一種可變頻逆變器控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力電子技術領域，特別涉及一種可變頻逆變器控制系統。
【背景技術】
[0002]在電力電子技術中，逆變器將直流電能轉變為交流電能，是電子電路最主要的組成部分之一。傳統的逆變器控制系統只能夠輸出固定頻率50Hz的交流電能，但在某些工業和教學實驗環節，還要求逆變器輸出其他頻率的交流電，所以說傳統逆變器的使用存在一定的局限性。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提出一種可變頻逆變器控制系統，能夠將直流電轉變成所需頻率的交流電，同時提高交流電的輸出質量，使本實用新型的應用更加靈活、廣泛。
[0004]為實現上述技術目的，本實用新型采用如下技術方案予以實現。
[0005]一種可變頻逆變器控制系統，包括:用于提供直流電的直流電源、用于設置所需交流電頻率的上位機、用于根據所需交流電頻率向外發送控制信號的數字信號處理芯片、用于根據所述控制信號將所述直流電轉換為所設交流電頻率的交流電的逆變器主電路、用于驅動逆變器主電路的驅動模塊。
[0006]所述數字信號處理芯片的輸入端電連接上位機，輸出端電連接驅動模塊的輸入端，所述驅動模塊的輸出端所述電連接逆變器主電路的輸入端。
[0007]本實用新型的進一步改進在于:
[0008]所述逆變器主電路的輸出端電連接有負載。
[0009]用于采集負載的電壓信號及電流信號的電壓電流采樣模塊，所述數字信號處理芯片還用于根據所述負載的電流信號、所述負載的電壓信號和所設交流電頻率發出控制信號。
[0010]所述電壓電流采樣模塊輸出端連接所述數字信號處理芯片。
[0011]本實用新型的特點還包括:
[0012]所述電壓電流采樣模塊由霍爾電流傳感器、集成運算放大器、施密特觸發器構成，所述霍爾電流傳感器的輸入端電連接所述負載，輸出端電連接所述集成運算放大器的輸入端，所述集成運算放大器的輸出端電連接施密特觸發器的輸入端，所述施密特觸發器的輸出端電連接所述數字信號處理芯片。所述霍爾電流傳感器的型號為CSM005A，集成運算放大器的型號為LM139，施密特觸發器型號為CD40106。
[0013]所述數字信號處理芯片是DSP。
[0014]所述逆變器主電路的型號為FGA25N120 ANTDo
[0015]所述驅動模塊的型號為HCPL-316J逆變器驅動模塊。
[0016]所述直流電源為HDW5系列DC-DC直流電源模塊。
[0017]本實用新型的有益效果為:
[0018]本實用新型使逆變器主電路輸出所需頻率的交流電能，具有系統應用靈活，便于擴展的有益效果。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的一種可變頻逆變器控制系統的結構框圖；
[0020]圖2為本實用新型的一種可變頻逆變器控制系統的工作流程圖；
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0022]參照圖1，為本實用新型的一種可變頻逆變器控制系統的結構框圖。
[0023]該可變頻逆變器控制系統包括上位機，用于設置所需交流電的頻率。
[0024]上述可變頻逆變器控制系統還包括數字信號處理芯片，用于根據所需交流電頻率向外發送控制信號。上述數字信號處理芯片的型號為TMS320F2812，其主要技術參數為:采用CMOS技術，CPU主頻高達150MHz，時鐘周期為6.67ns。上述數字信號處理芯片還采用32位中央處理器，含有128k*16位的Fl ash，分為4個8k*16位和6個16k*16位的存儲段，擁有時鐘和系統控制功能，內含看門狗定時器模塊，具有片內振蕩器，支持動態鎖相環倍頻。數字信號處理芯片有3個外部中斷，外部中斷模塊可支持96個外部中斷，176引腳的LQ FP封裝，帶有外部存儲器接口，工作溫度-40?+85°C。
[0025]上述可變頻逆變器控制系統還包括驅動模塊和逆變器主電路模塊，驅動模塊用于和數字信號處理芯片聯合作用，驅動逆變器主電路模塊，使得逆變器主電路模塊欠飽和檢測結構緊湊。上述驅動模塊的輸入端電連接數字在信號處理芯片，輸出端電連接逆變器主電路。上述驅動模塊采用HCPL-316J逆變器驅動模塊，其技術特點為:內部集成集電極-發射極電壓欠飽和檢測電路及故障狀態反饋電路，具備過流軟關斷、高速光耦隔離、欠壓鎖定、故障信號輸出的功能，兼容CM0S/TTL電平，采用三重復合達林頓管集電極開路輸出，可驅動150A/1200V的逆變器主電路，最大開關時間500ns，工作電壓范圍15?30V。
[0026]上述可變頻逆變器控制系統還包括電壓電流采樣模塊，用于采集負載的電壓信號和電流信號。該電壓電流采樣模塊包括霍爾電流傳感器、集成運算放大器、施密特觸發器。上述霍爾電流傳感器的輸入端電連接負載，輸出端電連接上述集成運算放大器的輸入端，集成運算放大器的輸出端電連接施密特觸發器的輸入端，上述施密特觸發器的輸出端電連接數字信號處理芯片。其中霍爾電流傳感器的型號為CSM005A，運算放大器的型號為LM139，施密特觸發器的型號為CD40106。霍爾電流傳感器的技術特點為:原邊電流測量范圍，O?±10A ;副邊額定輸出電流，25mA ;匝數比，5:1000 ;電源電壓，± 12?± 15 (±5% )V ;響應時間，〈I μ s ;工作環境溫度，-25?+850C ο
