專利名稱：風(fēng)機、水泵專用變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種風(fēng)機、水泵專用變頻器(IP5)，具體地說是應(yīng)用在 風(fēng)機、泵類、負(fù)載上，可輕易實現(xiàn)節(jié)省能量，并可達(dá)到閉環(huán)自動控制的目的。
技術(shù)背景變頻器目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)及供暖鍋爐，水泥陶瓷，煤礦、冶金、給 排水及水處理、空調(diào)設(shè)備、化工、制藥、制肥等行業(yè)的各類風(fēng)機和水泵上。 自動控制是IP5系列變頻器的最大特點，在處理多種泵類及風(fēng)機類負(fù)載的起 動停止及運轉(zhuǎn)特性都有相應(yīng)的應(yīng)用功能。通用的變頻器的電路控制板和電源板為同一線路板設(shè)置。控制電路通常 包括整流電路、逆變電路、穩(wěn)壓控制電路及功率接口電路等。變頻器控制面 板與上蓋連為一體，不可自行拆裝與遠(yuǎn)程控制，客戶使用不方便。印刷電路 板板與電容等部件采用銅板連接，運行電流比較大，部件采用電纜線連接， 電流達(dá)不到要求，而且運行久了，電纜線容易老化，造成產(chǎn)品運行不良。在已有技術(shù)中，變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為三相橋式逆 變器，且輸出為P麗波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。 又如中國專利公開了專利號97210433. X，名稱為《電流型變頻器》，其控 制電路主要由二極管整流橋模塊、濾波電容器、斬波器、電流傳感器、晶閘 管逆變橋及控制器等組成。濾波電容器與二極管整流橋模塊并聯(lián)連接，晶閘 管逆變橋通過斬波器與濾波電容器連接在斬波器與晶閘管逆變橋之間。該種 結(jié)構(gòu)的控制電路雖簡單，但功率較低。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種風(fēng)機、水泵專 用變頻器，能自動控制風(fēng)機、水泵油的液位，溫度，壓力等，并可在比例和 積分處理后能達(dá)到精確控制；散熱效果好、結(jié)構(gòu)緊湊、便于安裝。本實用新型的主要解決方案是這樣實現(xiàn)的本實用新型主要采用在殼體內(nèi)設(shè)置控制線路板、電源板，控制電路設(shè)在 控制線路板和電源板上，特征是電源輸入電路輸出端連接整流電路輸入端，
所述的電源輸入電路輸入電源通過整流電路輸出到濾波電路； 所述的整流電路把輸入變頻器的交流電轉(zhuǎn)換成直流電； 整流電路的輸出端連接濾波電路的輸入端，所述的濾波電路使交流電流轉(zhuǎn)換成直流電；濾波電路的輸出端分別與逆變電路及開關(guān)電源電路的輸入端連接，所述 的逆變電路把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，逆變器的信號由微處理器控制；逆變電路的輸出端連接電源輸出電路的輸入端，所述的電源輸出電路是 從逆變電路輸出電流到電源輸出電路，電源輸出電路電流輸出電流到電動機； 開關(guān)電源電路輸出端連接微處理器的輸入端，從濾波電路獲得電源，輸 出電源信號至微處理器；微處理器輸入端是開關(guān)電源，顯示和控制輸入面板，電流傳感器。微處 理器從面板獲得指令信號，用來運算和處理信號；所述的顯示和輸入面板是顯示變頻器的狀態(tài)和控制變頻器，面板從微處 理器輸入信號，再輸出信號到微處理器。電源輸出電路連接電流傳感器，所述的電流傳感器從電源輸出電路檢測 電流大小，進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，再反饋到微處理器。 