CN107359845A - 具有电压电流检测的交流变频调速*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有电压电流检测的交流变频调速***，包括电源电路、整流电路、滤波电路、逆变电路、保护吸收电路、电机、电流电压检测电路、微处理器、隔离驱动电路和SPWM波生成器，电源电路的输出端与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与逆变电路的一输入端连接，逆变电路的输出端与电机连接，保护吸收电路与逆变电路连接；电流电压检测电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管和第二二极管。实施本发明的具有电压电流检测的交流变频调速***，具有以下有益效果：电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

Description

具有电压电流检测的交流变频调速***

技术领域

本发明涉及交流变频调速领域，特别涉及一种具有电压电流检测的交流变频调速***。

背景技术

变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。无论采用哪种机械调速，都是通过电机来实现的。从大的范围来分，电机有直流电机和交流电机。由于直流机调速容易实现，性能好，因此过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流电机采用直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本较高，给人们带来太大的麻烦。因此人们希望让简单可靠廉价的笼式交流电机也像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串极调速等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机。目前的交流变频调速***的电路部分的结构复杂，成本较高。且由于缺少相应的电路保护功能，造成电路的安全性和可靠性较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高的具有电压电流检测的交流变频调速***。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有电压电流检测的交流变频调速***，包括电源电路、整流电路、滤波电路、逆变电路、保护吸收电路、电机、电流电压检测电路、微处理器、隔离驱动电路和SPWM波生成器，所述电源电路的输出端与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述逆变电路的一输入端连接，所述逆变电路的输出端与所述电机连接，所述保护吸收电路与所述逆变电路连接，所述电流电压检测电路的输入端分别与所述滤波电路的输出端和逆变电路的一输入端连接，所述微处理器的输入端与所述电流电压检测电路的输出端连接，所述SPWM波生成器的输入端与所述微处理器的输出端连接，所述隔离驱动电路的输入端与所述PWM波生成器的输出端连接，所述隔离驱动电路的输出端与所述逆变电路的另一输入端连接；

所述电流电压检测电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管和第二二极管，所述运算放大器的反相输入端分别与所述第一电阻的一端和第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一电容的一端和电路入口端连接，所述电路入口端与所述滤波电路的输出端或逆变电路的输入端连接，所述运算放大器的同向输入端与所述第一电容的另一端连接并接地，所述运算放大器的输出端分别与所述第二电阻的另一端和第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第一二极管的阴极和电路输出端连接，所述电路输出端与所述微处理器的输入端连接，所述第一二极管的阳极与所述第二电容的一端连接并接地，所述第二电容的另一端连接正供电电源，所述运算放大器的正电源引脚与所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地，所述运算放大器的负电源引脚连接负供电电源，所述第三电容的电容值为200PF，所述第二二极管的型号为1N4001或1N5401。

在本发明所述的具有电压电流检测的交流变频调速***中，所述电流电压检测电路还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述第四电阻的另一端与所述第一电容的另一端连接，所述第四电阻的阻值为4.7KΩ。

在本发明所述的具有电压电流检测的交流变频调速***中，所述电流电压检测电路还包括第五电阻，所述运算放大器的正电源引脚与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述正供电电源连接，所述第五电阻的阻值为3.3KΩ。

