[实用新型]输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统

说明书

技术领域    

     本实用新型涉及一种输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统。

背景技术    

     目前，如果想做小功率的电机性能测试，信号发生器可以产生足够高频率正弦信号，但不可能带载。变频器可以输出大功率，但输出频率太低，而且接线调试复杂。公知的普通三相交流电机如果用工频50赫兹工作，只能用于固定转速如3000转/分、1500转/分等固定转速的场合。普通变频调节范围也有限，这些都限制了三相电动机的使用范围。且普通变频器PWM频率普遍偏低，仅几十KHz赫兹，驱动器输出正弦波频率低，一般只有几百HZ，波形也不够平滑，特别是输出正弦频率较高的时候。控制电动机运行时噪音和振动都普遍偏大。普通控制器且运行速度慢，I/O有限，也不利于驱动器整体功能扩展。普通驱动电路上一般只作高低压隔离，并不是所有的信号都作隔离措施，抗干扰性能也不够好。

实用新型内容   

     为了克服上述问题，本实用新型向社会提供一种可以减低电动机运行时噪音和振动的输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统。

本实用新型的技术方案是：提供一种输出正弦波频率高达20000Hz的三相电机变频调速系统，包括：

DSP处理器，用于输出相位相差120度的三组三相驱动PWM信号；

三相放大通道，其结构完全相同，并行排布，分别接收由DSP处理器发出的相对应的所述三相驱动PWM信号，并将三相驱动PWM信号的频率提高到大于等于20000Hz，用于控制驱动电路来驱动电机。

作为对本实用新型的改进，每相所述放大通道包括：

PWM光耦电路，用于接收从DSP处理器输入的PWM信号，并光耦到滤波电路；

滤波电路，接收从PWM光耦电路过来的PWM信号，并进行滤波；

双输出高速比较器，接收从滤波电路过来的PWM信号，并将所述PWM信号的频率提高到大于等于20000Hz；

放大电路，将频率大于等于20000Hz的PWM信号进行放大，并输送给驱动电路；

驱动电路，接收放大电路过来的PWM信号，并驱动电机旋转。

作为对本实用新型的改进，在所述滤波电路和双输出比较器之间还设有选择开关，所述选择开关用于在模拟信号输入和数字信号输入之间选择。

作为对本实用新型的改进，在所述滤波电路和双输出比较器之间还设有由RC电路构成的削峰电路。

作为对本实用新型的改进，还包括反馈电路，所述反馈电路包括有与驱动电路的输出端相连接的霍尔电流传感器、反馈光耦电路和反馈信号放大电路，霍尔电流传感器将所采集到的输出端电流输送给反馈光耦电路，所述反馈光耦电路再将电流输送给反馈信号放大电路，经放大后反馈给DSP处理器，控制DSP处理器的工作状态。

本实用新型由于提高了     PWM信号的输出频率，达到大于等于20000Hz，其输出正弦波的波形更加平滑，电机运行噪音小，平顺；而现有普通变频电路只能工作在从几十赫兹到几百K赫兹的低频段，输出正弦波不够平滑，控制电机时噪音和振动都较大。

在输出端接有LC低通电路，确保了高频率PWM转换成平滑正弦波的输出。当正弦波频率提高到20千赫兹后，应用领域比现有的同类电路更广泛。

本实用新型频率响应宽，信噪比高，信号失真小。由于合理运用了高频放大电路及高速元器件，双输出高速比较器U5（LT1016）传导延迟时间典型值为10纳秒，高速驱动集成电路U6（IR2011S）开关导通时间分别为80纳秒和60纳秒，对于工作在2兆赫兹上也留有充足的裕量。Q1和Q2在高频运用里接成共基极放大形式，使电路更加稳定。加入环路负反馈后，整个电路可以稳定工作在2兆赫兹上，甚至更高，并且还能保证高频率下优良的性能。

本实用新型动态范围宽、电路稳定性好。由于电路工作在高频率，高频电路工作对电源的稳定性要求就显得特别重要。普通的变频器或驱动器，电路只作简单滤波或只对小部分电路稳压，整体电路工作的稳定性明显不如全电路稳压。所以本系统除末级功率管供电之外，全部采用线性三端稳压集成电路来供电，并加强了退耦，保证了电路工作的稳定性。正负双电源供电，保证了更宽的动态范围和频率响应。每组稳压电源均有完善的滤波和退耦电容。