小功率单相智能变频器的设计.docx

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1、小功率单相智能变频器的设计dujing导语：单相沟通感应电机的变频调速在很多消费类产品电扇、洗衣机等及工业类产品鼓风机、泵等中应用广泛1引言单相沟通感应电机的变频调速在很多消费类产品电扇、洗衣机等及工业类产品鼓风机、泵等中应用广泛，人们可以使用单相通用变频器，但通用变频器价格较高，构造复杂，体积较大，只能安装在电机外部，既增加了使用的不方便，太多的设定功能又造成了浪费。因此，本文设计了一种小型的单相电机智能变频控制电路，它只需一块ic控制器ml4421，一块ipm功率放大驱动模块，一些电容电阻，无需软件开发，构造简单，体积小，还可以放入一般的感应电机内，即可以实现变频器机电一体化，又增加了安装

2、使用的方便。2控制电路设计控制电路使用microlinear公司消费的单相电机变频控制的专用芯片ml4421，它是一个外部连接简单、功能全面的pwm智能控制芯片。它内部固化了控制程序，自带两路互差90的波形发生器、pwm调制器和转差控制，工作于真正的线性比例、积分和微分pid反应环路，提供10:1的速度控制范围，提供恒定的、可编程的v/f比值。由于没有软件编程的要求，节省了开发本钱。ml4421的接线如图1。讲明如下:align=center图1ml4421的接线/align11、2脚接来自电流互感器的电机电流反应输入，isa、isb共同构成微分输入，检测a相的电流、电压和电流的相位差，然后与

3、前端电压反应共同决定给定相位角精细转差控制时才有效;23脚是转差角设定精细转差控制时才有效;34脚精细转差控制时微调正弦波的幅值，该脚接地时，不进展精细转差控制;4通过调节6脚的输入电压可以控制正弦波的幅值、频率。设c0为0正弦波发生器起振电容，那么0正弦调制波频率f=r6/r5/2c00.356，同理可得90正弦调制波频率;5选择8脚上不同的电阻r8，可设置死区时间t，t=r8/5.2104;69、10接正弦波发生器起振电容c0、c1，11脚设置复位时间，12脚设置pwm载波频率,载波三角波频率f=vref/rref7.2cpwm;713脚正反转选择，在驱动双相电机时控制其上下电平可实现正转

4、/反转;814脚制动时间选择，15脚过流保护输入来自电流变换器，限流保护电阻r15=0.5v/imax;16、25脚正弦波测试点;91823脚驱动6路pwm波形输出，1820低端输出，2123高端输出;102628脚接电压反应输入，该电压指电机两个相位的pwm输出电压进展分压后的平均值。以上电容、电阻等参数可根据实际应用，选择不同的数值，以知足不同的控制效果1。3主回路及驱动回路传统的变频器的功率驱动和逆变电路有两个模块组成，如今这两局部由一个体积不大的ipm功率模块就可完成。ipm由高速、低功率igbt，优选的门级驱动器及保护电路构成。其中，igbt是gtr和mosfet的复合，由mosfe

5、t驱动gtr，因此ipm具有gtr高电流密度、低饱和电压、高耐压、mosfet高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点，保护功能有控制电源欠压锁定保护、过热保护、过流保护和短路保护，当其中任一种保护功能动作时。ipm将输出故障信号fo。因此，ipm功率模块功能强大，可以简化电路设计。为了保证变频调速时，单相电机主副绕组严格相差90，主回路选用三相全桥逆变，每个绕组都相当于一个独立的全桥逆变器，取消了分相电容，克制了由分相电容引起的频率不稳定的缺点，并且具有较高的直流母线电压利用率2。因此选用6单元的三菱pm20csj06020a/600v驱动0.75kw的单相沟通感应电机3。ipm接线如图2，

6、n、p引脚接直流电源，直流电源信号经单相整流电路或者直流母线获得。为了防止外部信号干扰，在ml4421和ipm之间参加了光电隔离电路，pwm波形输入端选用高速光藕hcpl4504，故障输出端和制动输入端选用低速光耦pc817，选用隔离电源m57140l，m57140l可提供四组+15v的隔离电源。up、vp、wp、un、vn、wn分别经过高速光藕接ml4421输出的6路pwm波形ha、hc、hb、la、lc、lb，u、v分别接电机两相绕组，旁路电容取0.01uf。align=center图2ipm的接线/align4完毕语本文利用ml4421，ipm功率模块，一些电容电阻，设计了小功率单相变频器，无需软件开发，硬件本钱低，构造简单，可靠性高，保护才能强，缩短了系统开发时间，为笔者制造低本钱、小体积单相变频器提供了一个思路。