專利名稱：基于dsp的高壓轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及電機變頻調(diào)速裝置，特別是涉及一種基于DSP控制的轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計，目前我國高壓大中容量的水泵、風機的年用電量占電力工業(yè)用電量的 45%，以前這些設備大多采用閥門或者擋風板來調(diào)節(jié)流量，或者采用協(xié)議低效調(diào)速方法，這對于高壓電動機來說不僅電能的浪費及其嚴重，而且水泵和風機系統(tǒng)的運行效率大大降低。近年來隨著技術(shù)的發(fā)展，高效調(diào)速技術(shù)逐漸取代了低效調(diào)速方式，高效調(diào)速技術(shù)分為變頻調(diào)速和內(nèi)饋調(diào)速兩種，變頻調(diào)速是控制電動機的定子側(cè)，而內(nèi)饋調(diào)速則是控制電動機的轉(zhuǎn)子側(cè)。變頻調(diào)速裝置需要承受供電電壓和控制電動機的全部功率，因而在低壓、小容量電動機上應用廣泛，而在高壓大容量電動機上應用則存在諸多問題和困難。內(nèi)饋調(diào)速裝置承受的是轉(zhuǎn)子回路低的電壓和較電動機功率小得多的轉(zhuǎn)差功率，因而在高壓大容量電動機方面具有突出的優(yōu)勢。內(nèi)饋調(diào)速技術(shù)的科學術(shù)語是轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速。基于轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速技術(shù)的轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置是將電動機的轉(zhuǎn)子電流經(jīng)過整流器、斬波器、逆變器后再返回電動機，電動機轉(zhuǎn)子電流的頻率隨電動機轉(zhuǎn)速的變化而變化。工作原理為電動機轉(zhuǎn)子電壓經(jīng)整流器整流后變?yōu)橹绷麟妷海绷麟妷航?jīng)斬波器斬波變換頻率后，在經(jīng)過逆變器逆變?yōu)榻涣麟?，返回電動機定子側(cè)。當斬波器導通時，轉(zhuǎn)子電流被斬波器短路，形成軸功率；當斬波器開路時，轉(zhuǎn)子電流經(jīng)逆變器反饋到電動機定子側(cè)，形成轉(zhuǎn)差功率；通過改變斬波器的占空比來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。目前轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速技術(shù)大多基于DSP控制技術(shù)，用于實現(xiàn)對控制斬波器占空比的控制、以及逆變器的驅(qū)動和脈寬調(diào)制。這種轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速技術(shù)雖然提高了系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)性能和調(diào)速范圍，但是卻不能直觀地將調(diào)速過程以及系統(tǒng)的運行狀態(tài)顯示出來；并且由于 DSP芯片的程序在燒寫過程中均為一次性貫入，因此如果需要對系統(tǒng)中的參數(shù)進行重新整定、或者DSP芯片的程序進行升級時，必須將裝置停機才能進行，這必然會使整個系統(tǒng)的運行受到極大的影響。

實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種基于DSP控制的可實時進行參數(shù)整定的高壓裝置變頻調(diào)速裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是?；贒SP的高壓轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置，包括DSP控制模塊、和依次連接整流器、斬波器、逆變器，所述整流器的輸入端連接電動機轉(zhuǎn)子側(cè)，逆變器的輸出端連接電動機定子側(cè)； 所述DSP控制模塊的輸出端與斬波器的控制端連接；調(diào)速裝置還包括PLC控制器和觸摸屏， 所述觸摸屏分別與PLC控制器和DSP控制模塊互相通信，PLC控制器的輸入端與逆變器的輸出端連接。本實用新型的改進在于調(diào)速裝置還包括無擾動轉(zhuǎn)換控制模塊，所述無擾動轉(zhuǎn)換控制模塊的輸入端連接PLC控制器的輸出端，無擾動轉(zhuǎn)換控制模塊的輸出端連接電動機的輸出端。本實用新型的進一步改進在于調(diào)速裝置還包括與PLC控制器輸出端連接的遠程計算機。本實用新型采用外饋式接線方式時還包括調(diào)速裝置還包括外饋式變壓器，所述外饋式變壓器的副邊端連接逆變器的輸出端，外饋式變壓器的原邊端連接電動機定子側(cè)的進線端。