本實用新型與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點本實用新型能自動控制風(fēng)機、水泵油的液位，溫度，壓力等，并可在比 例和積分處理后能達(dá)到精確控制；散熱效果好、結(jié)構(gòu)緊湊、便于安裝，這樣 不僅電氣上完全隔離，而且使用中間擋板進(jìn)行隔離，增加了穩(wěn)定和安全運行 性能；采用了高性能數(shù)字信號處理芯片提高了處理速度、靈活性、降低內(nèi)部 噪音；根據(jù)使用的功能來選擇，在速度控制方面最多有16段速度可以控制; 內(nèi)置485通訊在可編程序控制器和變頻器之間實現(xiàn)長距離通訊；如果變頻器 運行在睡眠延遲期間，流量需求低，低于固定的睡眠頻率，電機停止，達(dá)到 節(jié)能；替代傳統(tǒng)的閥門、檔板控制方法，即可輕易實現(xiàn)節(jié)省能量，并可達(dá)到 閉環(huán)自動控制的目的。


圖l、圖2、圖3為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型電路方框原理圖。圖5為本實用新型開關(guān)電源電路元器件連接原理圖。
具體實施方式
下面本實用新型將結(jié)合附圖中的實施例作進(jìn)一步描述本實用新型核心部件電源逆變器3 (絕緣柵雙極型晶體管)，其主要功 能是將直流逆變?yōu)榻涣?，工作頻率高，發(fā)熱量大。電源逆變器3和散熱器緊 密連接，并用螺絲固定，接觸面用導(dǎo)熱硅膠緊密連接，傳熱效果好?；A(chǔ)件殼體，側(cè)面開散熱窗，散熱片產(chǎn)生的熱量及時通過該散熱窗擴散出去，散熱底座采用了阻燃性高的ABS AF303材料制成，使用時可增加安全 系數(shù)。在殼體12內(nèi)部安裝散熱器印刷電路板等部件，構(gòu)成其主體框架。在電 源板11上設(shè)有繼電器2、霍爾電流傳感器4、變壓器5及門級驅(qū)動電路6。主電容1主要作用是直流濾波，發(fā)熱量大，4個電容安裝分布在電源板 的頂端，產(chǎn)生的熱量及時地通過殼體的散熱窗擴散出去，使殼體內(nèi)部保持工 作溫度。電路控制板7和電源板11中間采用隔板13安裝隔離在殼體內(nèi)。電路控 制板7上主要設(shè)有數(shù)字信號處理器8及顯示和輸入面板電路等控制回路部件， 屬于弱電部件。而電源板11上設(shè)變頻器的控制電路，有交流輸入(3相交流 380伏)，有直流電(高達(dá)直流600伏)，所以電路控制板7和電源板11采用兩板獨立安裝。這樣不僅電氣上完全隔離，而且使用中間擋板進(jìn)行隔離，增 加了穩(wěn)定和安全運行性能耐。在電源板11上設(shè)有整流電路、濾波電路、逆變 電路、電源輸出、開關(guān)電源電路、電流傳感器等。上述電路通過導(dǎo)線連接為 控制電路。用戶操作使用的接線端子9 (控制部分)控制端子和接線端子10 (電源 部分)電源端子設(shè)置在殼體12的下方，輸入和輸出線都從接線端子9及接 線端子IO處連接。并采用了兩種設(shè)計方案供用戶選擇出線擋板一種是有橡 皮套(-NE系列)， 一種是沒有橡皮套(-NO系列)。如果用戶使用產(chǎn)品的工作 環(huán)境灰塵較大，采用有橡皮套型，可以有效地阻擋灰塵進(jìn)入產(chǎn)品；如果用戶 使用產(chǎn)品的工作環(huán)境比較干凈，采用無橡皮套產(chǎn)品比較合適。采用液晶顯示面板進(jìn)行人機對話，在一些需要遠(yuǎn)程控制的場合，產(chǎn)品提 供了遠(yuǎn)程附件包，使產(chǎn)品能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。如圖4所示1、電源輸入電路的輸出端連接到整流電路的輸入端電源 輸入電路主要是電源輸入端子，壓敏電阻組成。