机运行时噪音和振动的输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统。本技术的技术方案是:提供一种输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统，包括:DSP处理器，用于输出相位相差120度的三组三相驱动PWM信号；三相放大通道，其结构完全相同，并行排布，分别接收由DSP处理器发出的相对应的所述三相驱动PWM信号，并将三相驱动PWM信号的频率提高到大于等于20000Hz，用于控制驱动电路来驱动电机。作为对本技术的改进，每相所述放大通道包括:PWM光耦电路，用于接收从DSP处理器输入的PWM信号，并光耦到滤波电路；滤波电路，接收从PWM光耦电路过来的PWM信号，并进行滤波；双输出高速比较器，接收从滤波电路过来的PWM信号，并将所述PWM信号的频率提高到大于等于20000Hz ；放大电路，将频率大于等于20000Hz的PWM信号进行放大，并输送给驱动电路；驱动电路，接收放大电路过来的PWM信号，并驱动电机旋转。作为对本技术的改进，在所述滤波电路和双输出比较器之间还设有选择开关，所述选择开关用于在模拟信号输入和数字信号输入之间选择。作为对本技术的改进，在所述滤波电路和双输出比较器之间还设有由RC电路构成的削峰电路。作为对本技术的改进，还包括反馈电路，所述反馈电路包括有与驱动电路的输出端相连接的霍尔电流传感器、反馈光耦电路和反馈信号放大电路，霍尔电流传感器将所采集到的输出端电流输送给反馈光耦电路，所述反馈光耦电路再将电流输送给反馈信号放大电路，经放大后反馈给DSP处理器，控制DSP处理器的工作状态。本技术由于提高了 PWM信号的输出频率，达到大于等于20000Hz，其输出正弦波的波形更加平滑，电机运行噪音小，平顺；而现有普通变频电路只能工作在从几十赫兹到几百K赫兹的低频段，输出正弦波不够平滑，控制电机时噪音和振动都较大。在输出端接有LC低通电路，确保了高频率PWM转换成平滑正弦波的输出。当正弦波频率提高到20千赫兹后，应用领域比现有的同类电路更广泛。本技术频率响应宽，信噪比高，信号失真小。由于合理运用了高频放大电路及高速元器件，双输出高速比较器U5 (LT1016)传导延迟时间典型值为10纳秒，高速驱动集成电路U6 (IR2011S)开关导通时间分别为80纳秒和60纳秒，对于工作在2兆赫兹上也留有充足的裕量。Ql和Q2在高频运用里接成共基极放大形式，使电路更加稳定。加入环路负反馈后，整个电路可以稳定工作在2兆赫兹上，甚至更高，并且还能保证高频率下优良的性倉泛。本技术动态范围宽、电路稳定性好。由于电路工作在高频率，高频电路工作对电源的稳定性要求就显得特别重要。普通的变频器或驱动器，电路只作简单滤波或只对小部分电路稳压，整体电路工作的稳定性明显不如全电路稳压。所以本系统除末级功率管供电之外，全部采用线性三端稳压集成电路来供电，并加强了退稱，保证了电路工作的稳定性。正负双电源供电，保证了更宽的动态范围和频率响应。每组稳压电源均有完善的滤波和退稱电各。本技术抗干扰能力强。反馈光耦U4和PWM光耦电路Ul均由DSP处理器一端的供电，均是由DSP处理器供电电源VDSP输入，PffN IN信号与1-SENSOR信号共用一个信号地回路，其他部分共用V+、V-的电源地回路。这样，无论是输入还是反馈，信号都是彻底隔离的，极大增强了抗干扰能力。本技术可输入数字或模拟信号，使用灵活。由于高频性能良好，本系统不仅可以应用于工业控制，还可以用于电机性能测试。一般的驱动器只能输入数字PWM信号，限制了使用范围。过流保护电路稳定、可靠。运用线性光耦及轨对轨运放放大微弱采样信号，不仅隔离了不必要的干扰，而且运放的带通电路对信号再进行一次滤波，确保了信号的纯净。【附图说明】图1是本技术的一种实施例的结构示意图。图2是本技术其中一相放大通道的方框示意图。图3是图2的电路原理示意图。