四川工程职业技术学院毕业论文(小型变频器的测绘与改进)

四川工程职业技术学院四川工程职业技术学院 毕业综合实践报告（论文）毕业综合实践报告（论文） 小型变频器的测绘与改进小型变频器的测绘与改进 学学号号201012020128201012020128 姓姓名名甯新甯新 专专业业电气自动化技术（电力电子方向）电气自动化技术（电力电子方向） 班班级级20102010 级级 1 1 班班 指导教师指导教师陈爽陈爽 成成绩绩 完成时间完成时间20122012 年年 1212 月月 3 3 日日20132013 年年 1 1 月月 6 6 日日 摘要摘要 变频器在交流拖动系统应用中呈现优良的控制性，可以实现软起动和无级调 速，进行加减速控制，使电动机获得高性能，而且具有显著的节能效果。所以 应用变频调速可以提高生产机械的控制精度、生产效率和产品质量，从而利于 实现生产过程的自动化。因此变频器近年来在工业生产各环节得到了广泛的应 用。学习和了解变频器工作过程、原理也是非常必要的，本文则是主要介绍惠 丰 F-2000 系列变频器的主电路原理的分析，并使用 protel99se 绘制原理图。 了解变频器的控电路图原理和测绘以及控制芯片的改进等。 关键字： 变频器电路测绘主电路分析IPM Abstract Application of frequency converter in AC drive system has excellent control, can realize the soft starting and stepless speed regulation, for acceleration and deceleration control, to enable the motor to obtain high performance, but also has the remarkable energy conservation effect. So the application of variable frequency speed control can improve the control precision of production machinery, production efficiency and product quality, in order to realize the automation of the production process. Therefore a converter in recent years in industrial production each link has been widely used. To learn and understand the principle of converter process, is also very necessary, this paper is mainly introduced the Huifeng F-2000 series inverter main circuit theory analysis, and the use of Protel99SE drawing schematic diagram. Understanding the inverter control circuit principle and mapping as well as control chip and improvement. Keywords: invertercircuit mappingmain circuit analysisIPM 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 3 目目录录 绪论.4 第一章 通用变频器的发展和介绍.5 1.1 变频调速的背景及其意义.5 1.2 变频器的概念及组成.5 1.2.1 变频器的概念.5 1.2.2 变频器的组成.5 1.3 变频调速技术发展和现状.6 第二章 变频器主电路及开关电源.7 2.1 主电路结构.7 2.1.1 主电路与 IPM 智能模块.9 2.2 变频器开关电源部分.10 2.2.1 UC3844 组成的开关电源.10 2.2.2 UC3842 组成的开关电源.11 2.2.3 电路工作原理.13 2.3 变频器驱动隔离电路.13 2.3.1 光耦电气隔离.13 2.3.2 驱动电路.14 2.4 变频器检测电路.15 2.4.1 电流检测.16 2.4.2 电压检测.17 第三章变频器控制电路部分.18 3.1 变频器控制方式.18 3.1.1 SPWM 模拟信号控制式.18 3.2 主要控制芯片.18 3.3 控制信号的产生及其加入主电路的途径.20 第四章变频器的人机接口.21 4.1 人机接口的作用.21 4.2 面板的控制按键说明.21 设计总结.22 附录.23 参考文献.26 绪论绪论 21 世纪，交流电动机变频传动是工业生产、日常生活等所依赖的基本技 术之一，其重要性随着社会和生产力的发展变得越来越突出。 