輸入220V/380V交流電源， 其中含有壓敏電阻，用來保護變頻器的內(nèi)部電路，防止沖擊電壓損壞變頻器。2、整流電路從電源輸入電路輸入電源，再通過整流電路，整流電路主要是二極管組成，交流電經(jīng)過二極管以后，變成直流電，再經(jīng)過電解電容濾波 以后，變成比較平滑的正弦波。3、 整流電路的輸出端連接濾波電路的輸入端濾波電路主要是電解電 容組成；從電源輸入電路輸入電流，使用電解電容器濾波，使電流轉(zhuǎn)換成直流電。4、 濾波電路的輸出端連接逆變電路的輸入端逆變電路主要是電源逆 變器和穩(wěn)壓電路組成；逆變電路的輸入是從濾波電路而來；逆變電路的主要 作用是把直流電轉(zhuǎn)變成交流電源，逆變器的信號由微處理器控制。5、 逆變電路的輸出端連接電源輸出電路的輸入端電源輸出電路主要 是電源輸出端子組成；電源輸出電路是從逆變電路輸出電流到電源輸出電路， 電源輸出電路電流輸出電流到風(fēng)機或水泵。6、 濾波電路連接開關(guān)電源電路的輸入端從濾波電路后獲得電源；作 用是為微處理器提供合適的電源。其輸出信號是5V電源信號好微處理器。7、 微處理器分別與逆變電路及顯示和控制輸入面板連接從電流傳感 器獲得電流信號，從面板獲得指令信號，用來運算和處理信號。8、 電源輸出電路連接電流傳感器電流傳感器從電源輸出電路檢測電流大小，進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，再反饋到中央信號處理器。9、 顯示和控制輸入面板控制輸入面板主要是顯示變頻器的狀態(tài)和控制變頻器。面板從微處理器輸入信號，再輸出信號到微處理器。如圖5所示本實用新型開關(guān)電源電路元器件連接關(guān)系如下1. 熔斷器Fl —端連接直流電源輸入端DCP，另一端連接二極管D3和電 容C8。二極管D3的輸出端與濾波器LF1相連，電容C8的另一端與零電位DCN 連接。2. 電容C3和Cll串聯(lián)以后，連接到濾波器LF1的輸出端。電容C3和電 容C11之間接地。電容C4和C9串聯(lián)以后，連接在濾波器LF1的輸出端。3. 發(fā)光二極管LED1與電阻R3，電阻R4，電容C13串聯(lián)以后與電容C4， C9并聯(lián)。在電容C13上并聯(lián)穩(wěn)壓二極管ZD2。和電壓反饋信號。4. 電阻R2和電容C2并聯(lián)后再與二極管D2串聯(lián)， 一端連接到電容C4和 變壓器Tl上，另一端與變壓器Tl和場效應(yīng)管Ql的漏極相連，5. 場效應(yīng)管Ql的柵極由門極觸發(fā)。柵極連接電阻R13和穩(wěn)壓二極管ZD1 ， 另一端連接到濾波器LF1的一側(cè)。場效應(yīng)管Q1的源極連接電阻R14，電阻R15，
電阻R16。電阻R12連接到外電阻信號Is。6. 濾波器LF1的一側(cè)連接到變壓器Tl。電阻R18和二極管D5串聯(lián)到變 壓器Tl上。變壓器Tl的二次側(cè)連接二極管Dl。電阻R32和電容C19串聯(lián)后 與二極管Dl并聯(lián)。二極管Dl的輸出端連接電感Ll和電容C5。電感Ll的另 外一端接輸出信號P6。中間并聯(lián)電容C6，電阻R7，電容C7。7. 變壓器Tl的二次側(cè)的兩個抽頭連接到二極管D4的輸入側(cè)。電阻R33 和電容C33串聯(lián)以后再并聯(lián)到二極管D4的兩端。二極管D4的出現(xiàn)側(cè)并聯(lián)有 電容C14和電容C15，串聯(lián)有電感L2。電感L2的另一側(cè)連接電阻R20，電容 C16,電阻R17，電壓C17，并且輸出信號24P1;8. 電阻R19的另一側(cè)連接光電耦合器PC1，電阻R20和電阻R22串聯(lián)后 連接到比較器U2的一端。電容C22串聯(lián)電阻R25和R30。