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一種基于同一個DSP芯片的組合式變頻器的制作方法

文檔序號:12374361閱讀:649來源:國知局
一種基于同一個DSP芯片的組合式變頻器的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及自動化控制領域,具體是一種基于同一個DSP芯片的組合式變頻器。



背景技術:

目前在多電機驅(qū)動帶式輸送機等礦用設備的變頻調(diào)速應用中,核心問題就是如何處理好系統(tǒng)中各電機間的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及功率平衡,若采用一臺變頻器驅(qū)動多臺電機的控制方式,如果存在電機參數(shù)差異、拖動滾筒直徑及皮帶的包絡角差異以及包絡角的大小存在加工上的差異等因素,將會導致系統(tǒng)中各電機的輸出功率存在差異,在運行時各電機出力不均就會導致有的過載有的欠載,從而造成過載的電機燒毀,甚至可能使變頻器主回路的功率模塊損壞,因此,在多驅(qū)控制系統(tǒng)中變頻器一般采用“主從控制”的方式進行調(diào)速。該方式通過多臺變頻器連接成主、從機的形式,通過串口通訊實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速和功率的平衡。



技術實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種基于同一個DSP芯片的組合式變頻器,以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術方案:

該組合式變頻器是一種將原有的兩塊DSP通過外部通訊實現(xiàn)功率平衡改為集成于一個DSP內(nèi)部,主機變頻器將需要下發(fā)的轉(zhuǎn)矩、頻率信號通過接口直接驅(qū)動電機,而無需先經(jīng)由其他從機DSP處理后再驅(qū)動電機,主要為了改善多電機驅(qū)動功率不平衡的問題。

一種基于同一個DSP芯片的組合式變頻器,包括主機變頻器和從機變頻器,所述主機包括DSP芯片、輔助開關電源、三相整流器、逆變器、驅(qū)動電路、濾波放大器和光電編碼器,所述DSP芯片分別連接輔助開關電源、驅(qū)動電路、濾波放大器、光電編碼器,所述驅(qū)動電路連接逆變器,所述輔助開關電源通過三相整流器接入外接電源,所述三相整流器上還連接逆變器,所述逆變器還連接濾波放大器;

所述從機包括電容、驅(qū)動模塊和多個二極管整流橋,所述驅(qū)動模塊連接在DSP芯片上,所述驅(qū)動模塊上分別連接多個二極管整流橋,所述電容并聯(lián)連接在二極管整流上,所述電容上還并聯(lián)連接有兩個串聯(lián)的電阻。

作為本發(fā)明進一步的方案:所述逆變器采用并聯(lián)連接的IGBT模塊。

作為本發(fā)明進一步的方案:所述逆變器上連接有外接電機。

作為本發(fā)明再進一步的方案:多個二極管整流橋上連接有一個電機。

與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的有益效果是:

本發(fā)明采用組合式變頻器,在主變頻器控制電路中采用DSP芯片,由DSP芯片根據(jù)系統(tǒng)電壓、電流計算出負荷實際功率并進行平均分配,產(chǎn)生本機PWM信號經(jīng)隔離驅(qū)動控制逆變電路的開關管通斷,產(chǎn)生所需的三相交流電壓,對所控制的電機進行調(diào)速;同時將自身電機的轉(zhuǎn)矩、頻率信號通過串行通信鏈路下發(fā)至其他變頻器從機,直接驅(qū)動電機,縮短了執(zhí)行電機的響應時間,提高了對各電機的控制精度。本發(fā)明的變頻器能很好的解決多電機驅(qū)動功率不平衡的問題,同時降低了系統(tǒng)運行時的故障率,能對電機起到很好的保護作用,在煤礦自動化應用領域具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖2是本發(fā)明中DSP芯片的矢量控制算法原理圖。