[0027]上述可變頻逆變器控制系統中所述數字信號處理芯片還用于根據所述負載的電流信號、所述負載電壓信號和所設交流電頻率發出控制信號。
[0028]本實用新型實施例中，上述數字信號處理芯片的輸入端電連接有上位機，數字信號處理芯片用于在接收到上位機的參數設置命令之后，通過驅動電路控制逆變器主電路模塊的通斷，輸出所需頻率的交流信號。電壓電流采樣模塊對上述逆變器主電路輸出端連接的負載電路的電壓信號和電流信號進行采樣。數字信號處理芯片根據電壓電流采樣模塊采集的電壓信號和電流信號，完成電壓環和電流環的控制，得出實際輸出的交流電的頻率、相位和幅值，并與所設置的交流電頻率相比較，若滿足頻率要求，則正常輸出交流信號；若不滿足頻率要求，則根據所述數字信號處理芯片輸出的SPWM波形，通過驅動電路控制逆變器主電路的通斷，調整實際輸出的交流電的頻率至與所設置的頻率一致。
[0029]參考圖2，為本實用新型的一種可變頻逆變器控制系統的工作流程圖。上述可變頻逆變器控制系統的工作流程如下，首先是系統初始化，通過上位機設置所需交流電的頻率，數字信號處理芯片根據上位機設置的頻率發出控制信號，通過驅動模塊對逆變器主電路的寄存器進行設置，逆變器主電路輸出交流電給負載，電壓電流采樣模塊采集負載端電壓信號和電流信號，數字信號處理芯片根據電壓電流采樣模塊所采集電壓信號和電流信號完成電壓環和電流環的控制，得出實際輸出的交流電的頻率、相位和幅值，與所設置的交流電頻率相比較，若滿足頻率要求，則正常輸出交流信號；若不滿足頻率要求，則由所述數字信號處理芯片輸出的SPWM波形，通過驅動電路控制逆變器主電路的通斷，調整實際輸出的交流電的頻率至與所設置的交流電頻率一致。
[0030]本實用新型依靠上位機修改數字信號處理芯片參數，采用SPWM控制技術，調整載波頻率和載波比，使逆變器輸出所需的各種頻率。并通過電壓電流采樣模塊采集逆變器主電路輸出端連接的負載電路的電壓信號和電流信號，經數字信號處理芯片處理，對輸出的交流電起到監測和修正的作用，使輸出的交流電能穩定、清潔。
[0031]顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種可變頻逆變器控制系統，其特征在于，包括: 用于提供直流電的直流電源、用于設置所需交流電頻率的上位機、用于根據所需交流電頻率向外發送控制信號的數字信號處理芯片、用于根據所述控制信號將所述直流電轉換為所設交流電頻率的交流電的逆變器主電路、用于驅動逆變器主電路的驅動模塊； 所述數字信號處理芯片的輸入端電連接上位機，輸出端電連接驅動模塊的輸入端，所述驅動模塊的輸出端電連接逆變器主電路的輸入端。
2.如權利要求1所述的一種可變頻逆變器控制系統，其特征在于，所述一種可變頻逆變器控制系統中還包括: 所述逆變器主電路的輸出端電連接有負載； 用于采集負載的電壓信號及電流信號的電壓電流采樣模塊，所述數字信號處理芯片還用于根據所述負載的電流信號、所述負載電壓信號和所設交流電頻率發出控制信號； 所述電壓電流采樣模塊輸出端連接所述數字信號處理芯片。
3.如權利要求2所述的一種可變頻逆變器控制系統，其特征在于，所述電壓電流采樣模塊包括霍爾電流傳感器、集成運算放大器、施密特觸發器，所述霍爾電流傳感器的輸入端電連接所述負載，輸出端電連接所述集成運算放大器的輸入端，所述集成運算放大器的輸出端電連接施密特觸發器的輸入端，所述施密特觸發器的輸出端電連接所述數字信號處理芯片。
4.如權利要求3所述的一種可變頻逆變器控制系統，其特征在于，所述霍爾電流傳感器的型號為CSM005A，集成運算放大器的型號為LM139，施密特觸發器的型號為⑶40106。
5.如權利要求1或2所述的一種可變頻逆變器控制系統，其特征在于，所述數字信號處理芯片為DSP。
6.如權利要求1所述的一種可變頻逆變器控制系統，其特征在于，所述逆變器主電路的型號為 FGA25N120 ANTD0
7.如權利要求1所述的一種可變頻逆變器控制系統，其特征在于，所述驅動模塊的型號為HCPL-316J逆變器驅動模塊。
【專利摘要】本實用新型屬于逆變器控制領域，公開了一種可變頻逆變器控制系統。該可變頻逆變器控制系統包括：用于提供直流電的直流電源、用于設置所需交流電頻率的上位機、用于根據所需交流電頻率向外發送控制信號的數字信號處理芯片、用于根據所述控制信號將所述直流電轉換為所設交流電頻率的交流電的逆變器主電路、用于驅動逆變器主電路的驅動模塊、用于采集逆變器主電路輸出端交流電能的電壓信號和電流信號的電源電流采樣模塊，所述電壓電流采樣模塊電連接所述數字信號處理芯片。本實用新型具有頻率可調節范圍廣、電能質量高、應用靈活、便于拓展等優點。
【IPC分類】H02M7-44
【公開號】CN204425203
【申請號】CN201520172414
【發明人】王成
【申請人】西安航空學院
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月25日