新型的水泵壓力閉環控制器制造技術

新型的水泵壓力閉環控制器，目前，通常采用通用型變頻器實現水泵的恒壓控制，但現場調試時由于調節參量較多，使用起來比較繁瑣，不利于現場維護。新型的水泵壓力閉環控制器，其組成包括：壓力給定裝置（１），壓力給定裝置連接數字信號處理器（２），數字信號處理器分別連接顯示模塊（３）、隔離及驅動模塊（４），隔離及驅動模塊連接功率模塊（５），功率模塊分別連接直流母線電壓（６）、三相異步電動機（７），三相異步電動機連接水泵（８），水泵連接壓力傳感器（９），壓力傳感器連接低通濾波器（１０），低通濾波器連接模擬“或”電路（１１），模擬“或”電路連接所述的數字信號處理器。本產品用于實現水泵的恒壓控制。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

A new type of pressure closed loop controller for water pump

Water pump pressure controller, model at present, usually adopts the general inverter pump constant pressure control, but the scene debugging due to modulation of many parameters, the use is complicated, is not conducive to the maintenance of the scene. New type water pump pressure closed-loop controller, comprises a pressure device (1), given the given pressure device is connected with the digital signal processor (2), digital signal processor is respectively connected with the display module (3), isolation and drive module (4), isolation and drive module is connected with the power module (5), are respectively connected with DC power module the bus voltage of three-phase asynchronous motor (6), (7), the three-phase asynchronous motor is connected with the water pump, water pump (8) is connected to the pressure sensor (9), pressure sensor is connected with the low pass filter (10), low pass filter is connected with analog or circuit (11), analog or circuit connected to the digital signal processor. This product is used to realize constant pressure control of water pump.

