变频器的主控制电路

    变频器主控制电路的中心是一个高性能的微处理器，并配以PROM、RAM、ASIC芯片和其他必要的周边电路。它通过A/D、D/A等接口电路接收检测电路和外部接口电路送来的各种检测信号和参数设定值，利用事先编制好的软件进行必要的处理，并为变频器的其他部分提供各种必要的控制信号或显示信息。例如，在一个通用变频器中主控制电路主要完成以下任务：   (1)输入信号的处理。变频器的输入信号包括频率（速度）指令信号和运行、停止、正转、反转的操作控制信号。    变频器的频率（速度）输入指令信号有两种：模拟指令信号：0～10V的电压指令信号或4~20mA的电流指令信号。数字指令信号：来自RS-232C、RS-485或数字接口电路卡（通常为选件）等的数字信号。    上述模拟指令信号经过A/D变换器转变为数字信号后送入微处理器，而数字信号则经过绝缘放大器后被送入微处理器。此外，运行、停止、正转、反转以及保护电路的复位信号等顺序控制信号通常也采取光耦绝缘方式送入微处理器。    (2)加减速速率调节功能。外部设定频率指令通常是如图3-20a所示的阶跃型信号。为了使变频器和电动机能够适应这样的突变信号，以达到在抑止变频器电流突变的同时减少机械系统所受冲击的目的，就要求变频器具有自动将阶跃信号类的突变信号转换为如图3-20b所示的变化较小的频率（速度）指令的功能。这就是变频器的加减速速率调节功能。
    图3-20    加减速调节器的功能    (a)-外部频率指令；(b)-加减速调节器的输出信号    加减速速率调节功能的基本作用是，对于图3-20a所示的指令变化，使电动机按照事先设定的加速时间TA和加速时间TD沿直线进行加减速，如图3-20b所示。    此外，为了使加减速过程更加平滑，新型变频器都还具有S形加减速功能。所谓S形加减速功能指的是使电动机在加速和减速的初始段具有如图3-20b中心线所示的弧形曲线，以达到进一步减少机械系统冲击的目的。这种S形加减速功能还可以通过对ts1~ts4等时间的设定进行调节。    (3)运算处理。在变频器中，各种所需的算法已经被事先存储在控制电路的PROM中，并在工作过程中被调用。在进行V/f控制时，运算电路输出一个与加减速调节器的输出信号（实际的频率指令）相对应的电压信号，而在进行转差频率控制和矢量控制时，则根据所选控制方式进行各种必要的运算后输出相应的电压信号。此外，运算电路还可以进行各种和保护功能有关的计算，并根据需要输出各种保护信号，为变频器或电动机提供保护。    (4) PWM波形的演算。在PWM控制变频器中，PWM波的生成方式有两种，利用专用电路（如PAL或GAL）生成或由CPU经过计算后直接生成。由于后者的方式更加灵活，随着变频器采用的CPU性能的提高，后者已经逐渐成为主流。    随着半导体技术的发展，新型变频器的控制电路中以高性能微处理器和用户特制的LSI为中心的DDC控制方式已经成为主流，进一步提高了控制性能，增强了功能和可靠性。为了满足变频器的各种特殊需要，目前各大变频器厂家都有自己专用的ASIC芯片。这些芯片将变频器控制中所需要的各种功能集中在一起（有的还包括DSP的功能），从而达到了增强功能，缩小体积，提高可靠性的目的。而且，随着微处理器性能的提高，过去由硬件电路实现的许多功能现在都改为由软件来完成，因而大大降低了成本，并提高了可靠性。此外，为了进一步提高变频器的运算处理能力，在某些矢量控制变频器中还采用了双CPU结构，专门用一个CPU进行矢量控制所需要的各种计算。