[发明专利]高端智能变频控制电路

摘要

本发明涉及一种控制电路，特别涉及一种针对电动执行机构变频器的高端智能变频控制电路。该控制电路包括电源电路、单片机及外围电路、相序检测电路、信号模数转换电路、反馈数模转换电路、传感器模数转换电路、远程手动控制及行程限制和驱动部分电路；本发明专利的特点是：该控制电路提供了一种稳定可靠的变频器驱动方案，应用于高端智能变频执行机构稳定可靠，控制精度高。

主权项

一种高端智能变频控制电路，其特征在于：包括电源电路、单片机及外围电路、相序检测电路、信号模数转换电路、反馈数模转换电路、传感器模数转换电路、远程手动控制及行程限制和驱动部分电路，所述单片机及外围电路分别与电源电路、相序检测电路、信号模数转换电路、反馈数模转换电路、传感器模数转换电路、远程手动控制及行程限制和驱动部分电路连接，所述电源电路与相序检测电路连接；所述电源电路连接关系为：变压器B1的初级线圈同名端1接电源U，变压器B1的初级线圈异名端2接电源V，变压器B1次级线圈同名端的7接硅整流桥D1的交流输入端2，变压器B1的次级线圈异名端的8端接硅整流桥D1的交流输入端4，变压器B1的次级线圈同名端11接硅整流桥D2的交流输入端2，变压器B1的初级线圈异名端12、接硅整流桥D2的交流输入端4，硅整流桥D1的直流输出端1分别接电容C31的正极、稳压三极管U4的1端并提供+15V电源，硅整流桥D1的直流输出端3分别接电容C31、电容C33的负极、电容C34的一端、稳压三极管U4的2端并接地GND，稳压三极管U4的3端接电容C33的正极、电容C34的另一端并提供+5V电源；硅整流桥D2的直流输出端1分别接电容C32的正极、稳压三极管U5的1端，硅整流桥D2的直流输出端3分别接电容C32、电容C35的负极、电容C36的一端、稳压三极管U5的2端并接地AGND，稳压三极管U5的3端接电容C35的正极、电容C36的另一端并提供+5V电源；所述单片机及外围电路连接关系为，电阻R11的一端和二极管D11的K极接正电源，电阻R11的另一端和二极管D11的A极和电容C17的一端接单片机U1的复位输入引脚RESET端，电容C17的另一端接地；晶振Y1的一端和电容C11的一端接单片机U1的反向振荡放大器的输出引脚XTAL1端，电容C11的另一端接地，晶振Y1的另一端和电容C12的一端接单片机U1的反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入引脚XTAL2端，电容C12的另一端接地；单片机U1的电源输入引脚VCC端接电源+5V，单片机U1的A/D转换器的电源输入引脚AVCC端接电源+5A，单片机U1的电源地GND端接GND；电容C15的一端接单片机A/D 的模拟基准输入引脚AREF，电容C16的一端接+5A，电容C15、电容C16的另一端接公共地AGND；电源+5V和电源+5A之间以及电源地GND和公共地AGND之间用电感L1和电感L2相连；电容C13和C14的一端接+5V电源，电容C13和C14的另一端接接电源地GND；电阻R12、R13、R14、R15的一端接+5V电源，电阻R12的另一端和J1的1脚接单片机U1的57脚PF4端口，电阻R13的另一端和J1的3脚接单片机U1的55脚PF6端口，电阻R14的另一端和J1的5脚接单片机U1的55脚PF5端口，电阻R15的另一端和J1的9脚接单片机及外围电路的单片机U1的54脚PF7端口，J1的4脚和7脚接+5V电源，J1的2脚和10脚接电源地GND；所述的相序检测电路连接关系为：电源U相一路经过电阻R804和R807连接到检测芯片U15的1脚，电阻R804和R807的串联端接电阻R811的一端，电源V相一路经过电阻R805和R808连接到检测芯片U15的2脚，电阻R805和R808的串联端接电阻R812的一端，电源W相一路经过电阻R806和R809连接到检测芯片U15的3脚，电阻R806和R809的串联端接电阻R813的一端，电源U相另一路经过电阻R801和二极管D81接电容C82、电容C81的一端、二极管D84的阴极、瞬变电压抑制二极管D85的一端、检测芯片U15的14脚，电源V相另一路经过电阻R802、二极管D82接检测芯片U15的14脚，电源W相另一路经过电阻R803、二极管D83接检测芯片U