專利名稱：高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓轉換裝置的制作方法
技術領域：
高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓轉換裝置
技術領域：
本發(fā)明涉及一種建筑工具，具體說是高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓轉換裝置，
屬于變頻器領域。背景技術：
高頻振動電機需要380V/200HZ三相電源，可以通過380V/50HZ三相市電輸入經(jīng)過 整流濾波后再通過功率器件逆變成380V/200HZ三相電源。由于市電是波動的，如果不經(jīng)過 轉換而直接逆變，那么逆變電源的電壓也相應存在有高低起伏現(xiàn)象，與電機需求電壓不相 符，因而，需要采集市電電壓的變化值調(diào)節(jié)和控制變頻器的輸出電壓，使得變頻器工作更加 穩(wěn)定?，F(xiàn)在采集市電電壓的方法主要有兩種， 一種是采用簡單的電阻分壓，采集分壓后的電 壓，推算出市電電壓，這種方法難以實現(xiàn)強電與弱電在電方面的物理隔離，由于控制電路與 強電電網(wǎng)沒有隔離，控制電路易損壞，且在檢修時易發(fā)生安全事故；第二種方法，利用〃 振 蕩變壓器隔離 〃 的方法，這種方法雖可以實現(xiàn)電壓隔離取樣，但結構復雜，成本高，檢測精 度不高的缺點，影響了變頻器系統(tǒng)的工作。另外，專利號為200820060280. 5的〃 一種離心 機變頻器的電壓檢測裝置〃 ，該方法是采用先分壓后線性光耦隔離再A/D轉換方法，該方 法雖然實現(xiàn)了控制電路與強電電網(wǎng)隔離，但是，由于線性光耦成本很高，因而經(jīng)濟角度是不 可行的。專利號為01127640. 1的"一種源電壓取樣方法及裝置"，其采用高頻變壓器，雖然 具有強電與弱電隔離性好，弱電信號電路安全性好等優(yōu)點，但是其不但具有開關電源的紋 波高、高頻變壓器成本高等問題，而且，高頻變壓器在批量生產(chǎn)過程中初級線圈和次級線圈 匝數(shù)比存在一定離散性，因而，該專利還具有輸入電壓采樣精度較低，一致性較差、成本高 等缺陷。申請?zhí)枮?00810187479. 9的〃 用在變頻器上的直流母線電壓采集方法〃 ，雖然能 實現(xiàn)強弱電隔離，但是，其說明書的第二頁第二行所述， 〃 作為該發(fā)明的另一項改進為母線 電壓采集電路主要是由可調(diào)電阻和具有調(diào)整電壓比例數(shù)值功能的運算放大器組成，所述可 調(diào)電阻以及運算放大器順次連接〃 ，該方法用于解決變壓器的初級和次級線圈比例離散帶 來的問題，但其可調(diào)電阻設置需要人為去調(diào)整，工藝相對復雜，同時，成本較高。而且，現(xiàn)有 技術所設的為中央處理器供電的電源電路，其與電壓轉換電路獨立，因需直接從市電引入， 故需單獨設變壓器等，成本較高，且電路復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題和提出的技術任務是對現(xiàn)有技術方案進行完善與改進， 提供一種高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓轉換裝置，以達到兼顧電壓轉換的精度高、實時 性好、可靠性好、成本低的目的。為此，本發(fā)明采取以下技術方案 高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓轉換裝置，包括電壓轉換電路、中央處理器及為 中央處理器供電的電源電路，其特征在于所述的電壓轉換電路包括可與市電電連接的工 頻變壓器及用于分壓的分壓電路，所述的中央處理器包括與電壓轉換電路連接的A/D轉換 器、用于存放工頻變壓器變壓系數(shù)及分壓電路分壓系數(shù)的存儲器及根據(jù)變壓系數(shù)、分壓系
