[发明专利]具有高分辨率可变电压/频率控制的变频器装置

说明书

技术领域

本发明有关一种变频器装置，尤指一种具有高分辨率可变电压/频率控制的变频器装置。

背景技术

感应马达驱动方式大致可分为纯量、向量及直接转矩控制等方式。纯量控制的原理是改变马达同步速率，即定子与转子磁场的速率，所以纯量控制要改变同步速率的方法就是改变该马达输入电源频率。纯量控制即电压/频率控制(V/f Control)，也称变压变频控制(VVVF，Variable Voltage Variable FrequencyControl)。一般而言，电压/频率控制为开回路控制方法，不需要反馈马达转速，只要加装变频器并利用变频控制原理即可改变转速，非常方便。但是在变频器系统中若只是改变输出频率，而没有改变供给电压，其马达的转矩会因频率的增加而使转矩下降，而系统的效率也随之下降。为了保持马达的磁通在一定的大小并使马达的运转效率最高，也必须调整该变频器输出电压的大小，使得电压振幅与马达运转频率的比例维持一定值，而马达的磁通大小正是与该比值的大小成正比，借此达到维持磁通的大小并控制转速的目的。

因为纯量控制法是开回路的控制方法，且马达的实际转速与供电频率间有转差的存在，因此该纯量控制法无法有精准的速度控制性能；但是正因为纯量控制法不需反馈转速，所以才具有架构简单、成本低廉等优点。

现今变频器应用中，单一外部端子给予模拟输入电压(-10～0～+10伏特)时，可转换成变频器的对应输出频率以控制待驱动装置(反转60Hz～0Hz～正转60Hz)。

参见图1及图2，其分别为公知变频器装置的架构方框图及公知变频器装置的模拟输入电压转换为变频器输出频率的方框图。该变频器装置1A包含转换电路10A及微控制单元20A。其中，该转换电路10A包含第一增益单元101A、直流偏移单元102A、及第二增益单元103A。该第一增益单元101A，其具有大小为+0.5的第一电压增益P1a(P1a＝+0.5)，并转换该模拟输入电压Vin(-10～+10伏特)为第一增益电压Va(-5～+5伏特)；该直流偏移单元102A，其具有大小为+5伏特的直流电压偏移值Vdc’(Vdc’＝+5)，并电连接该第一增益单元101A，用以产生修正电压Vx(0～+10伏特)；该第二增益单元103A，其具有大小为+0.5的第二电压增益P2a(P1a＝+0.5)，并转换该修正电压Vx(0～+10伏特)为模拟输出电压Vo(0～+5伏特)。另外，该微控制单元20A包含模拟数字转换单元201A及频率运算单元202A，该微控制单元20A用以转换该模拟输出电压Vo为对应的数字输出值，并计算该数字输出值以产生对应的输出频率。

但是，该公知变频器装置1A的模拟输出电压Vo与该模拟输入电压Vin的电压变动量ΔV关系为：

ΔV＝(10-(-10))/(5-0)×0.1＝0.4(伏特)

即，当模拟输入电压Vin需要变动至少0.4伏特时，该微控制单元20A才能接受该模拟输出电压Vo为0.1伏特，故该变频器装置1A无法提供精准的分辨率以准确控制待驱动装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有高分辨率可变电压/频率控制的变频器装置，以达到输出频率连续性及更精准的分辨率以准确控制待驱动装置。

为达到上述目的，本发明提供了一种具有高分辨率可变电压/频率控制的变频器装置，其包含：

第一电路，其接收模拟输入电压，该第一电路包含：

双向截波器，其具有第一正电位及第一负电位的双向截波电压，该双向截波器用以产生第一截波电压；

第一增益单元，其具有第一电压增益并电连接该双向截波器，该第一增益单元用以产生第一增益电压；及

直流偏移单元，其具有直流电压偏移值并电连接该第一增益单元，该直流偏移单元用以产生第一模拟输出电压；

第二电路，其同时接收该模拟输入电压，该第二电路包含：

正截波器，其具有第二正电位的截波电压，该正截波器用以产生第二截波电压；

第二增益单元，其具有第二电压增益并电连接该正截波器，该第二增益单元用以产生第二模拟输出电压；

第三电路，其同时接收该模拟输入电压，该第三电路包含：

负截波器，其具有第二负电位的截波电压，该负截波器用以产生第三截波电压；

第三增益单元，其具有第三电压增益并电连接该负截波器，该第三增益单元用以产生第三模拟输出电压；及

微控制单元，其电连接该第一电路、该第二电路、及该第三电路，该微控制单元包含：