CN209046549U - 一种基于异步电机驱动的逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于异步电机驱动的逆变器，所述逆变器包括直流输入单元、信号采集单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、显示单元、存储单元、报警单元、控制波生成单元、驱动单元、逆变单元、滤波单元和交流输出单元；所述逆变器通过所述控制处理单元控制所述控制波生成单元对三角波与正弦波进行比较判断得到相应的SPWM脉冲信号，根据异步电机的输出电压信号控制正弦波的幅值，进而控制SPWM脉冲信号的幅值，并输入驱动单元驱动逆变单元将直流电逆变输出交流电，实现对异步电机的驱动。本实用新型采用三角波模块与正弦波模块比较生成SPWM脉冲信号，减少了输出波形中的谐波含量，提高了逆变器的输出质量。

Description

一种基于异步电机驱动的逆变器

技术领域

本实用新型属于电力设备技术领域，特别涉及一种基于异步电机驱动的逆变器。

背景技术

异步电动机调速的一种方式为调频调速，通过调节逆变器输出波频率实现。如果电机电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。SPWM逆变器的输出三相交流电可以作为异步电动机的输入电源。随着电力技术的不断发展，SPWM逆变器的应用也越来越多，已经成为人们生活、生产中不可或缺的一部分。

逆变器完成逆变的传统方式为通过晶闸管组成的方波逆变电路来实现，输出的是方波交流电，其波形的正负最大值几乎同时产生，含有较多成分低次谐波。而且变频变压过程分开完成，实际负载能力为额定负载的40％—60％，负载能力较差且不能带感性负载。本实用新型异步电机驱动的逆变器，采用模块化的设计方案，采用三角波模块与正弦波模块比较生成SPWM脉冲信号，减少输出波形中的谐波含量，提高逆变器的输出质量。同时独立的功能模块也有利于后期维护和升级。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于异步电机驱动的逆变器，采用三角波模块与正弦波模块比较生成SPWM脉冲信号，减少了输出波形中的谐波含量，提高了逆变器的输出质量。

本实用新型具体为一种基于异步电机驱动的逆变器，所述逆变器包括直流输入单元、信号采集单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、显示单元、存储单元、报警单元、控制波生成单元、驱动单元、逆变单元、滤波单元和交流输出单元，所述直流输入单元与所述逆变单元相连接，所述信号采集单元、所述A/D转换单元、所述控制处理单元、所述控制波生成单元、所述驱动单元、所述逆变单元、所述滤波单元、所述交流输出单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述显示单元、所述存储单元、所述报警单元相连接，所述信号采集单元还与所述交流输出单元连接；所述逆变器通过所述控制处理单元控制所述控制波生成单元对三角波与正弦波进行比较判断得到相应的SPWM脉冲信号，根据所述异步电机的输出电压信号控制所述正弦波的幅值，进而控制所述SPWM脉冲信号的幅值，并输入所述驱动单元驱动所述逆变单元将直流电逆变输出交流电，实现对所述异步电机的驱动。

所述按键输入单元结合所述显示单元和所述存储单元进行参数设定，所述参数包括参考电压报警电压；所述报警单元采用报警指示灯结合所述显示单元进行报警。

所述信号采集单元采用电压传感器采集所述交流输出单元的输出电压信号，经过所述A/D转换单元进行A/D转换后作为反馈信号输入所述控制处理单元，所述控制处理单元将输入的电压信号与预先设定的参考电压进行比较得到差值电压，进而调节所述SPWM脉冲信号的波形，最终实现对输出电压幅值的控制。

所述控制波生成单元包括三角波生成模块、正弦波生成模块和SPWM波生成模块，所述三角波生成模块采用可逆计数器完成，通过循环加减计数得到数字化三角波数据；所述正弦波生成模块采用直接数字频率合成技术从相位的角度上来直接合成所需正弦波；所述SPWM波生成模块分别与所述三角波生成模块、所述正弦波生成模块相连接，将输入的三角波与正弦波进行比较：若所述三角波大于所述正弦波，输出关断低电压，若所述三角波小于所述正弦波，输出导通高电压。