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種新型、專用的水泵壓力閉環控制器，具體就是根據 水泵管道壓力的大小來自動調節異步電動機轉速的變頻調速控制器。技術背景目前，常規實現水泵恒壓控制是采用變頻調速方式，而變頻器通常采用通 用型變頻器，在現i調試時由于調節參量較多，使用起來比較繁瑣，不利于 現場維護。同時，通用型變頻器的價格較為昂貴。因此，市場急需一種適合 水泵特定場合，低成本、易調試和保護功能齊備的新型水泵壓力閉環控制器。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種高性能、低成本、高可靠性的水泵壓力閉 環控制系統，滿足水泵恒壓控制的需要。 上述的目的通過以下的技術方案實現新型的水泵壓力閉環控制器，其組成包括壓力給定裝置，所述的壓力 給定裝置連接數字信號處理器，所述的數字信號處理器分別連接顯示模塊、 隔離及驅動模塊，所述的隔離及驅動模塊連接功率模塊，所述的功率模塊分 別連接直流母線電壓、三相異步電動機，所述的三相異步電動機連接水泵， 所述的水泵連接壓力傳感器，所述的壓力傳感器連接低通濾波器，所述的低 通濾波器連接模擬"或"電路，所述的模擬"或"電路連接所述的數字信號 處理器。本技術的有益效果1. 通過對水泵壓力的實時采樣，將結果送入到數字信號處理器(DSP)中， 在DSP中實現壓力閉環控制，進而調節電動機的輸出頻率，最終實現恒定壓 力控制。系統采用恒壓頻比VVVF控制的工作方式，同時采用SVP麗技術以提高直流母線電壓的利用率，拓寬系統的調速范圍。2. 低成本本變頻調速系統由DSP為核心器件構成，該變頻器采用IGBT作為功率開 關元件，具有完善的保護功能。采用恒定壓頻比VVVF控制的工作方式，用軟 件實現SVPWM波形的優化和功能控制。同時還設計了自舉電路，不僅降低了 系統成本，同時又提高了可靠性。長時間的運行表明系統具有良好的特性， 同時與通用變頻器相比具有成本低、調試簡單的特點。3. 易調試本技術設計的是一種水泵專用壓力控制的變頻調速器，本控制器的 PI參數已經進行了優化，用戶只需根據現場水泵的實際應用情況選擇其中一 組控制器參數即可，從而大大地減小了調試的工作量。4. 完備的保護功能本技術具有過溫保護、過流保護、過壓保護、DSP復位故障保護、系 統停機保護等。完備的保護功能可以保證產品安全可靠地運行。5. 采用TI公司的數字信號處理器TMS320LF2407A實現了全數字壓力閉 環控制系統，簡化了系統的設計，提高了系統的可靠性。6. 設計了新穎的模擬"或"電路，可以保證0 5V、 4 20mA兩種壓力信 號的靈活切換，簡化了系統的硬件設計。7. 采用自己設計的自舉電路替代了傳統的驅動方式，提高了系統的可靠 性，降低了系統的成本。附圖說明附圖l是本產品的結構框圖。附圖2是本產品的驅動電路圖。附圖3是本產品壓力采樣裝置電路圖。附圖4是本產品系統保護電路圖。附圖5是本產品顯示模塊電路圖。附圖6是本產品主電路流程圖。附圖7是電壓空間矢量脈寬調制子程序流程圖。附圖8是數字信號處理器控制電路原理圖第一部分。圖中相同標號的引 腳具有連接關系。附圖9是數字信號處理器控制電路原理圖第二部分。附圖9與附圖8共 同組成數字信號處理器控制電路原理圖。圖中相同標號的引腳具有連接關系。附圖10是電源板電路圖。圖中相同標號的引腳具有連接關系。附圖11是驅動板及主電路圖。圖中相同標號的引腳具有連接關系。附圖12是輸入信號控制電路圖。圖中相同標號的引腳具有連接關系。附圖13是顯示控制電路圖。圖中相同標號的引腳具有連接關系。 附圖14是壓力信號控制電路圖。圖中相同標號的引腳具有連接關系。具體實施方式實施例l:新型的水泵壓力閉環控制器，其組成包括壓力給定裝置l，所述的壓力 給定裝置連接數字信號處理器2,所述的數字信號處理器分別連接顯示模塊3、 隔離及驅動模塊4，所述的隔離及驅動模塊連接功率模塊5，所述的功率模塊 分別連接直流母線電壓6、三相異步電動機7，所述的三相異步電動機連接水 泵8,所述的水泵連接壓力傳感器9,所述的壓力傳感器連接低通濾波器10， 所述的低通濾波器連接模擬"或"電路11,所述的模擬"或"電路連接所述 的數字信號處理器。實施例2:1、系統簡介采用TI公司的數字信號處理器(DSP) TMS320LF2407A為核心器件，它 具有高性能以及豐富的外設接口。高達30MIPS的處理速度大大提高了控制器 的實時處理能力。TMS320LF2407A集成了 32K字閃存、 一個CAN模塊、 一個 SPI高速串行口以及一個超高速的500ns的10位模數轉換器(ADC),并具有 適合電機控制的事件管理器EVA、 EVB，其中包括帶有死區控制的6路PWM輸 出信號。高速的數據處理能力和適合電機控制的硬件資源為全數字變頻器的 設計提供了良好的基礎。如圖l所示，變頻系統由壓力給定裝置l、顯示模塊3、壓力傳感器9、 隔離及驅動模塊4和功率模塊5等組成。壓力給定裝置輸入系統各項的給定 值并由顯示模塊顯示，壓力采樣裝置是通過壓力傳感器對水泵壓力進行采樣，將采樣信號通過低通濾波器10然后送到數字信號處理器2即DSP的A/D轉換 口 AD1 ，通過DSP與壓力給定比較后進行PI調節,控制器的輸出頻率f給SVP麗 模塊，通過軟件計算后輸出6路P麗波，經過隔離、功率放大后驅動電動機 完成變頻調速，從而完成壓力系統的閉環控制。2、 驅動電路設計驅動電路的設計主要是要考慮上橋功率管驅動電源的浮地問題。解決的 方法有兩種 一種是多電源的驅動方式，缺點是增加了電源數量，增加了系 統成本；第二種是采用自舉技術。本系統采用自舉方式設計了驅動電路，如 圖2所示。當上管V,關斷，下管V4導通時，N點電位為+15， M點為+15電源 地，若忽略二極管a的導通壓降，貝lJ自舉電容Cs的電壓為+15V;而當上管Vt 導通，下管V4關斷時M點的電壓為Vd。，而N點電位由于自舉電容C5電壓不能 瞬變，瞬時N點電位為Vd。+15，則自舉二極管"承受反壓關斷，從而保護+15 電源。自舉電容C5需采用較大電容值(本系統取為lOOuF)，在載波頻率為 20kHz的條件下自舉電容的電壓波動不超過100mV,從而保證了上橋功率開關 管可靠的工作。本系統控制電路和主電路之間采用了光耦進行電氣隔離，從 而提高了系統的抗干擾能力。長時間的運行結果表明該驅動電路簡單實用， 能夠保證功率器件可靠的導通和關斷。3、 壓力采樣電路設計壓力采樣電路如圖3所示，由一路A/D轉換通道實現0 5V、 4 20mA信 號的采集。首先兩路信號經分壓和低通濾波處理后接至運算放大器的同相端， 提高負載阻抗，運算放大器的輸出通過二極管(為肖特基二極管，管壓降為 0. 18V)實現模擬電壓"或"的關系。同時采用D3、 D4對輸入到A/D轉換口 的壓力信號進行限幅處理，防止過高電壓擊穿DSP的A/D 口 。4、 保護電路設計保護電路的作用是保證功率開關管能在正常的工作條件下運行，當系統 出現異常情況時能夠檢測故障狀態并封鎖系統輸出，使系統停止工作，從而 保護功率器件不受損壞。本系統具有DSP可靠復位保護、過載保護、過溫保 護、停機保護和驅動系統保護等功能。過溫保護是指溫度傳感器在檢測到功率幵關器件工作溫度過高時，由軟件產生中斷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型的水泵壓力閉環控制器，其組成包括：壓力給定裝置，其特征是：所述的壓力給定裝置連接數字信號處理器，所述的數字信號處理器分別連接顯示模塊、隔離及驅動模塊，所述的隔離及驅動模塊連接功率模塊，所述的功率模塊分別連接直流母線電壓、三相異步電動機，所述的三相異步電動機連接水泵，所述的水泵連接壓力傳感器，所述的壓力傳感器連接低通濾波器，所述的低通濾波器連接模擬“或”電路，所述的模擬“或”電路連接所述的數字信號處理器。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高晗瓔，邸斌，聶天適，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：實用新型
國別省市：93[中國|哈爾濱]