变频器可与三相交流电机、减速机构（视需要）构成完整的传动系统。在 现代工业传动应用中，这种“一站式”驱动解决方案具有明显的优势。这种理 念正如德国伦茨公司所提出： “上至电网，下至输出轴的传动。 ”这种传动系统 的中心就是变频器。变频传动在控制性能、调速性能、效率以及维护方面性能 优良，因此变频技术已成为现代传动控制技术必不可少的重要手段。 有人曾经这样描述： “变频器+异步电动机=高性能传动系统。 ”使用时只要 将变频器的输入接入电源，变频器的输出与电动机相连就可以了，比起变频器 内部的复杂程度，使用实在是方便了。变频器在设计时尽可能地为用户提供了 众多的功能，以满足不同应用场合下使用；早先变频传动的对象绝大部分是鼠 笼型异步电动机，这种鼠笼结构转子的交流电动机，在所有电动机中，结构简 单、坚固耐用、易于维护和价格便宜，正是因为这一系列的优点，给变频器带 来了巨大的市场。 当然，现代变频器所驱动的对象已经不仅仅是异步电动机，它还包括同步 电动机、伺服电动机。 变频器大的广泛使用是世界生产力高度发展的必然，机身产过程和理化、 实现高作业效率和高产品品质的需要。在现代工业中，交流传动以其优越于直 流传动的特点，在很多场合中都被作为首选的传动方案，采用变频器控制的电 机系统，有着节能效果显着、调节控制方便、维护简单、可网络化集中、远程 控制、可与 plc 组成自动化控制系统等优点。变频器的这些特点使其在电力电 子系统、 工业自动控制等领域的应用广泛。 市场上不同型号规格变频器的安装、 接线、调试各有特点，但主要方法及注意事项基本一致、但使用变频器时，一 旦发生故障，工矿企业的普通运行人员就很难处理。变频器故障的产生可能是 产品质量问题、运行问题、应用方式问题，也可能是变频器参数设置问题。 第一章第一章 通用变频器的发展和介绍通用变频器的发展和介绍 1.11.1 变频调速的背景及其意义变频调速的背景及其意义 我国对交流变频调速技术的研究起步较晚，直到上个世纪 90 年代才有产 品出现，而且采用的控制技术相对单一，主要以 V/F 控制方式为主，而且性能 较低，无法满足动态性能要求和生产节能需求。但随着变频技术的不断发展， 交流电动机变频技术也日趋完善， 各种复杂控制技术在变频器技术中逐步应用， 使变频器的性能不断提高，而且应用范围也越来越广。变频器现不但在传统的 电力拖动系统中得到了广泛的应用，而且几乎已经扩展到了工业生产的所有领 域，尤其在空调、洗衣机、电冰箱等家电产品中的应用。 目前，变频调速已被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之一，采 用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、 改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求； 二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合 选择不同类型的变频器。 1.21.2 变频器的概念及组成变频器的概念及组成 1.2.11.2.1 变频器的概念变频器的概念 变频器（frequency changer / frequency converter）是一种用来改变交 流电频率的电气设备。此外，它还具有改变交流电电压的辅助功能。过去，变 频器一般被包含在电动发电机、旋转转换器等电气设备中。随着半导体电子设 备的出现，人们已经可以生产完全独立的变频器。 1.2.21.2.2 变频器的组成。变频器的组成。 变频器主要是由主电路、控制电路组成。 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 6 1、 ） 主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分， 变频器的 主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器， 直流 回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回 路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器” ， 吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的 “平波回路” ， 以及将直流功率变换为 交流功率的“逆变器” 。 