專利名稱：一種變頻用三相pwm信號發生及控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電機調速設備的一種核心元器件，主要用于工業控制、家用電器領域， 尤其涉及一種變頻用三相PWM信號發生及控制裝置。
背景技術：
眾所周知，變頻器是工業控制領域廣泛應用的一種電子設備，它對提高勞動生產 率、實現工業自動化、以及節能降耗具有非常用途。目前，變頻器價格還很昂貴，這就限制了 一些對成本控制要求相對較高的一些場合的使用，因此也就造成一些地方能源還在繼續浪 費，生產率也不能得到充分的發揮。變頻技術中最重要核心是三相PWM脈沖的產生。目前 廣泛使用的三相PWM脈沖發生器都是由專用芯片或用DSP芯片來完成的，但是其價格相對 來說還比較貴，對于一些低端的變頻器的設計和生產其成本就顯得比較不容易被接受。
發明內容
為解決上述不足，本發明的目的在于提供一種成本低廉，功能強，性價比高，使用 方便的變頻用三相PWM信號發生及控制裝置，適用于風機，水泵各類負載，也可應用于對成 本敏感的家電領域。為實現上述目的，本發明所采用技術方案是一種變頻用三相PWM信號發生及控 制裝置，它是采用8位AVR單片機和一些通用集成電路組成，使用單片機自帶的5路PWM輸 出，其中CPU1的14腳被設置成10位的PWM。用來當作D/A轉換，輸出一定的電壓控制壓控 振蕩器振蕩⑶4046，通過CPU1外部中斷引腳32腳檢測⑶4046輸出的振蕩頻率，并與所要 設置的頻率相比較，通過運算，得到一個比較精確的脈沖信號。這是一個閉環的控制回路， 使調制頻率做到比較準確。這個時鐘信號觸發CPU2外部中斷0，通過查表，可以產生不同波 形的三相PWM輸出。CPU1的15腳被設置成快速的PWM，可分別輸出幾種固定的頻率，用來當作載波頻 率來使用，同時它也被當作CPU2的時鐘信號。CPU2的13、14、15三個引腳輸出三相同極性PWM信號，這三個信號以及來自CPU2 的12、16、17三個引腳的控制信號被同時送入信號處理電路(這里是采用了可編程邏輯芯 片PLD，也可以采用普通邏輯芯片組合)，產生實際所需的三相PWM信號。使用壓控震蕩器控制控制調制頻率，調制輸出頻率可以在設計范圍內連續可調， 分辨率為1Hz或0. 5Hz，調制頻率范圍0 400Hz，包括鍵盤控制、模擬控制、串口控制及同 步控制等多種控制方式，包括模擬正弦波在內的多種波形，具有顯示和鍵盤接口以及串行 通訊口，通過很少的外圍元件就可以構成一個可以獨立運行的、完善的變頻器系統。它的輸 出頻率以及其它都可通過鍵盤或串口隨意設定。本模塊有多種工作模式，它可以變頻變幅，也可以定頻變幅，基本做到了低價格多 功能，在許多逆變領域均可采用。本發明的有益效果是1、功能強，性價比高，由本發明制成的模塊電路，只需很少的外圍元件即可制成功能完備的變頻器系統，是變頻器低端產品的理想選擇；2、易于加工 生產，成本低廉；3、電路穩定可靠，抗干擾能力非常強，由于元件少，故障率相對減低抗干擾 能力相對增強；4、接口方便，自動控制；5、采用節能型特殊波形的PWM變頻，節能效果顯著。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖1為本發明的工作原理圖；圖2為本發明的模塊原理圖；圖3為本發明的鍵盤示意路；圖4為本發明的鍵盤顯示電路結構圖。
