[发明专利]一种高频变频器

权利要求书

1.一种高频变频器，其特征在于，包括控制器、信号采集电路和高频逆变桥；信号采集电路与控制器相连；控制器通过隔离电路与高频逆变桥相连；

控制器中具有核心模块；核心模块包括MCU最小系统及外围电路；

控制器中还具有软核控制模块；软核控制模块包括有限状态机FSM、ADC同步采集单元(ADCinterface)、Clarke变换单元、Park变换单元、反电动势观察器(ABobsrv)、速度滤波器(GetVel)，速度环控制器(vPi),电流环控制器(dPi/qPi)，Park逆变换单元(invPark)、clarke逆变换(invClarke)及中心对称矢量PWM调制器(SVM)；

控制器通过中心对称矢量PWM调制器发出驱动脉冲以驱动逆变器工作。

2.根据权利要求1所述的高频变频器，其特征在于，

有限状态机FSM：FSM核在一个控制周期内，首先控制ADC同步采集单元采集SVC算法所需反馈数据，再控制SVC算法外设按照由上往下的顺序片内执行SVC算法，最后由SVM核输出控制脉冲控制驱动片外高频逆变桥，下一个周期重复执行上述步骤；

ADC同步采集单元采集的模拟量包括：三相电流i_a/b/c、母线电压V_DC、电机温度Temp_MOTOR、变频器基座温度Temp_VFD和上位机模拟量输入0-10V/4-20mA；

Clarke变换单元用于执行幅度等效Clarke变换，得到i_α、i_β

其中：

i_A、i_B和i_C分别为三相电流；

i_α、i_β为电机的α-β坐标系两相电流；

Park变换单元用于根据上一控制周期的转子位置θ_r，进行坐标轴旋转运算，得到交、直轴电流分量i_q、i_d；

反电动势观察器(ABobsrv)用于获得反电动势；

反电动势观察器的传递函数为：

其中为反电动势观察器的输出；G(z)为电机单相绕组的数字化模型，该数字化化模型的输入量为输入相电压与电机反电动势之差，输出量为相电流：

L、R分别为电机定子相绕组的电感、电阻，Tp为SVPWM周期，D(z)为观察器控制器：

K_p＝2ξω₀L-R

K_I＝ω₀LT_s

ξ、ω₀分别为反电动势观察器的阻尼比与无阻尼震荡频率；

E(z)为相反电动势的z变换；Kp，KI是比例系数和积分系数；

速度滤波器(GetVel)用于获得第n个采样点时刻速度dθ(n)，计算公式为：

dθ(n)＝θ(n)-θ(n-1)，θ(n)和θ(n-1)分别为n和n-1时刻的转子位置；

速度环控制器(vPi),在vPi速度环中，给定值Ref为速度指令、反馈值Fb为反馈速度，输出Out为q轴指令电流i_q；i_q的幅度限制取决电机的额定电流；

电流环控制器(dPi/qPi)

dPi电流环控制器，给定值Ref为0,反馈值Fb为反馈电流i_d,输出为V_d；

qPi电流环控制器，给定值Ref为速度环输出i_q，反馈值Fb为反馈电流i_q，输出为V_q；

两个电流环控制器输出Vd、Vq的幅度必须满足：

clarke逆变换(invClarke)用于clarke逆变换，将α-β轴电压矢量等效转换为a-b-c三相坐标系；

Vdc为直流母线电压，Tp为SVPWM周期。

3.根据权利要求1所述的高频变频器，其特征在于，还包括用于高速总线控制的Modbus-RTU协议IP核。