3數(shù)及由A/D轉換器輸出的數(shù)字信號計算輸入電壓值的計算模塊，所述的分壓電路包括第一 分壓電阻及第二分壓電阻。輸入電壓來自于市電網(wǎng)，經(jīng)工頻變壓器次級線圈，實現(xiàn)市電強電 與中央處理器端弱電之間的隔離，確保了轉換電路的安全，同時，采用工頻變壓器，成本較 高頻變壓器低；內(nèi)置于中央處理器存儲器保存了兩個系數(shù)，分別是工頻變壓器次級線圈與 初級線圈比例關系K1及分壓電路中分壓系數(shù)K2，高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓的轉換 裝置在生產(chǎn)過程中，使用檢測設備可以得到Kl、 K2值，并將該值送于中央處理器存儲，由于 有該兩個系數(shù)，可以解決因工頻變壓器次級線圈與初級線圈比例關系離散性問題及分壓路 中分壓電阻的精度低問題，分壓電阻只需要普通電阻，而無需精密電阻或可調(diào)電阻，避免因 手工調(diào)節(jié)可調(diào)電阻增加生產(chǎn)復雜性，同時避免了可調(diào)電阻阻值溫漂問題。該方法提高了轉 換的精確性、實時性及可靠性，且工藝簡單，成本較低。在計算輸入電壓時，中央處理器中的 計算模塊調(diào)取工頻變壓器比例系數(shù)K1及分壓系數(shù)K2，并根據(jù)由A/D轉換器輸出的數(shù)字信號 按照公式Vd3/Kl+Vref*ADrl/(ADref*K2*Kl)，計算輸入電壓值，其中Vd3為整流過程中的電 壓降，Vref為A/D轉換模塊滿量程電壓，ADref為滿量程A/D轉換模塊對應值，ADrl為Vrl 的A/D轉換值。 作為對上述裝置的進一步完善和補充，本發(fā)明還包括以下附加技術特征 所述電源電路的輸入端與電壓轉換電路連接，其輸出端與中央處理器的電源輸入 端相連。電源電路與電壓轉換電路共享一部分電路，故可減少一部分相應的元器件，降低設 備成本。 所述的電壓轉換電路還包括與工頻變壓器次級線圈相連接的整流濾波電路、與整 流濾波電路并聯(lián)的雙向瞬態(tài)二極管及與第一分壓電阻并聯(lián)的穩(wěn)壓電路，所述的穩(wěn)壓電路的 輸出端與A/D轉換器相接。在輸入電壓很高干擾峰值電壓時，該干擾峰值電壓分別先后經(jīng) 過工頻變壓器變壓、雙向瞬態(tài)二極管、整流濾波、分壓電路及穩(wěn)壓電路后，避免瞬時高壓對 中央處理器的影響。 所述的電源電路包括整流、濾波電路及穩(wěn)壓電路，其中整流、濾波電路中的整流電 路與電壓轉換電路共用，電源電路濾波電路包括一濾波電容，電源電路穩(wěn)壓電路包括一穩(wěn) 壓管，其輸出端與中央處理器電源輸入端連接。工頻變壓器、整流電路為電壓轉換電路及電 源電路共用部分，由次級線圈引出并通過整流電路的半波直流電經(jīng)電源電路再處理為中央 處理器提供電源而不必另設變壓器及整流電路等其它轉換裝置，降低設備成本。
有益效果 1、采用工頻變壓器，在電路結構上實現(xiàn)了市電強電與中央處理器端弱電之間的隔 離，確保了采樣電路的安全，且其成本比起高頻變壓器低。 2、工頻變壓器、整流電路為電壓轉換電路及電源電路共用部分，由次級線圈引出 并通過整流電路的半波直流電經(jīng)電源電路再處理為中央處理器提供電源而不必另設變壓 器及整流電路等其它轉換裝置，降低設備成本，減少體積，同時簡化線路，利于生產(chǎn)、維修。 3、在輸入電壓很高干擾峰值電壓時，該干擾峰值電壓分別先后經(jīng)過工頻變壓器變 壓、雙向瞬態(tài)二極管、整流濾波、分壓電路后，雖分壓電阻R1上電壓依舊較高，但增設穩(wěn)壓 電路后，可有效保護中央處理器。 4、存儲器保存了變壓系數(shù)及分壓系數(shù)，解決了工頻變壓器次級線圈與初級線圈比 例關系離散及分壓電阻Rl和電阻R2的精度低的問題，降低成本、簡化操作的同時，提高計