本實用新型采用內(nèi)饋式接線方式時具體接線方式為所述電動機為內(nèi)饋式電動機，所述逆變器的輸出端直接與內(nèi)饋電動機反饋繞組的出線端連接。由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型取得的技術(shù)進步在于。本實用新型配備的大型觸摸屏，支持多方通信協(xié)議，觸摸屏通過異步串行通信接口與DSP進行通信，可使得裝置在操作過程中直觀方便，參數(shù)設定靈活準確。本實用新型將現(xiàn)有的觸摸屏技術(shù)引入了高壓轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置，在裝置不停機的狀態(tài)下，實現(xiàn)了系統(tǒng)運行過程中參數(shù)的實時整定需求，大大提高了工作效率，減少了生產(chǎn)損失。本實用新型設置無擾動轉(zhuǎn)換控制模塊，當調(diào)速裝置內(nèi)部故障時，能夠使電動機繼續(xù)以當時的時速運行，并且仍然可以控制電動機轉(zhuǎn)速，此時電動機轉(zhuǎn)速在無擾動轉(zhuǎn)換控制模塊的作用下逐步上升的全速，保證了系統(tǒng)的正常運行，對生產(chǎn)工藝毫無影響，提高了系統(tǒng)的可靠性能。

圖1 本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1.電動機，2.整流器，3.斬波器，4.逆變器，5. DSP控制模塊，6.觸摸屏， 7.PLC控制器，8.遠程計算機，9.外饋式變壓器，10.無擾動轉(zhuǎn)換控制模塊，11.開關。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及具體實施方式
對本實用新型作更進一步詳細說明。實施例1。一種外饋式的基于DSP的高壓轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置，其模塊間的連接關系圖如圖1 所示。包括整流器2、斬波器3、逆變器4、DSP控制模塊5、觸摸屏6、PLC控制器7、遠程計算機8、外饋式變壓器9、無擾動轉(zhuǎn)換控制模塊10以及開關11。 其電氣連接關系如下所述。整流器的輸入端經(jīng)開關11連接電動機1轉(zhuǎn)子的輸出端，整流器的輸出端經(jīng)斬波器連接逆變器的輸入端，逆變器的輸出端經(jīng)外饋式變壓器連接電動機定子的輸入端，形成外饋式電動機轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)。具體為外饋式變壓器的原邊端連接逆變器的輸出端，外饋式變壓器的副邊端連接電動機定子側(cè)的進線端。DSP控制模塊的輸出端與斬波器的控制端連接，用于實現(xiàn)整個系統(tǒng)的核心控制，通過采集、處理所有模擬量和數(shù)字量，實現(xiàn)對斬波器占空比的控制，進而實現(xiàn)電動機電流和時序的控制。DSP控制模塊的輸入端與PLC控制器電連接，用于接收PLC控制器發(fā)出的控制信號；DSP控制模塊的輸出端與PLC控制器的輸出端均與觸摸屏電連接，觸摸屏用于實時準確地顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)及運行參數(shù)，觸摸屏還可用于當系統(tǒng)在運行過程中需要進行參數(shù)調(diào)節(jié)時，與DSP控制模塊之間進行通信，實現(xiàn)實時修改系統(tǒng)工作參數(shù)、下達動作指令、工藝控制及開關控制的功能，達到人機交互的目的。通過進行觸摸屏操作可以實現(xiàn)以下功能。1)參數(shù)設定包括操作權(quán)限設定和報警參數(shù)設定。系統(tǒng)為不同級別的用戶分配不同的操作權(quán)限，以實現(xiàn)系統(tǒng)的多級管理和保證數(shù)據(jù)的安全。參數(shù)的設定包括速度環(huán)系列參數(shù)設定、電流環(huán)系列參數(shù)設定、占空比系列參數(shù)設定等。各項參數(shù)均設置了限幅參數(shù)，以提高了系統(tǒng)的可靠性。2)狀態(tài)顯示包括工作參數(shù)的顯示和報警信息的顯示。其中主要的工作參數(shù)包括中速度環(huán)系列參數(shù)設定、電流環(huán)系列參數(shù)、功率和頻率、占空比等，以及各輔助裝置的運行狀態(tài)。上述工作參數(shù)超過或低于預設值范圍時，系統(tǒng)自動切換到相應的報警界面，報警信息狀態(tài)指示燈能實時精確地在觸摸屏上閃爍。3)調(diào)速控制調(diào)速控制是指操作者按照速度環(huán)比例常數(shù)、電流環(huán)比例常數(shù)、占空比等實現(xiàn)參數(shù)調(diào)節(jié)。它由PLC控制器給出某一范圍的數(shù)字控制結(jié)果，通過D/A轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為相應的模擬量信號，再經(jīng)過合適的放大驅(qū)動電路來實現(xiàn)對電機輸出功率參數(shù)調(diào)節(jié)。