一種採用雙pwm控制的風機變頻調速系統的製作方法
2023-09-22 14:58:25 2
一種採用雙pwm控制的風機變頻調速系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種採用雙PWM控制的風機變頻調速系統。該系統採用單片機為控制核心構成SPWM控制電路，變頻主電路採用交-直-交三相電壓源型變頻器結構，使用雙PWM控制。PWM整流部分採用滯環電流比較的直接電流控制方法，利用MC1496提高功率因數，逆變器部分採用基於SA4828的控制電路產生SPWM波，控制6個IGBT的通斷，實現對異步電動機的VVVF調速。本系統能夠解決風機、水泵類負載在應用中多數時間處於欠載狀態，運轉效率低的問題，能有效提高功率因數，達到節能的目的。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及風機變頻節能調速系統，尤其涉及一種採用雙PWM控制的風機變 頻調速系統。 -種採用雙PWM控制的風機變頻調速系統
【背景技術】
[0002] 異步電機的變頻調速在電力拖動領域的應用具有重要的意義。廠礦約70 %的電費 消耗在風機、泵類等負載上，其運轉效率平均只有20%?50%。因此，提高此類負載的運轉 效率是勢在必行的。
[0003] 三相交流異步電動機結構簡單、堅固，易於維護，自19世紀80年代發明以來，就被 廣泛應用。然而，在調速方面，它長期處於"低能兒"的狀態。隨著現代電子技術的飛速發 展，變頻器在各個領域得到普遍應用，其優點主要有：①提高效率；②降低產品的重量及體 積；③實現軟啟動；④節約電能。
[0004] 風機在實際應用中多數時間處於欠載狀態，運轉效率低。鑑於直接對交流電機的 調速難於實現，傳統上利用擋風板或開/停機調節風量，但大電機工作在工頻狀態下時，頻 繁開/停機會引起很大的電力衝擊，引起電能的損耗。因此，利用變頻器控制風機，通過對 風機的變頻調速，提高運行效率是比較科學的方法，當電機以額定轉速的80%運行時，理論 上其消耗的功率為額定功率的（80% )3,因為轉軸的速出功率與轉速3次方成正比，同時也 可以實現閉環恆壓控制節能效率會進一步提高。
[0005] PWM控制是交流調速系統的控制核心，任何控制算法的最終實現幾乎都是以各種 PWM控制方式完成的。目前已經提出並得到實際應用的PWM控制方案就不下十幾種，關於 PWM控制技術的文章在很多著名的電力電子國際會議上，如PESC，IEC0N，EPE年會上已形成 專題。尤其是微處理器應用於PWM技術並使之數位化以後，花樣是不斷翻新，從最初追求電 壓波形的正弦，到電流波形的正弦，再到磁通的正弦；從效率最優，轉矩脈動最少，再到消除 噪音等，PWM控制技術的發展經歷了一個不斷創新和不斷完善的過程。到目前為止，還有新 的方案不斷提出，進一步證明這項技術的研究方興未艾。
【發明內容】
[0006] 本實用新型旨在設計一種基於雙PWM控制的風機節能變頻調速系統。採用Intel 公司的AT89C51為核心控制器構成SPWM控制電路，三相變頻器電路採用交-直-交電壓源 型變頻器結構，主要由可控整流環節、濾波環節、逆變環節、檢測環節及控制迴路組成，三相 交流電經可控整流電路，整流輸出經中間環節大電容濾波，獲得電壓脈動很小的直流電壓， 逆變部分通過功率器件的導通和關斷，輸出6階梯交流波。主電路中整流和逆變均採用全 控器件IGBT，採用雙PWM控制，PWM整流可以使功率因數接近於1，同時可以使能量回饋給 電網。
[0007] 本實用新型涉及一種採用雙PWM控制的風機變頻調速系統，其特徵在於，含有：變 頻主電路，滯環電流比較的直接電流控制和控制器AT89C51三部分，其中，
[0008] 變頻主電路：電網側接整流環節1，1接濾波環節2, 2接逆變環節3, 3接電機3? Μ ；
[0009] 滯環電流比較的直接電流控制部分：該部分分別通過同步電路和ia、ib採樣電路 連接電網側，同時與濾波環節2相連，與光耦隔離電路相連；
[0010] 控制器AT89C51利用SA4828產生控制信號，通過光耦隔離電路分別送整流環節1 和接逆變環節3,接收故障診斷電路的信息，通過通信接口連接鍵盤和顯示。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1是採用雙PWM控制的風機變頻調速系統圖。
[0012] 圖2是直接電流控制系統結構圖。
[0013] 圖3是基於SA4828的控制系統
【具體實施方式】
[0014] 本實用新型所依據的變頻調速系統如圖1所示，該系統採用單片機為控制核心構 成SPWM控制電路，變頻主電路採用交-直-交三相電壓源型變頻器結構，使用雙PWM控制。 PWM整流部分採用滯環電流比較的直接電流控制方法，利用MC1496提高功率因數，逆變器 部分採用基於SA4828的控制電路產生SPWM波，控制6個IGBT的通斷，實現對異步電動機 的VVVF調速。
[0015] 對整流部分，採用PWM控制，利用圖2所示的一種最常用的採用電流滯環比較方式 實現直接電流控制。該控制系統採用雙閉環控制，其外環是直流電壓控制環，內環是交流電 流控制環。外環PI調節器的輸出為直流電流信號i d，id分別乘以和a、b、c三相相電壓同 相位的正弦信號，得倒三相交流電流的正弦指令信號/X和C。顯然，^和（分別和各 自的電源電壓同相位，其幅值與反映負載電流大小的直流信號id成正比。該指令信號和實 際交流電流信號比較後，通過滯環對各開關器件進行控制，便可使實際交流輸入電流跟蹤 指令值，其跟蹤誤差在滯環環寬決定的範圍內。
[0016] 圖3是基於SA4828的控制系統，首先由鍵盤輸入給定的轉速nQ(r/min)，單片機 把它換算成變頻器將要輸出的頻率和電壓的控制字，寫入到SA4828的控制寄存器，啟動 SA4828。從RT?BB的6個引腳輸出相應頻率和電壓的SPWM控制信號，經驅動電路隔離後， 分別控制智能功率模塊IPM的6個IGBT的導通與關斷，最後在三個輸出端上產生對稱的三 相SPWM電壓，以驅動交流電動機運轉，實現對電機的變頻調速。
[0017] 採用開環U/F，低頻電壓補償的控制方式。IPM的故障檢測信號接到SA4828的SET TRIP端，一旦IPM發生過流、過熱、短路和欠壓等情況，將立即切斷SA4828的6路輸出信號， 使IPM得以保護。
【權利要求】
1. 一種採用雙PWM控制的風機變頻調速系統，其特徵在於，含有：變頻主電路，滯環電 流比較的直接電流控制和控制器AT89C51三部分，其中， 變頻主電路：電網側接整流環節（1)，整流環節（1)接濾波環節（2)，濾波環節（2)接逆 變環節（3)，逆變環節（3)接電機（3?M); 滯環電流比較的直接電流控制部分：該部分分別通過同步電路和ia、ib採樣電路連接 電網側，同時與濾波環節（2)相連，與光耦隔離電路相連； 控制器AT89C51利用SA4828產生控制信號，通過光耦隔離電路分別送整流環節（1)和 逆變環節（3)，接收故障診斷電路的信息，通過通信接口連接鍵盤和顯示。
【文檔編號】H02J3/38GK203911836SQ201420312529
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】賈曉芬, 趙佰亭, 張邦澤, 楊芝權, 黃賢波 申請人:安徽理工大學