比較器輸出信號到 光電耦合器PC1。9. 光電耦合器PC1的輸出端連接控制芯片Ul經(jīng)過電容C24和控制部分 的零電位DCNF。另外一端連接電阻R29再與零電位DCNF相連。10. 控制芯片Ul的1腳是比較端。由外部信號輸入VFB經(jīng)過電阻R24和 電容R21輸入到控制芯片Ul。外部信號直接接到控制芯片Ul的2引腳上。 外部輸入信號Is輸入到控制芯片的引腳3上，通過電容C25與零電位DCNF 相連接。光電耦合器PC1的一端輸出連接電阻R26。電阻R26的另外一端連 接到控制芯片U1的引腳4上。在控制芯片U1的引腳4上加上電容C26連接 到零點為DCNF上。11. 控制芯片Ul的接地端5直接與零電位DCNF相連接?？刂菩酒谋容^ 端8VREF從光電耦合器PC1輸入信號，控制芯片Ul輸出電源信號7VCC到電 容C13?？刂菩酒敵鲂盘?0UT輸出信號到電容C23。電容C23的另外一端 輸出信號Is，連接到電阻R28，電阻R28另外一端連接電阻R31，并且輸出 場效應(yīng)管的門極信號。電阻R31的另一端接到零電位DCNF。
權(quán)利要求1、一種風(fēng)機、水泵專用變頻器，采用在殼體內(nèi)設(shè)置控制線路板、電源板，控制電路設(shè)在控制線路板和電源板上，其特征是電源輸入電路輸出端連接整流電路輸入端，所述的電源輸入電路輸入電源通過整流電路輸出到濾波電路；整流電路輸出端連接濾波電路的輸入端，所述的濾波電路使電流轉(zhuǎn)換成直流電；開關(guān)電源的輸入端與濾波電路輸出端連接；濾波電路輸出端分別與逆變電路及開關(guān)電源電路連接，所述的逆變電路把直流電轉(zhuǎn)變成交流電源，逆變器的信號由微處理器控制；逆變電路的輸出端連接電源輸出電路的輸入端，所述的電源輸出電路是從逆變電路輸出電流到電源輸出電路，電源輸出電路電流輸出電流到電動機；開關(guān)電源電路的輸出端連接微處理器，從濾波電路獲得電源，輸出電源信號至微處理器；微處理器的輸入端分別是顯示和控制輸入面板，電流傳感器和開關(guān)電源，微處理器從電流傳感器獲得電流信號，從面板獲得指令信號，用來運算和處理信號；所述的顯示和輸入面板是顯示變頻器的狀態(tài)和控制變頻器，面板從微處理器輸入信號，再輸出信號到微處理器。電源輸出電路連接電流傳感器，所述的電流傳感器從電源輸出電路檢測電流大小，進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，再反饋到微處理器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)機、水泵專用變頻器，其特征在于所述的控 制電路板(7)和電源板(11)中間采用隔板(13)隔離。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)機、水泵專用變頻器，其特征在于所述的開 關(guān)電源電路元器件連接關(guān)系如下(1) .熔斷器(Fl) —端連接直流電源輸入端(DCP)，另一端連接二極 管(D3)和電容(C8)， 二極管(D3)的輸出端與濾波器(LF1)相連，電容(C8)的另一端與零電位(DCN)連接；(2) .電容(C3)和(C11)串聯(lián)以后，連接到濾波器(LF1)的輸出端； 電容C3和電容C11之間接地，電容(C4)和(C9)串聯(lián)以后，連接在濾波器 (LF1)的輸出端；(3) .發(fā)光二極管(LED1)與電阻(R3)，電阻(R4)，電容(C13)串聯(lián) 以后與電容(C4、 C9)并聯(lián)，在電容(C13)上并聯(lián)穩(wěn)壓二極管(ZD2)和電 壓反饋信號；(4) .電阻(R2)和電容(C2)并聯(lián)后再與二極管(D2)串聯(lián)， 一端連 接到電容(C4)和變壓器(Tl)上，另一端與變壓器(Tl)和場效應(yīng)管(Ql) 的漏極相連；(5) .