所述驱动单元采用IR2130的IGBT专用集成驱动芯片驱动功率器件IGBT，能够同时控制6个所述功率器件IGBT的导通和关断。

所述逆变单元采用三相桥式逆变电路将所述直流输入单元的直流电逆变输出交流电。

所述逆变器工作过程包括如下步骤：

步骤(1)：所述电压传感器采集所述异步电机的输出电压信号；

步骤(2)：经过所述A/D转换单元进行A/D转换；

步骤(3)：所述控制处理单元将输入的电压信号与所述报警电压进行比较：若大于所述报警电压，通过所述报警单元发出报警信号；若小于所述报警电压，进入步骤(4)；

步骤(4)：将输入的电压信号与所述参考电压进行比较得到差值电压；

步骤(5)：根据所述差值电压确定所述正弦波调制度；

步骤(6)：所述三角波生成模块可逆计数器对输入时钟进行计数，先执行加法运算，从0增加到所述三角波峰值Uc，再执行减法运算，从所述三角波峰值Uc递减到0，以此循环形成三角波形；

步骤(7)：所述正弦波生成模块根据所述正弦波调制度生成输出正弦波；

步骤(8)：将所述三角波与所述正弦波进行比较：若所述三角波大于所述正弦波，输出关断低电压信号，若所述三角波小于所述正弦波，输出导通高电压信号，实现所述SPWM脉冲信号输出；

步骤(9)：所述SPWM脉冲信号输至所述驱动单元；

步骤(10)：所述逆变单元将所述直流输入单元输入的直流电逆变输出交流电；

步骤(11)：经过所述滤波单元滤波处理；

步骤(12)：输出交流电。

附图说明

图1为本实用新型一种基于异步电机驱动的逆变器的结构示意图。

图2为本实用新型一种基于异步电机驱动的逆变器工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种基于异步电机驱动的逆变器的具体实施方式做详细阐述。

如图1所示，本实用新型的逆变器包括直流输入单元、信号采集单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、显示单元、存储单元、报警单元、控制波生成单元、驱动单元、逆变单元、滤波单元和交流输出单元，所述直流输入单元与所述逆变单元相连接，所述信号采集单元、所述A/D转换单元、所述控制处理单元、所述控制波生成单元、所述驱动单元、所述逆变单元、所述滤波单元、所述交流输出单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述显示单元、所述存储单元、所述报警单元相连接，所述信号采集单元还与所述交流输出单元连接；所述逆变器通过所述控制处理单元控制所述控制波生成单元对三角波与正弦波进行比较判断得到相应的SPWM脉冲信号，根据所述异步电机的输出电压信号控制所述正弦波的幅值，进而控制所述SPWM脉冲信号的幅值，并输入所述驱动单元驱动所述逆变单元将直流电逆变输出交流电，实现对所述异步电机的驱动。

所述按键输入单元结合所述显示单元和所述存储单元进行参数设定，所述参数包括参考电压报警电压；所述报警单元采用报警指示灯结合所述显示单元进行报警。

所述信号采集单元采用电压传感器采集所述交流输出单元的输出电压信号，经过所述A/D转换单元进行A/D转换后作为反馈信号输入所述控制处理单元，所述控制处理单元将输入的电压信号与预先设定的参考电压进行比较得到差值电压，进而调节所述SPWM脉冲信号的波形，最终实现对输出电压幅值的控制。

所述控制波生成单元包括三角波生成模块、正弦波生成模块和SPWM波生成模块，所述三角波生成模块采用可逆计数器完成，通过循环加减计数得到数字化三角波数据；所述正弦波生成模块采用直接数字频率合成技术从相位的角度上来直接合成所需正弦波；所述SPWM波生成模块分别与所述三角波生成模块、所述正弦波生成模块相连接，将输入的三角波与正弦波进行比较：若所述三角波大于所述正弦波，输出关断低电压，若所述三角波小于所述正弦波，输出导通高电压。