在本发明所述的具有电压电流检测的交流变频调速***中，所述正供电电源提供的电压为+3.3V，所述负供电电源提供的电压为-3.3V。

在本发明所述的具有电压电流检测的交流变频调速***中，所述第一二极管的型号为1N4007。

实施本发明的具有电压电流检测的交流变频调速***，具有以下有益效果：由于设有电源电路、整流电路、滤波电路、逆变电路、保护吸收电路、电机、电流电压检测电路、微处理器、隔离驱动电路和SPWM波生成器，电流电压检测电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管和第二二极管，该电流电压检测电路相对于传统的电流电压检测电路，其使用的元器件较少，这样可以节省硬件成本，另外，第三电容用于滤除正供电电源入口处的杂波，第二二极管用于整流，因此电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有电压电流检测的交流变频调速***一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中电流电压检测电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明具有电压电流检测的交流变频调速***实施例中，该具有电压电流检测的交流变频调速***的结构示意图如图1所示。图1中，该具有电压电流检测的交流变频调速***包括电源电路1、整流电路2、滤波电路3、逆变电路4、保护吸收电路5、电机6、电流电压检测电路7、微处理器8、隔离驱动电路9和SPWM波生成器10，其中，电源电路1的输出端与整流电路2的输入端连接，整流电路2的输出端与滤波电路3的输入端连接，滤波电路3的输出端与逆变电路4的一输入端连接，逆变电路4的输出端与电机6连接，保护吸收电路5与逆变电路4连接，电流电压检测电路7的输入端分别与滤波电路3的输出端和逆变电路4的一输入端连接，微处理器8的输入端与电流电压检测电路7的输出端连接，SPWM波生成器10的输入端与微处理器8的输出端连接，隔离驱动电路的9输入端与PWM波生成器10的输出端连接，隔离驱动电路9的输出端与逆变电路4的另一输入端连接。

工作时，该具有电压电流检测的交流变频调速***以逆变电路4为核心，由电源电路1提供交流电压，通过整流电路2把交流电变换为直流电，再经过滤波电路3消除干扰信号，电流电压检测电路7采集滤波电路3处理后的直流信号，并将其送往微处理器8分析处理；计算出牵引逆变电路4中每个开关管的导通时间，通过SPWM波生成器10输出三相SVPWM波，经过隔离驱动电路9隔离驱动，驱动逆变电路4中的开关管输出频率可调的三相交流电，驱动电机6，保护吸收电路5起到保护逆变电路4的作用。

图2为本实施例中电流电压检测电路的电路原理图，图2中，该电流电压检测电路7包括运算放大器U、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1和第二二极管D2，其中，运算放大器U的反相输入端分别与第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端连接，第一电阻R1的另一端分别与第一电容C1的一端和电路入口端IN连接，电路入口端IN与滤波电路3的输出端或逆变电路4的输入端连接，运算放大器U的同向输入端与第一电容C1的另一端连接并接地，运算放大器U的输出端分别与第二电阻R2的另一端和第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极分别与第一二极管D1的阴极和电路输出端OUT连接，电路输出端OUT与微处理器8的输入端连接，第一二极管D1的阳极与第二电容C2的一端连接并接地，第二电容C2的另一端连接正供电电源+VCC，运算放大器U的正电源引脚与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端接地，运算放大器U的负电源引脚连接负供电电源-VCC，第三电容C3的电容值为200PF，第二二极管D2的型号为1N4001或1N5401，第一二极管D1的型号为1N4007。

该电流电压检测电路7相对于传统的电流电压检测电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，这样可以节省硬件成本。另外，第三电容C3用于滤除正供电电源+VCC入口处的杂波，第二二极管D2用于整流，因此电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

值得一提的是，本实施例中，正供电电源+VCC提供的电压为+3.3V，负供电电源-VCC提供的电压为-3.3V。当然，在本实施例的一些情况下，正供电电源+VCC和负供电电源-VCC所提供的电压大小可根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，电压检测是通过电源变压器取得电压信号，电流检测是通过电流互感器取得电流信号，经运算放大和波形整形后送入微处理器8，微处理器8内部进行积分运算，电路输出端OUT连接微处理器8的输入端(具体是A/D口线)后，微处理器8只对电压/电流正弦波的半周信号进行积分运算，得出信号的有效值。微处理器8要求接收一定数值范围的电压值或电流值，故需要精确控制放大倍数。第一电容C1用于减小入口阻抗、增强抗干扰能力，滤除电路入口端IN的杂波，第三电阻R3是限流电阻，串联在运算放大器U的输出端和电路出口端OUT之间，防止运算放大器U的输出端负载短路，第一二极管D1为钳位二极管，用于防止负半周信号损伤微处理器8的入口。