場效應(yīng)管(Ql)的柵極由門極觸發(fā)，柵極連接電阻(R13)和穩(wěn)壓 二極管(ZD1)，另一端連接到濾波器(LF1)的一側(cè)，場效應(yīng)管(Ql)的源極 連接電阻(R14)，電阻(R15)，電阻(R16)，電阻(R12)連接到外電阻信號；(6) .濾波器(LF1)的一側(cè)連接到變壓器(Tl)，電阻(R18)和二極管 (D5)串聯(lián)到變壓器(Tl)上，變壓器(Tl)的二次側(cè)連接二極管(Dl)，電阻(R32)和電容(C19)串聯(lián)后與二極管(Dl)并聯(lián)，二極管(Dl)的輸出 端連接電感(Ll)和電容(C5)，電感(Ll)的另外一端接輸出信號(P6)， 中間并聯(lián)電容(C6)，電阻(R7)，電容(C7);(7) .變壓器(Tl)的二次側(cè)的兩個抽頭連接到二極管(D4)的輸入側(cè)， 電阻(R33)和電容(C33)串聯(lián)以后再并聯(lián)到二極管(D4)的兩端，二極管(D4)的出現(xiàn)側(cè)并聯(lián)有電容(C14)和電容(C15)，串聯(lián)有電感(L2)，電感 (L2)的另一側(cè)連接電阻(R20)，電容(C16)，電阻(R17)，電壓(C17)，并且輸出信號(Pl);(8) .電阻(R19)的另一側(cè)連接光電耦合器(PC1)，電阻(R20)和電 阻(R22)串聯(lián)后連接到比較器(U2)的一端，電容(C22)串聯(lián)電阻(R25) 和(R30),比較器輸出信號到光電耦合器(PC1);(9) .光電耦合器(PC1)的輸出端連接控制芯片(Ul)經(jīng)過電容(C24) 和控制部分的零電位(DCNF)，另外一端連接電阻(R29)再與零電位(DCNF) 相連；(10) .控制芯片(Ul)的l腳是比較端，由外部信號輸入(VFB)經(jīng)過 電阻(R24)和電容(R21)輸入到控制芯片(Ul)，外部信號直接接到控制芯 片(Ul)的(2)引腳上，外部輸入信號輸入到控制芯片的引腳(3)上，通 過電容(C25)與零電位(DCNF)相連接，光電耦合器(PC1)的一端輸出連 接電阻(R26)，電阻(R26)的另外一端連接到控制芯片(Ul)的引腳(4) 上，在控制芯片(Ul)的引腳(4)上加上電容(C26)連接到零點為(DCNF) 上；(11).控制芯片(Ul)的接地端(5)直接與零電位(DCNF)相連接， 控制芯片的比較端(8VREF)從光電耦合器(PC1)輸入信號，控制芯片(Ul) 輸出電源信號(7VCC)到電容(C13)，控制芯片輸出信號(60UT)輸出信號 到電容(C23)，電容(C23)的另一端輸出信號，連接到電阻(R28)，電阻(R28) 另外一端連接電阻(R31)，并且輸出場效應(yīng)管的門極信號，電阻(R31)的另 一端接到零電位(DCNF)。
專利摘要本實用新型涉及一種風(fēng)機、水泵專用變頻器。其控制電路主要采用電源輸入電路輸入端連接整流電路，整流電路連接濾波電路，濾波電路分別與逆變電路及開關(guān)電源電路連接，逆變電路連接電源輸出電路，開關(guān)電源電路連接微處理器，微處理器分別與逆變電路及顯示和控制輸入面板連接，電源輸出電路連接電流傳感器。本實用新型能自動控制風(fēng)機水泵油的液位，溫度，壓力等，并可在比例和積分處理后能達(dá)到精確控制；可輕易實現(xiàn)節(jié)省能量，并可達(dá)到閉環(huán)自動控制的目的；其主要優(yōu)點散熱效果好、結(jié)構(gòu)緊湊、便于安裝。
文檔編號H02M1/14GK201044416SQ200720036870
公開日2008年4月2日 申請日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日
發(fā)明者朱云亮, 李星坤 申請人:樂星產(chǎn)電(無錫)有限公司