2、 ）控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信 号的回路，它有频率、电压的“运算电路” ，主电路的“电压、电流检测电路” ， 电动机的“速度检测电路” ，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路” ， 以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。 1.31.3 变频调速技术发展和现状变频调速技术发展和现状 目前，我国的能源消费仅次于美国，位列世界第二，但国民生产总值却不高， 其中最重要的原因之一就是单位产值能耗太大。 国家在 十 一五 规划中指出： 坚持开发节约并重、节约优先，按照减量化、再利用、资源化的原则，大力推 进节能节水节地节材，加强资源综合利用，完善再生资源回收利用体系，全面 推行清洁生产，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的节约型增长方式。 。我 国对交流变频调速技术的研究起步较晚， 到上个世纪 90 年代才有产品出现， 釆 用的控制技术几乎都还只是 V/F 控制，调速性能根本无法与国外产品相比。目 前在中、低压交流传动中，变频器的使用越来越多，而我国在研究矢量控制系 统所需的各种硬件条件已经具备， 如己出现的智能化功率器件 (IPM),其电压等 级、 开关频率都有很大的提高； 数字化控制元件也已出现单指令周期 10ns 的高 速数字信号处理器(DSP)和几乎能完成一个系统功能的专用集成电路。 变频调速已成为电动机调速的最新潮流，有其自身身的特点和优点，随着交 流变频技术的日趋完善和推广应用，特别是在矿用大功率高压设备中的绞车、 提升机、通风机、带式输送机等矿用设备上的应用效果则更加明显。对耗电大、 生产环境恶劣的煤炭行业推广应用变频技术更具有现实意义 第二章第二章 变频器主电路及开关电源变频器主电路及开关电源 变频器由主回路、电源回路、IPM 驱动及保护回路、冷却风扇等几部分 组成。其结构多为单元化或模块化形式。所使用的变频器外形如图 2-1 所 示，本章中着重介绍变频器的主电路结构以及开关电源部分。 图 2-1 2.12.1 主电路结构主电路结构 给三相交流异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，称为主电路。主 电路中又包括了整流器、中间直流环节（平波回路） 、逆变器。如图 2-2 所示。 图 2-2 变频器简化主电路 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 8 整流器： 最近大量使用的是二极管的变流器， 它把工频电源变换为直流电源。 也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再 生运转。 平波回路：在整流器整流后的直流电压中，含有电源 6 倍频率的脉动电压， 此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感 和电容吸收脉动电压（电流） 。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余 量，可以省去电感采用简单的平波回路。 逆变器： 同整流器相反， 逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率， 以所确定的时间使 6 个开关器件导通、关断就可以得到 3 相交流输出。以电压 型 PWM 逆变器为例示出开关时间和电压波形。 图 2-3 变频器内部电路回路框 如图 2-3 所示主,电路单元包括整流器和逆变器两个主要功率变换单位， 电 网电压由输入端（R，S，T）接入变频器，经整流器整流成直流电压，然后由 逆变器变成电压和频率可调的交流电压，从输出端（U，V，W）输出到三相交 流异步电机电。 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 9 2.1.12.1.1 主电路与主电路与 IPMIPM 智能模块智能模块 图 2-4 变频器主电路部分 图 2-4 为通用变频器主电路结构图。