一種ffu風機變頻調速控制器的製作方法
2023-09-22 14:49:35
專利名稱：一種ffu風機變頻調速控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種變頻調速控制器，具體說是一種FFU風機變頻調速控制器。
背景技術：
風機過濾器單元(Fan Filter Unit,FFU)是將風機和過濾器組合在一起構成自身 能提供動力的末端淨化設備，目前在各種潔淨工程中得到廣泛應用，特別是在電子、製藥、 食品、生物工程、醫療、實驗室等領域。作為FFU的風機單元部分一般可採用單相交流電機、 三相交流電機和直流電機。三相交流電機額定功率相對FFU應用來說功率偏大，國內該類 電機很少在FFU上使用，直流電機由於成本高，也較少採用。目前FFU風機主要採用單相交 流感應電機(ACIM)，FFU控制器是FFU系統的關鍵設備，主要控制FFU的運行，根據設定對 FFU實現風量大小的控制及其它的保護控制等功能。傳統的單相交流FFU控制器主要採用 可控矽無級調速控制，而採用可控矽無級調速控制會存在電機工作效率不高、發熱嚴重、噪 音大、電流波形失真嚴重等問題，有會存在控制精度不高，調速動靜態性能差等缺點。 發明內容為了解決FFU風機調速控制的以上技術問題，克服上述現有技術存在的不足，提 供一種FFU風機變頻調速控制器，它採用數字變頻調速技術和智能控制算法，能有效的改 進FFU風機的調速性能、降低設備噪音和提高設備控制精度等，並可遙控調速、無線組網的 智能網絡化FFU風機變頻調速控制器。本實用新型的技術方案是一種FFU風機變頻調速控制器，包括用於對按鍵進行採樣輸入、控制數碼管顯示輸出，與馬達主控制器進行通訊的輔 助控制器MCU ；用於控制變壓變頻調速和實現控制算法、保護等功能主控制器DSC ；用於顯示FFU風機工作狀態信息的顯示單元；用於組網控制的通信接口電路；用於電源輸入和控制輸出的接口單元；用於控制的主電路採用AC-DC-AC的兩級結構；所述顯示單元以及通信接口電路分別與所述MCU和DSC相連，MCU和DSC通過串
□通信互連。上述用於電源輸入和控制輸出的接口單元布置在控制器的一側。上述的顯示單元由四位數碼管和四個發光二極體相結合的組成，數碼管主要顯示 數值、工作狀態及設定參數等信息，四個發光二極體從左至右分別為電源指示，燈亮表示電 源接通，燈滅表示電源斷開；工作狀態指示發光二極體亮表示電機運行，滅表示電機停止； 故障指示發光二極體亮表示故障發生，並在數碼管上顯示相應的故障類型，燈滅表示運行 正常，通信指示發光二極體閃爍表示正在進行數據通信，滅表示無通信。經實驗證明，本實用新型可在改善控制性能的同時還可以提高系統的工作效率。最後對設計的控制器進行了實驗，並將其應用到實際工程領域。實驗和工程應用測試結果 均表明該控制器較傳統控制器的具有良好的控制性能、工作效率高和噪音低等優點以下結合附圖對本實用新型做進一步的說明
圖1為本實用新型的外部結構示意圖。圖2為本實用新型的系統控制原理框圖。其中1、電源，2、控制輸出部分接線，3、發光二極體指示燈，4、數碼管，5、按鍵電路 接口，6、通信接口具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地說明。參照圖1，為本實用新型外部結構示意圖，整個控制器設計採用緊湊型和實用相結 合的方案。電源1和控制輸出部分接線2布置的控制器的同一側，如圖中1、2所示，方便接 線，並考慮到操作的安全性。顯示部分為發光二極體指示燈3和數碼管4組成，採用四位數 碼管和四個發光二極體相結合的組合顯示方式，數碼管主要顯示數值、工作狀態及設定參 數等信息，四個發光二極體從左至右分別為電源指示，燈亮表示電源接通，燈滅表示電源斷 開；工作狀態指示發光二極體亮表示電機運行，滅表示電機停止；故障指示發光二極體亮 表示故障發生，並在數碼管上顯示相應的故障類型，燈滅表示運行正常；通信指示發光二極 管閃爍表示正在進行數據通信，滅表示無通信。