4)開關控制包括設備的主啟?？刂坪蜖顟B(tài)切換。5)報警可通過編程實現(xiàn)系統(tǒng)異常報警時。PLC控制器用于協(xié)調(diào)系統(tǒng)的正常工作，當需要遠程計算機進行通信或控制室，PLC 控制器可以通過無線網(wǎng)絡或者通信電纜等方式與遠程計算機連接。PLC控制器不僅僅用于控制DSP控制模塊，還用于實現(xiàn)對斬波器工作狀態(tài)的控制，以及對斬波器電壓電流信號的采集，并判斷是否處于正常運行狀態(tài)，當電壓電流信號處于非正常狀態(tài)時，發(fā)出報警指令。 PLC控制器的輸出端通過無擾動轉(zhuǎn)換控制模塊10直接與電動機的輸出端連接，用于實現(xiàn)當調(diào)速裝置內(nèi)部發(fā)生故障時，能夠使電動機繼續(xù)以當時的轉(zhuǎn)速運行，保證了系統(tǒng)安全可靠地運行。實施例2。本實施例與實施例1的區(qū)別在于系統(tǒng)中不設置外饋式變壓器，而電動機采用內(nèi)饋式電動機。逆變器的輸出端直接與內(nèi)饋式電動機反饋繞組的出線端連接，用于調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求1.基于DSP的高壓轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置，包括DSP控制模塊(5)、和依次連接的整流器 (2 )、斬波器(3 )、逆變器(4 )，所述整流器(2 )的輸入端連接電動機轉(zhuǎn)子側(cè)(1)，逆變器(4 )的輸出端連接電動機定子側(cè)(1);所述DSP控制模塊(5)的輸出端與斬波器(3)的控制端連接； 其特征在于調(diào)速裝置還包括PLC控制器(7)和觸摸屏(6)，所述觸摸屏(6)分別與PLC控制器(7 )和DSP控制模塊(5 )互相通信，PLC控制器(7 )的輸入端與逆變器(4 )的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的高壓轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置，其特征在于調(diào)速裝置還包括無擾動轉(zhuǎn)換控制模塊(10)，所述無擾動轉(zhuǎn)換控制模塊(10)的輸入端連接PLC控制器 (7)的輸出端，無擾動轉(zhuǎn)換控制模塊(10)的輸出端連接電動機(1)的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的高壓轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置，其特征在于調(diào)速裝置還包括與PLC控制器(7)輸出端連接的遠程計算機(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的基于DSP的高壓轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置，其特征在于 調(diào)速裝置還包括外饋式變壓器(9)，所述外饋式變壓器(9)的副邊端連接逆變器(4)的輸出端，外饋式變壓器(9)的原邊端連接電動機(1)定子側(cè)的進線端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的基于DSP的高壓轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置，其特征在于 所述電動機為內(nèi)饋式電動機，所述逆變器的輸出端直接與內(nèi)饋電動機反饋繞組的出線端連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基于DSP的高壓轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置，包括DSP控制模塊、PLC控制器、觸摸屏和依次連接的整流器、斬波器、逆變器，所述整流器的輸入端連接電動機轉(zhuǎn)子側(cè)，逆變器的輸出端通過外反饋變壓器連接電動機定子側(cè)；觸摸屏分別與PLC控制器和DSP控制模塊互相通信，DSP控制器的輸出端與斬波模塊的控制端連接。本實用新型將現(xiàn)有的觸摸屏技術(shù)引入了高壓轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置，在裝置不停機的狀態(tài)下，實現(xiàn)了系統(tǒng)運行過程中參數(shù)的實時整定需求，大大提高了工作效率，減少了生產(chǎn)損失。
文檔編號H02P27/06GK202285386SQ20112044111
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者于洋, 劉東水, 劉軍龍, 劉慶榮, 李聚光, 焦輝廣, 秦彭 申請人:河北玖翔節(jié)能技術(shù)有限公司