使用的整流模块型号为 MDS30-16， 而我们这里用到逆变部分则是使用的是三菱公司的 IPM 智能功率模块，型号为 PM15RSH120，它的主电路原理图如图下所示。 图 2-5 IPM 内部原理图 IPM 是将多个 IGBT 及其驱动、 过流、 过热保护等电路都封装起来， 便于使用， 但坏掉一个管子，整个模块都要换掉 控制端口定义：1：UP（U 组信号输入）2：Vp1（U 组控制电源正极 3：VUFB（U 组驱动电源正极）4：VUFS（U 组驱动电源地）5：VP（V 组信号输 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 10 入）6：VP1（V 组控制电源正极）7：VVFB（V 组驱动电源正极） 8：VVFS（V 组驱动电源地） 9：WP（W 组信号输入）10：VP1（W 组控制电源输入）11：VPC （W 组控制电源地） 12：VWFB（W 组驱动电源正极）13：VWFS（W 组驱动电源 地）14：VN1（下三桥控制电源正极）15：VNC (下三桥控制电源地)16：CIN（短 路电压采样）17：CFO（故障输出脉宽设置）18：FO（故障输出）19：UN（U 组 下桥信号输入）20: VN（V 组下桥信号输入）21: WN（W 组下桥信号输入）22: P （直流母线正极）23: U（U 组输出）24: V（V 组输出）25: W（W 组输出）26: N（直流母线地）27-41: NC（不接） 其中 6 个 IGBT 的基极驱动信号输入端需要的事低电平有效的电平信号。F0 模块内部故障检测的电路信号输出当其为低电平时，表示模块内部发生了过 流短路，欠压或者过热等某种故障。 此模块需要组独立的驱动点源，U,V,W 前三组分别供给单独的控制电源。 后三桥为第 4 组，由一 VNC 供给 3 个下桥元件和制动回路。 IPM 与外部控制电路之间通过光电三极管， 输出故障信号用的光耦选用通用 的光电耦合器。 2.22.2 变频器开关电源部分变频器开关电源部分 开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路及风机等电路提供低压电源。 在变频器系统中,开关电源需要输出:一组 5V/DC、一组12V/DC、四组 20V/DC 等多组电压.其中 5V/DC 主要用作主板及控制板的供电,12V/DC 用作霍尔检 测器件的供电,四组 20V/DC 用作 IGBT 的触发供电. 2.2.12.2.1 UC3844UC3844 组成的开关电源组成的开关电源 如下图 UC3844 所示， 电路主要适用 3844 组成的开关电源。 具有以下主要特 点：体积小，重量轻：由于没有工频变压器，所以体积和重量吸有线性电源的 20%30%功率小， 效率高： 功率晶体管工作在开关状态， 做一晶体管上的功率小， 转化效率高，般为 60%70%，而线性电源只有 30%40%。 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 11 7 脚是芯片的电源输入端,该端在内部集成了稳压器和最低门限电压控制器,所 以该芯片不用在外围设置稳压电路,只要接一只降压电阻即可.最低门限值为 10V,当7脚输入电压低于10V,该芯片将禁止输出,处于保护状态.正常工作时该 端电压约为 12V16V 之间. 4 脚是内部压控振荡器的定时端,通过接上合适的 RC 网络,使输出的 PWM 波控制在 20KHZ100KHZ 之间. 2.2.22.2.2 UC3842UC3842 组成的开关电源组成的开关电源 惠丰变频器中则是使用 UC3842 组成的开关电源来实现为主电路中电流互感 器、IPM 中 IGBT 触发、控制电路等的供电的。此电源是为 30 kW 开关磁阻电机 控制器设计的，此电机功率变换器的主电路为不对称半桥电路。采用反激变换 器结构，具有结构简单、损耗小的优点，但输出电压纹波较大，通常用在 150 W 以下的电源中。 如图2-2-2所示。 此电源为单芯片集成稳压电源， PWM芯片采用UC3842。 UC3842 是一种高性能的固定频率电流型控制器，是专为脱线式直流变换电路设计的， 其内部结构如图 2-2-4 所示。 