15的14脚，电阻R811、电阻R812、电阻R813的另一端相接，电阻R811的另一端经过电阻R814、电阻R817接检测芯片U15的14脚，电阻R812的另一端经过电阻R815、电阻R818接检测芯片U15的14脚，电阻R813的另一端经过电阻R816、电阻R819接检测芯片U15的14脚，电容C82、电容C81、瞬变电压抑制二极管D85的另一端及二极管D84的阳极相接并分别接电容C83、电容C84、电阻R810、电阻R820的一端及电阻R813的另一端、检测芯片U15的7脚、4脚，电容C83的另一端接检测芯片U15的13脚，电容C84的另一端接地，检测芯片U15的8脚、9脚分别连接到单片机及外围电路的单片机U1的PA4和PA5端口，电阻R810另一端分别接检测芯片U15的9脚、单片机及外围电路的单片机U1的46脚PA5，电阻R820的另一端分别接检测芯片U15的8脚、单片机及外围电路的单片机U1的47脚PA4；所述信号模数转换电路连接关系为：A/D 转换芯片U6的8脚VCC端接+5V电源及电容C41、电容C42、电阻R41的一端，A/D 转换芯片U6的7脚CLK、6脚DATA、5脚CONV分别接单片机及外围电路的单片机U1的27脚PD2端口、26脚PD1端口和25脚PD0端口，电容C41和电容C42的另一端AGND1，电阻R41的另一端接电阻R42、电容C44、电容C45的一端及稳压芯片U7的1脚、A/D 转换芯片U6的1脚VREF，电阻R42的另一端接电阻R43的一端及稳压芯片U7的8脚，电阻R43、电容C44、电容C45的另一端接稳压芯片U7的2脚、3脚、6脚、7脚及AGND1，给定反馈信号接口P4的1脚与瞬态抑制二极管D41的一端和二极管D42的阳极相连，二极管D42的阴极与运算放大器U8B的8脚、线性光耦U9的2脚、稳压二极管D43的阴极和电容C47的一端相连，给定反馈信号接口P4的2脚与瞬态抑制二极管D41的另一端、电阻R46、电阻R47的一端相连，电阻R46的另一端与线性光耦U9的3脚、电阻R48的一端、运算放大器U8B的4脚、三极管Q1的集电极、稳压二极管D43的阳极和电容C47的另一端相连，电阻R47的另一端与线性光耦U9B的4脚、运算放大器U8B的5脚相连，电阻R48的另一端与运算放大器U8B的6脚及电容C48的一端相连，电容R48的另一端与运算放大器U8B的7脚和三极管Q1的基极相连，三极管Q1的发射极经过电阻R49接在线性光耦U9A的1脚，线性光耦U9C的6脚接运算放大器U8A的2脚及电阻R45、电容C46的一端，线性光耦U9C的5脚和运算放大器U8A的3脚接AGND1，电阻R45和电容C46的另一端接在运算放大器U8的1脚、电阻R44的一端，电阻R44的另一端接转换芯片U6的2脚IN+及电容C43的一端，电容C43的另一端接A/D 转换芯片U6的3脚IN‑、4脚GND及AGND1；所述反馈数模转换电路连接关系为：D/A数模转换芯片U10的1脚DIN、2脚SCLK和3脚CS分别接单片机及外围电路的单片机U1的51脚PA0、50脚PA1和49脚，D/A数模转换芯片U10的8脚VCC接电阻R51的一端及电源+5V，D/A数模转换芯片U10的5脚接电容C51、电容C52的一端、稳压芯片U11的2脚、3脚、6脚、7脚及AGND1，D/A数模转换芯片U10的6脚接电容C51、电容C52、电阻R51的另一端及稳压芯片U11的1脚、8脚、AGND1，电感L4接在GND和AGND1之间，电容C56接在电源+5V和AGND1之间，D/A数模转换芯片U10的输出端7脚经过电阻R25接电容C53的一端、运算放大器U12B的6脚和线性光耦U13的3脚，线性光耦U13的4脚、运算放大器U12B的5脚、4脚和三极管Q2的集电极均接在AGND1上，运算放大器U12B的7脚、电容C53的另一端、三极管Q2的基极相连，三极管Q2的发射极接在线性光耦U13的1脚，线性光耦U13的2脚经过电阻R53接在+5电源上，二极管D52的阳极、三极管Q5的集电极、三极管Q3的集电极和电阻R54的一端接信号模数转换电路的给定反馈信号接口P4的3脚，二极管D52的阴极接稳压二极管D53的阴极和瞬态稳压二极管D54的1脚，稳压二极管D53的阳极、瞬态稳压二极管D54的2脚、电阻R58及电阻R59的一端接电