具體實施例方式如圖所示，CPU1除了用來接收來自于鍵盤或串口等的外部控制指令，并將處理好 的數據傳送給CPU2控制PWM輸出，或輸出到顯示屏進行數據顯示外，還可以將自身的工作 狀態等數據通過串口送往上位機，同時它還擔任模擬數據采集等任務。通過選配的顯示屏 可以隨時查看變頻器的工作狀態，如運行頻率，輸入、輸出電壓等。內置的壓控震蕩器可通過CPU1程序控制的D/A轉換也可以通過外部電位器的調 整來改變控制頻率，這個頻率信號一路直接送往CPU2調制PWM輸出頻率，一路送給CPU1用 來進行頻率檢測，通過顯示屏進行頻率顯示。變頻器的運行信息都保存在CPU1的FLASH里 面。CPU2主要用來產生三相PWM，V/F曲線以數據形式存儲于ROM中，CPU2的時鐘信號來自 于CPU1，它是一個可編程的脈沖信號，它的改變直接影響變頻器的載波頻率，它是可以被設 定的。來自壓控震蕩器的頻率脈沖控制CPU2的一個中斷，每來一次中斷CPU2就在ROM區 中讀取一個PWM控制數據，從而達到輸出包括正弦波在內的各種模擬波形。而讀取數據的 快慢也就決定了變頻器的調制頻率(也就是變頻器的輸出頻率)，CPU2中有的比較器輸入 端，用來產生各種保護。CPU1和CPU2之間的通訊是由中斷通過并行總線來完成的，在系統初始化時，CPU2 通過并口讀入CPU1FLASH中存儲的運行數據，因此模塊可以在不受外部控制的情況下按照 事先存儲好的運行數據獨立運行。可編程元件PLD將CPU2產生的三相PWM脈沖按照一定的要求直接輸出可以驅動 逆變元件的信號，并可通過它實現快速關斷PWM，達到自動保護的目的。利用單片機實現變頻器用三相PWM信號發生及控制，它主要是由2片AVR單片機、 一個壓控震蕩器芯片及一些外圍元件組成。在原理方面是利用單片機的PWM功能，使用適 當的控制方式，既壓控震蕩器的連續頻率變換方式，以及合適的計算機算法。在軟件方面， 本發明方案亦提供了完備的技術資料，包括鍵盤控制方式，串口協議，遠程控制等。以上所述是本發明的具體實施方案及技術原理，任何基于本發明技術方案的等效 變換均屬于本發明保護范圍之內。
權利要求
一種變頻用三相PWM信號發生及控制裝置，它是采用8位AVR單片機和一些通用集成電路組成，使用單片機自帶的5路PWM輸出，其特征是CPU1的14腳被設置成10位的PWM，輸出一定的電壓控制壓控振蕩器振蕩CD4046，通過CPU1外部中斷引腳32腳檢測CD4046輸出的振蕩頻率，CPU1的15腳被設置成快速的PWM，可分別輸出幾種固定的頻率，CPU2的13、14、15三個引腳輸出三相同極性PWM信號，這三個信號以及來自CPU2的12、16、17三個引腳的控制信號被同時送入信號處理電路。
2.根據權利要求1所述的一種變頻用三相PWM信號發生及控制裝置，其特征在于分辨 率為IHz或0. 5Hz，調制頻率范圍在0 400Hz。
3.根據權利要求1所述的一種變頻用三相PWM信號發生及控制裝置，其特征在于所述 的控制方式包括鍵盤控制、模擬控制、串口控制及同步控制。
全文摘要
本發明涉及電機調速設備的一種核心元器件，主要用于工業控制、家電領域，尤其涉及一種變頻用三相PWM信號發生及控制裝置，它是采用8位AVR單片機和一些通用集成電路組成，使用單片機自帶的5路PWM輸出，其中CPU1的14腳被設置成10位的PWM。用來當作D/A轉換，輸出一定的電壓控制壓控振蕩器振蕩CD4046，通過CPU1外部中斷引腳32腳檢測CD4046輸出的振蕩頻率，并與所要設置的頻率相比較，通過運算，得到一個比較精確的脈沖信號。本發明的有益效果是功能強，性價比高；成本低廉；電路穩定可靠，抗干擾能力非常強，自動控制；節能效果顯著。
文檔編號H02P27/06GK101854146SQ20091013148
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月1日 優先權日2009年4月1日
發明者齊嘉 申請人:齊嘉