【具体实施方式】请参见图1至图3，图1至图3揭示的是一种输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统，包括:DSP处理器，用于输出相位相差120度的三组三相驱动PWM信号；三相放大通道，其结构完全相同，并行排布，分别接收由DSP处理器发出的相对应的所述三相驱动PWM信号，并将三相驱动PWM信号的频率提高到大于等于20000Hz，用于控制驱动电路来驱动电机。作为对本技术的改进，每相所述放大通道包括:PWM光耦电路，用于接收从DSP处理器输入的PWM信号，并光耦到滤波电路；滤波电路，接收从PWM光耦电路过来的PWM信号，并进行滤波；双输出高速比较器，接收从滤波电路过来的PWM信号，并将所述PWM信号的频率提高到大于等于20000Hz ；放大电路，将频率大于等于20000Hz的PWM信号进行放大，并输送给驱动电路；驱动电路，接收放大电路过来的PWM信号，并驱动电机旋转。在所述滤波电路和双输出比较器之间还设有选择开关，所述选择开关用于在模拟信号输入和数字信号输入之间选择。在所述滤波电路和双输出比较器之间还设有由RC电路构成的削峰电路。本技术还包括反馈电路，所述反馈电路包括有与驱动电路的输出端相连接的霍尔电流传感器、反馈光耦电路和反馈信号放大电路，霍尔电流传感器将所采集到的输出端电流输送给反馈光耦电路，所述反馈光耦电路再将电流输送给反馈信号放大电路，经放大后反馈给DSP处理器，控制DSP处理器的工作状态。本技术中，由DSP处理器输出的相位相差120度的A、B、C三相驱动PWM信号，分别进入A、B、C、三个放大通道的差分输入端。本实施例中，仅以A相放大通道为例加以说明，其余B相放大通道和C相放大通道结构相同，工作原理也一样；在A相放大通道中，信号在电路输入端PWM IN+和PWM IN-，经第一电阻R1、第二电阻R2到达光耦电路Ul。光耦电路Ul的供电部分分为两组:发射端供电由DSP部分电源提供，输入电平与DSP匹配；接收端供电由驱动部分提供，与DSP是完全隔离的。隔离后的PWM信号由光耦电路Ul的6、7脚输出经第二十七电阻R27、第六二极管D6、第三十七电容C37和第二十六电阻R26、第五二极管D5和第三十六电容C36组成的滤波电路，分别输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统，其特征在于，包括：DSP处理器，用于输出相位相差120度的三组三相驱动PWM信号；三相放大通道，其结构完全相同，并行排布，分别接收由DSP处理器发出的相对应的所述三相驱动PWM信号，并将三相驱动PWM信号的频率提高到大于等于20000Hz，用于控制驱动电路来驱动电机。

【技术特征摘要】
1.一种输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统，其特征在于，包括: DSP处理器，用于输出相位相差120度的三组三相驱动PWM信号； 三相放大通道，其结构完全相同，并行排布，分别接收由DSP处理器发出的相对应的所述三相驱动PWM信号，并将三相驱动PWM信号的频率提高到大于等于20000Hz，用于控制驱动电路来驱动电机。2.根据权利要求1所述的输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统，其特征在于，每相所述放大通道包括: P丽光耦电路，用于接收从DSP处理器输入的PWM信号，并光耦到滤波电路； 滤波电路，接收从PWM光耦电路过来的PWM信号，并进行滤波； 双输出高速比较器，接收从滤波电路过来的PWM信号，并将所述PWM信号的频率提高到大于等于20000Hz ； 放大电路，将频率大于等于20000Hz的PWM信号进行放大，并输送给驱动电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青海，朱克敏，余得贵，黄河治，
申请(专利权)人：山东润峰电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：