4算精度，同時避免了采用可調(diào)電阻時存在的阻值溫漂問題。

圖1是本發(fā)明原理結構圖。 圖2是本發(fā)明流程圖。
具體實施方式
以下結合說明書附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明。
如圖1所示本發(fā)明包括電壓轉換電路、中央處理器及電源電路，電壓轉換電路包
括可與市電電連接的工頻變壓器及用于分壓的分壓電路，中央處理器包括與電壓轉換電路
連接的A/D轉換器、用于存放工頻變壓器變壓系數(shù)及分壓電路分壓系數(shù)的存儲器EEPROM及
根據(jù)變壓系數(shù)、分壓系數(shù)及由A/D轉換器輸出的數(shù)字信號計算輸入電壓值的計算模塊、工
頻變壓器次級線圈相連接的整流濾波電路、與整流濾波電路并聯(lián)的雙向瞬態(tài)二極管及與第
一分壓電阻R1并聯(lián)的穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路的輸出端與A/D轉換器相接。電源電路包括整流、
濾波電路及穩(wěn)壓電路，其中整流、濾波電路中的整流電路與電壓轉換電路共用，電源電路濾
波電路包括一濾波電容，電源電路穩(wěn)壓電路包括一穩(wěn)壓管，其輸出端與中央處理器電源輸
入端連接。在具體實施時，分壓電路出來電壓也可以經(jīng)過電阻和電容構成的RC濾波器后再
通過穩(wěn)壓管D2與信息處模塊相接以保護中央處理器。 根據(jù)圖1、2詳細說明其工作過程輸入電源取出其中兩相，如R和S。兩相經(jīng)過變 壓器Tl次級線圈輸出電壓經(jīng)過Dl雙向瞬態(tài)二極管TVS將R和S之間瞬態(tài)很高電壓濾波濾 去，再經(jīng)過整流橋D3整流出來是半波信號，通過濾波電容C1濾波后得到紋波小的直流電 壓，直流電壓經(jīng)過穩(wěn)壓管Ul變成中央處理器U2所需要的電源VCC并且為中央處理器提供 電源。同時，直流電壓還為分壓電路提供電壓，分壓電路有分壓電阻R1和R2組成，第一分 壓電阻R1上電壓經(jīng)過D2穩(wěn)壓管，確保第一分壓電阻R1上電壓值小于中央處理器的電源電 壓VCC。采樣電壓Rl電阻上電壓經(jīng)過D2穩(wěn)壓管后經(jīng)過電阻R3和電容C3濾波后進入中央 處理器A/D 口。分壓電路出來電壓也可以經(jīng)由電阻R3和電容C3構成RC濾波器后再通過 穩(wěn)壓管D2達到保護中央處理器U2的目的。中央處理器U2經(jīng)過A/D轉換后得到數(shù)值ADrl。 通過公式Vrs = Vd3/Kl+Vre，ADrl/(ADre，K2純l)，計算輸入電壓值Vrs，其中 Vd3為整流過程中的電壓降，Vref為A/D轉換模塊滿量程電壓，ADref為滿量程A/D轉換模 塊對應值，ADrl為Vri的A/D轉換值。 公式中各值的計算初級線圈電壓也就是RS兩相電壓為Vrs，初級線圈匝數(shù)為nl，次級線圈匝數(shù)為n2， 次級線圈電壓為Vdl，則 Vdl = Vrs氺n2/nl， 令K1 = n2/nl，則 Vdl = Vrs*Kl，D3的二極管管壓降為Vd3，則分壓電阻Rl和R2上總電壓為Vrl+r2， Vrl+r2 = Vdl-Vd3， 電阻Rl上的電壓Vrl，電阻Rl的阻值為rl， R2的阻值為r2，[0028]Vrl = Vrl+r2*rl/(rl+r2)， 令K2 = rl / (rl+r2)，則 Vrl = Vrl+r2*K2， A/D轉換器滿量程電壓為Vref ，其A/D轉換對應值為ADref ， Vrl的A/D轉換值為 ADrl，則 Vrl = Vref氺ADrl/ADref ，Vrl+r2 = Vref*ADrl/ (ADref*K2)， Vdl = Vd3+Vref*ADrl/(ADref*K2)，Vrs = Vd3/Kl+Vref*ADrl/(ADref*K2*Kl)， 硬件設計好后，Vd3、Vref、ADref等三個量固定了，是一個常量，可以直接寫入代碼 中。