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 12 图 2-2-2 UC3842 组成的开关电源 图 2-2-4UC3842 内部原理 他集成了振荡器、有温度补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器、图腾 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 13 柱输出电路、输入和基准欠电压锁定电路及 PWM 锁存器电路。可以实现逐个脉 冲的电流限制，输出电流可达 1 A，可直接驱动 MOSFET。 2.2.32.2.3 电路电路工作原理工作原理 此电源电路工作原理为：220 V 三相的交流输入电压先经三相不可控整流， 再经支撑电容平滑，为电源电路提供 550 V 直流工作电压。当三相逆变器接通 电源时，RC1(20W40R)和 C2 吸收电路启动时的冲击电流。从逆变器主电路来的 直流母线电压经电阻 R6 降压后，给 UC3842 提供约 16V 的起动电压。进入正常 工作后，二次绕组 W3 经 D3，C16 提供 UC3842 的工作电压。另一绕组 W2 的高频 电压经 D2，C13 整流滤波，再经 7.5k电阻 R12，R13 和 2k电位器 RP1 分压， 获得输出电压信号。此信号经可调稳压管 TL431 产生偏差信号，再经光电隔离 加到 UC3842 的误差放大器放大，控制 MOS 管的开通与截止，实现稳压的目的。 电源的过流保护由 1.8电阻 R19 检测到 MOS 管的过流信号，电流超过域值时 封锁 UC3842 输出信号，实现单周期过流保护。 UC3842 驱动 MOS 管 VT1 以控制高频变压器一次绕组通断， 进而获得多组副边 电压输出。此输出经二极管整流、电容滤波后得到多路直流电压。供给三相逆 变器各功率开关元件驱动(W6，W7，W8，W9)与 PWM 控制电路(W2，W4，W5)。电 路稳定工作时 UC 3842 的电源由 W3，D3，C16 组成的电源电路提供。MOS 管选 用耐压 1000，电流 8的场效应管 8N100。为了保证开关元件在快速开关过 程中不产生过大的尖峰电压，需用 C8，R15，D1 组成的 RCD 缓冲电路来抑制。 缓冲电路二极管 V3 选用快速恢复二极管 FR107。 2.32.3 变频器驱动隔离电路变频器驱动隔离电路 为驱动主电路器件的电路，它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。 2.3.12.3.1 光耦电气隔离光耦电气隔离 光耦的基本作用，是将输入、输出侧电路进行有效的电气上的隔离；能以光 形式传输信号；有较好的抗干扰效果；输出侧电路能在一定程度上得以避免强 电压的引入和冲击。在变频器电路中，这里用到的光电耦合器件为三极管型光 电耦合器，常用于开关电源电路的输出电压采样和误差电压放大电路，也应用 于变频器控制端子的数字信号输入回路。输入侧由一只发光二极管，输出侧由 一只光敏三极管构成，主要用于对开关量信号的隔离与传输; 图 2-3-1 为常见 应用电路。 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 14 图 2-3-1 光耦线检示意图 2.3.22.3.2 驱动电路驱动电路 驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号， 经光电隔离和放大后， 作为逆变电路的换流器件（逆变模块）提供驱动信号。图二为较典型的驱动电 路 图二 驱动电路图 图 2.3 驱动电路电源图 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 15 驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。在 IPM 中， 三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路，而三个下桥臂驱动电路则是共 用一个公驱动电源（图 2.4） 图 2.4 共用驱动电源的下三桥臂电路图 2.42.4 变频器检测电路变频器检测电路 变频器的检测电路，分内部检测和外部检测。 内部检测电路是检测直流母线电压，输出电流大小及相位，输出电压等值， 以便完成保护，刹车，减速等一系列任务。 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 16 外部检测是扫描模拟输入端子状态或者电压，实现启动，运行，调速甚至转 矩控制等动作。 2.2.4.14.1 电流检测电流检测 图 2-41 电流互感示意图 电流信号检测的结果可以用于变频器转矩和电流控制以及过流保护信号。