本实施例中，该电流电压检测电路7还包括第四电阻R4，第四电阻R4的一端与运算放大器U的同相输入端连接，第四电阻R4的另一端与所述第一电容C1的另一端连接，第四电阻R4的阻值为4.7KΩ。第四电阻R4为限流电阻，用于对运算放大器U的同相输入端所在的支路进行过流保护，以进一步提高电路的安全性和可靠性。

本实施例中，该电流电压检测电路7还包括第五电阻R5，运算放大器U的正电源引脚与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与正供电电源+VCC连接，第五电阻R5的阻值为3.3KΩ。第五电阻R5为限流电阻，用于对运算放大器U的正电源引脚所在的支路进行过流保护，以更进一步提高电路的安全性和可靠性。

总之，本实施例中，由于该具有电压电流检测的交流变频调速***设有电源电路1、整流电路2、滤波电路3、逆变电路4、保护吸收电路5、电机6、电流电压检测电路7、微处理器8、隔离驱动电路9和SPWM波生成器10，该电流电压检测电路相对于传统的电流电压检测电路，其使用的元器件较少，这样可以节省硬件成本，另外，该电流电压检测电路7中设有滤波电容和整流二极管，例如：第三电容C3用于滤除正供电电源入口处的杂波，第二二极管D2用于整流，因此电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有电压电流检测的交流变频调速***，其特征在于，包括电源电路、整流电路、滤波电路、逆变电路、保护吸收电路、电机、电流电压检测电路、微处理器、隔离驱动电路和SPWM波生成器，所述电源电路的输出端与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述逆变电路的一输入端连接，所述逆变电路的输出端与所述电机连接，所述保护吸收电路与所述逆变电路连接，所述电流电压检测电路的输入端分别与所述滤波电路的输出端和逆变电路的一输入端连接，所述微处理器的输入端与所述电流电压检测电路的输出端连接，所述SPWM波生成器的输入端与所述微处理器的输出端连接，所述隔离驱动电路的输入端与所述PWM波生成器的输出端连接，所述隔离驱动电路的输出端与所述逆变电路的另一输入端连接；

所述电流电压检测电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管和第二二极管，所述运算放大器的反相输入端分别与所述第一电阻的一端和第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一电容的一端和电路入口端连接，所述电路入口端与所述滤波电路的输出端或逆变电路的输入端连接，所述运算放大器的同向输入端与所述第一电容的另一端连接并接地，所述运算放大器的输出端分别与所述第二电阻的另一端和第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第一二极管的阴极和电路输出端连接，所述电路输出端与所述微处理器的输入端连接，所述第一二极管的阳极与所述第二电容的一端连接并接地，所述第二电容的另一端连接正供电电源，所述运算放大器的正电源引脚与所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端接地，所述运算放大器的负电源引脚连接负供电电源，所述第三电容的电容值为200PF，所述第二二极管的型号为1N4001或1N5401。

2.根据权利要求1所述的具有电压电流检测的交流变频调速***，其特征在于，所述电流电压检测电路还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述第四电阻的另一端与所述第一电容的另一端连接，所述第四电阻的阻值为4.7KΩ。

3.根据权利要求2所述的具有电压电流检测的交流变频调速***，其特征在于，所述电流电压检测电路还包括第五电阻，所述运算放大器的正电源引脚与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述正供电电源连接，所述第五电阻的阻值为3.3KΩ。

4.根据权利要求1至1任意一项所述的具有电压电流检测的交流变频调速***，其特征在于，所述正供电电源提供的电压为+3.3V，所述负供电电源提供的电压为-3.3V。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的具有电压电流检测的交流变频调速***，其特征在于，所述第一二极管的型号为1N4007。