路的给定反馈信号接口P4的4脚，电阻R58的另一端与线性光耦U13的5脚和运算放大器U12A的3脚相连，电阻R59的另一端接线性光耦U13的6脚、运算放大器U12A的4脚、、三极管Q4的发射极及电阻R57、电阻R56、电阻R55、电容C54的一端，电阻R57的另一端与运算放大器U12A的2脚及电容C55的一端相连，运算放大器U12A的1脚、电容C55的另一端和三极管Q5的基极相连，运算放大器U12A的8脚与电容C54的另一端、稳压二极管D51的阴极及三极管Q3的发射极相连，三极管Q5的发射极与电阻R56的另一端相连，稳压二极管D51的阳极与三极管Q4的基极和电阻R55的另一端相连，电阻R54的另一端与三极管Q3的基极和三极管Q4的集电极相连；所述位置传感器模数转换电路连接关系为：A/D 转换芯片U3的8脚VCC端接+5A，位置传感器接口P2的1脚接A/D 转换芯片U3的1脚VREF端，P2的2脚接电容C25、电容C26、A/D 转换芯片U3的2脚IN+端，P2的3脚接电阻R24的一端，电阻R24的另一端接电容C25、电容C26、电感L3的一端及A/D 转换芯片U3的3脚IN‑、4脚GND端，电感L3的另一端接地GND，A/D 转换芯片U3的7脚CLK、6脚DATA、5脚CONV分别接单片机及外围电路的单片机U1的32脚PD7、31脚PD6和30脚PD5，电容C21和电容C22接在+5A电源和AGND1之间，电阻R21的一端接+5A电源，电阻R21的另一端接稳压芯片U2的1脚、电阻R22、电容C23、电容C24的一端并接在A/D 转换芯片U3的1脚VREF，电阻R22的另一端和电阻R23的一端一同连接在稳压芯片U2的8脚，电阻R23的另一端接稳压芯片U2的2脚、3脚、6脚、7脚及电容C23、电容C24的另一端及AGND1；所述远程手动控制、行程限制和驱动部分电路连接关系为：接口P6为行程限位和热保护接口，接口P6的4脚接+15V，接口P6的3脚经过电阻R702接光耦O1的1脚，接口P6的2脚经过电阻R704接光耦O2的1脚，接口P6的1脚经过电阻R706接光耦O3的1脚；接口P7为远程手动控制接口，接口P7的5脚接+15，接口P7的4脚经过电阻R710接光耦O5的1脚，接口P7的3脚经过电阻R712接光耦O6的1脚，接口P7的2脚经过电阻R714接光耦O7的1脚，接口P7的1脚经过电阻R708接光耦O4的1脚；光耦O1、光耦O2、光耦O3、光耦O4、光耦O5、光耦O6、光耦O7的2脚均接IGND，光耦O1、光耦O2、光耦O3、光耦O4、光耦O5、光耦O6、光耦O7的3脚均接GND ，IGND和GND之间用电感L7连接，电源+5V分别经过电阻R701、电阻R703、电阻R705、电阻R707、电阻R709、电阻R711、电阻R713、电阻R715、电阻R716接在光耦O1、光耦O2、光耦O3、光耦O4、光耦O5、光耦O6、光耦O7、光耦O8、光耦O9的4脚上再分别接在单片机及外围电路的单片机41脚PC6、40脚PC5、39脚PC4、38脚PC3、37脚PC2、36脚PC1、35脚PC0、46脚PA5、47脚PA4端口上；驱动部分的驱动信号由单片机及外围电路的单片机17脚PB7和16脚PB6端口输出经过电阻R718和电阻R720分别接在光耦O10和脚O11的1脚上，光耦O10和脚O11的2脚均接GND，接口P8为变频器驱动端口，接口P8的1脚为驱动端提供高电位V+分别经过电阻R717和电阻R719接在光耦O10和光耦O11的4脚上，同时光耦O10的4脚接在接口P8的3脚上作为开信号，光耦O11的4脚接在接口P8的2脚上作为关信号，光耦O10和O11的3脚均接接口P8的6脚作为驱动信号的公共端，接口P8的4脚和5脚作为串口通讯端与单片机U1相连，单片机通过串口通讯端对变频器进行调速控制； 高电位V+分别经过电阻R721和电阻R724接在光耦O12的1脚和光耦O13的4脚，光耦O13的4脚与接口P8的4脚相连，电源+5V分别经过电阻R722和R723接在光耦O12的4脚和光耦O13的1脚，光耦O12的2脚与接口P8的5脚相连，光耦O12的3脚接GND，光耦O12的4脚与单片机U1的45脚PA6端口相连，光耦O13的2脚与单片机U1的44脚PA7端口相连，光耦O13的3脚与接口P8的6脚相连。