电 流信号的检测主要有以下几种方法。 (1) 直接串联取样电阻法 这种方法简单、可靠、不失真、速度快，但是有损耗，不隔离，只适用于小 电流并不需要隔离的情况，多用于只有几个 kva 的小容量变频器中。 (2) 电流互感器法 这种方法损耗小，与主电路隔离，使用方便、灵活、便宜，但线性度较低， 工作频带窄(主要用来测工频)，且有一定滞后，多用于高压大电流的场合。如 图 2-41 所示。 图 2-41 中，R 为取样电阻，取样信号为: us=i2r=i1r/m 式中，m 为互感器绕组匝数。 典型应用电路如图 2-42 所示。 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 17 图 2-42 微型电流互感器 电流互感器测量同相的脉冲电流 ip 时， 副边也要用恢复二极管整流， 以消除 原边复位电流对取样信号的影响，如图 2-43(a)所示。在这种电路中，互感器 磁芯单向磁化，剩磁大，限制了电流测量范围，可以在副边加上一个退磁回路， 以扩展其测量范围，如图 2-43(b)所示。电流互感器检测后一般要通过整流后 再用电阻取样，如图 2-43(a)。 图 2-43 电流互感器 2.4.22.4.2 电压检测电压检测 电压检测电路是变频器故障检测电路中的一个重要组成部分， 在保障使 IGBT 逆变电路的工作电源电压在特定安全范围内， 若工作电源危及 IGBT 包含电源本 身的安全时，实施报警、使制动电路工作、停机保护等措施。此外，少数机型 还有对输出电压的检测， 在一定程度上起到对 IGBT 导通管压降检测的作用， 取 代驱动电路中 IGBT 的管压降检测电路。 检测电路的两个简单判断方法： 顺整流 二极管往后检测，若是供电电源，应该有电解滤波电容；二极管后接有大阻值 电阻和小容量贴片电容，找不到电解电容，则不是供电而是用于电压检测的。 第三章第三章变频器控制电路部分变频器控制电路部分 3.13.1 变频器控制方式变频器控制方式 低压通用变频输出电压为 380650V， 输出功率为 0.75400kW， 工作频率为 0400Hz，它的主电路都采用交直交电路。其控制方式大致可分为四种： （1） U/f=C 的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式； （2）电压空间矢量（SVPWM）控制方 式； （3）矢量控制（VC）方式； （4）直接转矩控制（DTC）方式； 3.1.13.1.1 SPWMSPWM 模拟信号控制式模拟信号控制式 U/f=C 的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式，其特点是控制电路结构简单、成 本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业 的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低， 转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。 3.23.2 主要控制芯片主要控制芯片 惠丰 F2000-G 变频器控制电路使用 MCS-96单片机。 单片机和变频器之间传输数据采用十六进制的 AscII 码。其数据的具体格式共 有 11 种，大致可分为 5 类： 1)单片机按格式 A向变频器发送读写通讯请求数据。 2)变频器按格式 C 或 D 向单片机回送读写通讯请求应答数据。 3)单片机按格式 B 向变频器读数据，按格式 AAA， ，向变频器写数据。 4)变频器按格式 EEE， ， ，F 向单片机回送读的应答数据，按格式 C，D 向 单片机回送写数据正确与否的应答数据。 5)单片机按格式 G，H 向变频器发送读出数据正确与否的应答数据。 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 19 如图-时序所示， 单片机向变频器写入数据过程主要有两个部分， 即通讯 请求过程和写入数据过程。在写入数据之前，单片机首先向变频器发送通讯请 求，其步骤为_+。当单片机接收变频器格式为 C 的应答数据，则说明变 频器接受单片机通讯请求；当单片机接收到变频器格式为 D 的应答数据，则说 明变频器拒绝通讯，单片机则要重新 发送通讯请求，直到单片机接受通讯请求。当通讯建立后，单片机开始向变频 器写人数据， 其步骤为-+-+。 当单片机接收变频器格式为 C 的应答数据， 则说明单片机写入数据确；当单片机接收变频器格式为 D 的应答数据，则说明 写入数据有误，要求单片机重新写入数据。 