圖3是多機驅(qū)動主從控制模式原理圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1~3,本發(fā)明實施例中,一種基于同一個DSP芯片的組合式變頻器,包括主機變頻器和從機變頻器,主機包括DSP芯片、輔助開關電源、三相整流器、逆變器、驅(qū)動電路、濾波放大器和光電編碼器,DSP芯片分別連接輔助開關電源、驅(qū)動電路、濾波放大器、光電編碼器,驅(qū)動電路連接逆變器,輔助開關電源通過三相整流器接入外接電源,三相整流器上還連接逆變器,逆變器還連接濾波放大器,逆變器采用并聯(lián)連接的IGBT模塊,逆變器上連接有外接電機。

從機包括電容、驅(qū)動模塊和多個二極管整流橋,驅(qū)動模塊連接在DSP芯片上,驅(qū)動模塊上分別連接多個二極管整流橋,電容并聯(lián)連接在二極管整流上,多個二極管整流橋上連接有一個電機,電容上還并聯(lián)連接有兩個串聯(lián)的電阻。

如圖2所示,主機變頻器中的DSP芯片起到主要控制作用,該DSP芯片中采用了先進的矢量控制算法,具體為:采集電機側(cè)的運行電流Ia、Ib、Ic,運用Clarke變換把三相交流系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為兩相交流系統(tǒng),然后通過Park變換把兩相交流系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的直流系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)子磁場定向坐標上,將定子電流矢量分解成產(chǎn)生磁通的勵磁分量和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩分量,并使兩分量互相垂直,實現(xiàn)了定子電流勵磁分量與轉(zhuǎn)矩分量的解耦,達到對電機磁鏈和轉(zhuǎn)矩分別控制的目的,將解耦后的勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量分別與目標給定值進行比較,通過PI調(diào)節(jié)達到電流與速度的實時跟蹤,再將調(diào)節(jié)后的信號通過d-q反變換(Park逆變換、Clarke逆變換)產(chǎn)生需要的正弦電壓波,最后將該正弦波通過SPWM技術產(chǎn)生調(diào)制信號傳給三相逆變器逆變出變頻器的跟蹤電壓,驅(qū)動電機運行。應用該矢量控制算法控制可以獲得較好的靜態(tài)、動態(tài)調(diào)速性能。

多臺電機驅(qū)動同一負荷,為實現(xiàn)功率平衡,各臺變頻器之間形成主從控制模式,僅由主機變頻器中的DSP芯片接受本地或遠控信號,并通過矢量控制算法進行勵磁電流分量解耦,將輸出電流信號下發(fā)至各個從機變頻器,各從機變頻器依據(jù)接受到的信號直接驅(qū)動電機運行,各從機變頻器不需要再做相應運算,從而縮短了執(zhí)行電機的響應時間,同時保證了功率在各變頻器間的平均分配。

本發(fā)明的控制原理為:當主機變頻器接收到本地或遠程開停機指令后,會根據(jù)主從機變頻器的就緒、故障情況,將開停機命令通過串口通信發(fā)送給從機。即從機變頻器開停機受主機變頻器控制。當主機執(zhí)行開停機后,會根據(jù)預先設置好的頻率和下降時間進行升頻、降頻,并將主機變頻器運行頻率作為基準頻率下發(fā)給各個從機變頻器。從機變頻器接收到主機變頻器發(fā)送的基準頻率后,將自身運行頻率調(diào)整到基準頻率。同時,主機變頻器會檢測系統(tǒng)的電流、電壓,經(jīng)過DSP芯片中的矢量控制算法,利用d-q變換將勵磁電流分量進行解耦,使解耦的磁通與力矩分量互不影響,將負荷功率依據(jù)系統(tǒng)中的變頻器數(shù)量進行平均分配,將計算得到的從機功率以輸出有功電流(轉(zhuǎn)矩、頻率)的方式下發(fā)至各從機變頻器,驅(qū)動電機運行。

對于本領域技術人員而言,顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié),而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下,能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此,無論從哪一點來看,均應將實施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定,因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

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