K1、K2兩個量是在高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓采樣裝置生產(chǎn)過程中通過特定設備 可以計算出Kl、 K2的值，并將Kl和K2的值保存在中央處理器U2內(nèi)置的EEPROM中。在批 量的高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓采樣裝置中Kl和K2的值有離散性。因此，只要獲取 ADrl值，就能計算出Vrs的值。
權利要求高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓轉換裝置，包括電壓轉換電路、中央處理器及為中央處理器供電的電源電路，其特征在于所述的電壓轉換電路包括可與市電電連接的工頻變壓器及用于分壓的分壓電路，所述的中央處理器包括與電壓轉換電路連接的A/D轉換器、用于存放工頻變壓器變壓系數(shù)及分壓電路分壓系數(shù)的存儲器及根據(jù)變壓系數(shù)、分壓系數(shù)及由A/D轉換器輸出的數(shù)字信號計算輸入電壓值的計算模塊，所述的分壓電路包括第一分壓電阻及第二分壓電阻。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓轉換裝置，其特征在于所述電源電路的輸入端與電壓轉換電路連接，其輸出端與中央處理器的電源輸入端相連。
3. 根據(jù)權利要求2所述的高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓轉換裝置，其特征在于所述的電壓轉換電路還包括與工頻變壓器次級線圈相連接的整流濾波電路、與整流濾波電路并聯(lián)的雙向瞬態(tài)二極管及與第一分壓電阻并聯(lián)的穩(wěn)壓電路，所述的穩(wěn)壓電路的輸出端與A/ D轉換器相接。
4. 根據(jù)權利要求3所述的高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓轉換裝置，其特征在于所述的電源電路包括整流、濾波電路及穩(wěn)壓電路，其中整流、濾波電路中的整流電路與電壓轉 換電路共用，電源電路的濾波電路包括一濾波電容，電源電路的穩(wěn)壓電路包括一穩(wěn)壓管，其 輸出端與中央處理器電源輸入端連接。
專利摘要高頻振動電機變頻調(diào)速輸入電壓轉換裝置，屬于變頻器領域。目前輸入轉換裝置，不能兼顧生產(chǎn)工藝、成本、轉換精度等，本實用新型包括電壓轉換電路、中央處理器及為中央處理器供電的電源電路，其特征在于所述的電壓轉換電路包括可與市電電連接的工頻變壓器及用于分壓的分壓電路，所述的中央處理器包括與電壓轉換電路連接的A/D轉換器、用于存放工頻變壓器變壓系數(shù)及分壓電路分壓系數(shù)的存儲器及根據(jù)變壓系數(shù)、分壓系數(shù)及由A/D轉換器輸出的數(shù)字信號計算輸入電壓值的計算模塊，所述的分壓電路包括第一分壓電阻及第二分壓電阻。在電路結構上實現(xiàn)了市電強電與中央處理器端弱電之間的隔離，成本低，可靠性高、生產(chǎn)工藝簡單、精度高。
文檔編號H02M3/06GK201523333SQ20092031306
公開日2010年7月7日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權日2009年10月22日
發(fā)明者付貴霖, 周軍, 孫鑫, 鄭余忠, 陳平 申請人:臥龍電氣集團股份有限公司;紹興歐力-臥龍振動機械有限公司