单片机 格式 A数 据 若接收到格 式为 C 的数 据 格式 A/A/A”数据 若接收到格 式为 C 数据 则数据写入 正确 变频器 格式数据回 格式数据送 接收 格式为数据接 格式为数据收 接收 通讯请求 应答数据 写入数据 应答数据 图-单片机向变频器写入数据 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 20 3.33.3 控制信号的产生及其加入主电路的途径控制信号的产生及其加入主电路的途径 1.延迟控制器:当控制信号输入后先经过延迟控制器， 在电机的机械负载惯性较 大的时侯，必须将延迟时间调至较慢处，避免因控制信号变动太快，而损坏驱 动器或机械结构。 2.命令弦波产生器:延迟控制器只将输入信号延迟并不改变其电压值， 控制信号 经延迟后分别送到命令弦波产生器及 BOOST 调整控制器，命令弦波产生器依输 入的命令信号， 产生两个相位差为 120 度的正弦波信号;当输入命令信号为 10V 时，正弦波信号为10VP/60HZ，当输入命令信号为-10V 时，正弦波信号依旧 为10VP/60HZ，但两组正弦波信号相序相反。 3.BOOST 调整控制:正弦波宽调变 SPWM 最简单的控制方式为 VVVF，及亦即输出 电压及频率成线性关系改变，但此方式当低频时须作适当的电压提升，以使电 机在低频操作下有较好的特性。所以在较高频率下 BOOST 调整控制器不动作， 保持原先输入的命令电压， 当命令电压约低于 4V 时便加入 BOOST 调整控制以提 高命令电压。 4.乘法器: 命令弦波产生器，产生的控制信号为随输入的命令电压而改变频率 之正弦波信号，其振幅固定为10V，亦只有 V/F 转换，故而将命令电压及命令 弦波产生器送入乘法器，当低命令电压乘以低频正弦波时，输出便是振幅小且 频率低的命令信号，反之当高命令电压乘以较高频正弦波时，输出便是振幅大 且频率高的命令信号，故而达成电压及频率线性改变的目的。 5.三角波载波产生器: 可选择不同频率的三角波信号，5KHZ、10KHZ、20KHZ， 以便减小载波频率不同时，对系统的影响。 6.PWM 信号产生器: 由三组比较器组成， 将三组 VVVF 命令控制信号 R* S*及 T*， 与三角波载波产生器比较，产生三组 PWM 控制信号，因为驱动器的开关组件 (IGBT)导通和截止都有时间延迟， 易造成上下臂 IGBT 同时导通而短路， 需经过 一个延时控制，然后产生六组 PWM 控制信号。 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 21 第四章第四章变频器的人机接口变频器的人机接口 4.14.1 人机接口的作用人机接口的作用 操作面板可以通过数码管切换显示输出频率、输出电流、输出电压，通过操 作面板上的按键， 可实现读取和修改接驳对象的参数、 启动、 停止/复位、 点动、 反转等操作。接驳对象发生故障时面板可以闪烁显示其故障代码，并点亮故障 提示灯。控制面板原理图见附录。 4.24.2 面板的控制按键说明面板的控制按键说明 启动：正转启动，F.110=1 时，该键为“反转启动”键。 停机/复位：停机，故障复位。 点动/反转启动：F.110=0 时，该键为“点动”键。 F.110=1 时，该键为“反转启动”键。 上升：参数设定状态增加功能代码或其内容值。 运行状态增加频率值。 下降：参数设定状态减小功能代码或内容值。 运行状态减小频率值。 设置：在停机待命状态，按下该键进行参数设置状态。 在参数设置状态，按下该键退出参数设置状态 确认：在参数设置状态，按下该键接受被修改后的参数值并将其保存。 在运行状态，按下该键可更改数码管显示项。 注意：1：在改变参数时，持续按下上升、下降键，可以加快参数变化速度。 2：当某个功能参数修改好后，一定要按确认键，修改好的参数放能被接 受和存储；如果没有按确认键，则本次无效。 四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 综 合 实 践 论 文 22 设计总结设计总结 到此毕业论文就告一段落了。本次毕业设计的课题是小型变频器的测绘与改 进， 本文着重介绍了惠丰 F-2000 型变频器的基本工作原理和主电路工作过程以 及变频器主电路的测绘过程及要点。 电路原理图绘制则是使用万用表的欧姆档，对印制电路板上的各外露焊点和 元器件管脚进行挨个连接测试。首先测量第一个焊点和第二、第三个焊点（或 管脚）之间的电阻，直至测量完所有焊点和管脚，从而得到第一个焊点或管脚 在电路板上的连