[发明专利]一种变频调速器及其变频调速方法

说明书

本发明涉及一种变频调速装置及其工作方法。

专利申请“CN85 106855 A”公开了一种“采用微机处理机的感应电动机矢量控制变频调速系统”，采用这一系统后，输出电流波形得以改善，调速范围也相应加宽，但仍存在系统硬件构造复杂，软件设计不够完善，输出波形谐波成分较高，噪音较大，低频特性较差等缺点。现有产品难以适应现代科研、生产日益提高的需求。

本发明的目的在于克服上述已有产品和方法的缺陷，而提供一种新型变频调速器，并公开了其新颖的、优化的SPWM方法，其不仅构造简单，输出波形质量好，谐波成分低，噪音低，而且低频性能好，转矩大。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：一种变频调速器及其变频调速方法，由主CPU、键盘显示处理器，保护输入部分、锁存器、端子排采集部分、EPROM、E²ROM、电机驱动电路、模块和复位电路构成，键盘显示处理器、保护输入部分、端子排采集部分、E²ROM、复位电路分别通过线路与主CPU联接，锁存器通过线路分别与主CPU和EPROM联接，电机驱动电路通过线路分别与主CPU和模块相联。

变频调速器的变频调速方法，采用空间电压矢量法产生SPWM信号，第一相桥臂开通时间T_A、第二相桥臂开通时间T_B和两相桥臂都导通和关断的时间T_o从下式得到：其中DT -一个开关周期    m-电压振幅    θi-电压矢量角度电压振幅m由下式得到：m=F/F_基+K其中F是当前频率，F_基是基频，K值是[当前频率+(补偿曲线数-1)×51+补偿表的首地址]地址里的数值。

式中DT值是采用伪随机数取得。在50Hz以下是带有补偿的，在50Hz至基频之间V/F的比值恒定，在基频上，采用恒电压输出。

E²ROM是93C46数据存储器，主CPU是80C196单片机，键盘显示处理器采用89C2051作CPU。

本发明具有以下优点：(1)、可以较容易地由单片微型计算机实现；(2)、利用空间矢量法产生SPWM信号的方法产生的SPWM波，谐波小，对开关器件的开关速度要求较低，直流电压利用率较高；(3)、在控制电路基本不变的前提下，通过改变软件算法，及引进电流反馈，磁通反馈，可实现交流电机的矢量控制；(4)、能有效降低噪音；(5)、低频特性好，转矩大，适用范围广。

下面结合附图详细说明本发明。

图1是变频调速器结构示意图。

图2是逆变器示意图。

图3是定子复数坐标图。

图4是逆变输出电压矢量图。图5是线性等效图。

图6是第Ⅰ区间矢量选择及开关次序示意图。

图7是Softcal子程序流程图。

图8是V/F补偿曲线图。

键盘显示处理器1通过线路与主CPU3联接，接受主CPU3传输来的数据并显示之，它还能够把按键的键值传送至主CPU3；保护输入部分2通过线路与主CPU3联接，起检测外部输入过压、欠压、过流、过载的保护作用；端子排采集部分5通过线路与主CPU3联接，主CPU3定期检测端子排采集部分5的状态，并作相应处理；锁存器4通过线路分别与主CPU3和EPROM6联接，起锁存作用，EPROM6是程序存储器，其高七位地址通过线路直接与主CPU3联接；E²ROM7是数据存储器，通过线路与主CPU3联接，存储主CPU3运算的相关数据；复位电路10通过线路与主CPU3相联，把复位信号传输给主CPU3；电机驱动电路8通过线路分别与主CPU3和模块9联接，接受主CPU3传来的数据，并产生信号驱动模块9，以达到控制电机变频调速之目的。本发明中的E²ROM7最好是93C46数据存储器，也可以是2817；其主CPU3最好是80C196单片机；键盘显示处理器最好采用89C2051作CPU。

对于图2所示的电压型逆变器的感应电机传动系统中，如果对感应电机定子采用图3所示的复数坐标系可定义空间电压矢量，如下式：，若A、B、C的输出为理想的三相正弦波电压，则合成电压矢量为一幅值3V/2，角速度ω的匀速旋转矢量，忽略一次漏抗，可得感应电动机的气隙磁通