左側的為按鍵電路接口 5，接按鍵/遙控電 路模塊，實現按鍵電路的採樣輸入功能。左下側為通信接口 6，可直接採用RS485三線連接 進行無線通信。參照圖2，為本實用新型的系統控制原理框圖。交流220V/50HZ輸入經單相不 控整流濾波後逆邊成相位互差90°電壓和頻率可調的兩相交流輸出，控制單相交流電機 (ACMI)的去電容變頻調速，這樣可以改善FFU風機用單相交流電機的調速控制性能。本實 用新型採用單相電在整流輸出和逆變輸入級加了一保護開關電路，當輸入側故障(過壓或 欠壓時)或輸出側故障(過載或短路時)，控制信號斷開保護開關，隔離輸入和輸出環節， 對整個控制器起到保護隔離作用，提高了系統的可靠性。為了縮短產品開發設計周期，提 高可靠性和減小產品體積，整流部分和逆變部分都分別採用了模塊化設計思想，整流橋採 用單相不控整流模塊D10XB80，保護開關管採用SKA06N60，逆變電路部分採用英飛凌整合 智能型電源模塊IKCS12F60AA。控制電源採部分為減少幹擾採用線性電源，三路輸出士 15V 和5V。控制電路部分採用MCU+DSC組合控制方式。MCU採用NEC公司的78F0511A，該單片 機內置兩路串行接口 UARTO和UART6，可滿足同時要與主控制器和外部通信接口通信的要 求。MCU主要負責按鍵處理、顯示控制、通信管理的功能，為輔助控制器；主控制晶片採用 Microchip公司的高性能16位數位訊號控制器(DSC) dsPIC30F3010來實現變壓變頻調速控 制功能，MCU和DSC間的數據交換採用串口實時通信。採用MCU+DSC的控制結構，可以有效 的發揮各自晶片的性能優勢，提高系統可靠性，並降低產品成本，同時也有利於產品的開發 設計。
權利要求一種FFU風機變頻調速控制器，其特徵在於包括用於對按鍵進行採樣輸入、控制數碼管顯示輸出，與馬達主控制器進行通訊的輔助控制器MCU；用於控制變壓變頻調速和實現控制算法、保護功能的主控制器DSC；用於顯示FFU風機工作狀態信息的顯示單元；用於組網控制的通信接口電路；用於電源輸入和控制輸出的接口單元；用於控制的主電路採用AC DC AC的兩級結構；所述顯示單元以及通信接口電路分別與所述MCU和DSC相連，MCU和DSC通過串口通信互連。
2.根據權利要求1所述的FFU風機變頻調速控制器，其特徵在於用於電源輸入和控制 輸出的接口單元布置在控制器的一側。
3.根據權利要求1所述的FFU風機變頻調速控制器，其特徵在於所述輔助控制器MCU 採用NEC公司的78F0511A，主要負責按鍵處理、顯示控制、通信管理的功能，所述主控制器 DSC採用Microchip公司的高性能16位數位訊號控制器dsPIC30F3010來實現變壓變頻調 速控制功能，MCU和DSC間的數據交換採用串口實時通信。
專利摘要本實用新型提供一種FFU風機變頻調速控制器，包括用於對按鍵進行採樣輸入、控制數碼管顯示輸出，與馬達主控制器進行通訊的輔助控制器MCU；用於控制變壓變頻調速和實現控制算法、保護等的主控制器DSC；用於顯示FFU風機工作狀態信息的顯示單元；用於組網控制的有線及擴展無線通信接口電路；所述按鍵/遙控單元、顯示單元、變頻電路以及通信接口電路分別與所述MCU和DSC相連，MCU和DSC通過串口通信互連電路。本實用新型可在改善控制性能的同時還可以提高系統的工作效率。最後對設計的控制器進行了實驗，並將其應用到實際工程領域。實驗和工程應用測試結果均表明該控制器較傳統控制器的具有良好的控制性能、工作效率高和噪音低等優點。
文檔編號H02P27/06GK201733273SQ20102010196
公開日2011年2月2日 申請日期2010年1月26日 優先權日2010年1月26日
發明者曹豐文, 汪義旺 申請人:蘇州市職業大學