所述驱动单元采用IR2130的IGBT专用集成驱动芯片驱动功率器件IGBT，能够同时控制6个所述功率器件IGBT的导通和关断。

所述逆变单元采用三相桥式逆变电路将所述直流输入单元的直流电逆变输出交流电。

如图2所示，所述逆变器工作过程包括如下步骤：

步骤(1)：所述电压传感器采集所述异步电机的输出电压信号；

步骤(2)：经过所述A/D转换单元进行A/D转换；

步骤(3)：所述控制处理单元将输入的电压信号与所述报警电压进行比较：若大于所述报警电压，通过所述报警单元发出报警信号；若小于所述报警电压，进入步骤(4)；

步骤(4)：将输入的电压信号与所述参考电压进行比较得到差值电压；

步骤(5)：根据所述差值电压确定所述正弦波调制度；

步骤(6)：所述三角波生成模块可逆计数器对输入时钟进行计数，先执行加法运算，从0增加到所述三角波峰值Uc，再执行减法运算，从所述三角波峰值Uc递减到0，以此循环形成三角波形；

步骤(7)：所述正弦波生成模块根据所述正弦波调制度生成输出正弦波；

步骤(8)：将所述三角波与所述正弦波进行比较：若所述三角波大于所述正弦波，输出关断低电压信号，若所述三角波小于所述正弦波，输出导通高电压信号，实现所述SPWM脉冲信号输出；

步骤(9)：所述SPWM脉冲信号输至所述驱动单元；

步骤(10)：所述逆变单元将所述直流输入单元输入的直流电逆变输出交流电；

步骤(11)：经过所述滤波单元滤波处理；

步骤(12)：输出交流电。

最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本实用新型的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (6)

1.一种基于异步电机驱动的逆变器，其特征在于，所述逆变器包括直流输入单元、信号采集单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、显示单元、存储单元、报警单元、控制波生成单元、驱动单元、逆变单元、滤波单元和交流输出单元，所述直流输入单元与所述逆变单元相连接，所述信号采集单元、所述A/D转换单元、所述控制处理单元、所述控制波生成单元、所述驱动单元、所述逆变单元、所述滤波单元、所述交流输出单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述按键输入单元、所述显示单元、所述存储单元、所述报警单元相连接，所述信号采集单元还与所述交流输出单元连接；所述逆变器通过所述控制处理单元控制所述控制波生成单元对三角波与正弦波进行比较判断得到相应的SPWM脉冲信号，根据所述异步电机的输出电压信号控制所述正弦波的幅值，进而控制所述SPWM脉冲信号的幅值，并输入所述驱动单元驱动所述逆变单元将直流电逆变输出交流电，实现对所述异步电机的驱动。

2.根据权利要求1所述的一种基于异步电机驱动的逆变器，其特征在于，所述按键输入单元结合所述显示单元和所述存储单元进行参数设定，所述参数包括参考电压报警电压；所述报警单元采用报警指示灯结合所述显示单元进行报警。

3.根据权利要求2所述的一种基于异步电机驱动的逆变器，其特征在于，所述信号采集单元采用电压传感器采集所述交流输出单元的输出电压信号，经过所述A/D转换单元进行A/D转换后作为反馈信号输入所述控制处理单元。

4.根据权利要求3所述的一种基于异步电机驱动的逆变器，其特征在于，所述控制波生成单元包括三角波生成模块、正弦波生成模块和SPWM波生成模块，所述SPWM波生成模块分别与所述三角波生成模块、所述正弦波生成模块相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于异步电机驱动的逆变器，其特征在于，所述驱动单元采用IR2130的IGBT专用集成驱动芯片驱动功率器件IGBT，能够同时控制6个所述功率器件IGBT的导通和关断。

6.根据权利要求5所述的一种基于异步电机驱动的逆变器，其特征在于，所述逆变单元采用三相桥式逆变电路将所述直流输入单元的直流电逆变输出交流电。