具有高分辨率可變電壓／頻率控制的變頻器裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種具有高分辨率可變電壓／頻率控制的變頻器裝置，其接收模擬輸入信號并包含：第一電路、第二電路、第三電路及微控制單元。該第一電路包括雙向截波器、第一增益單元及直流偏移單元，處理該模擬輸入信號的小信號部分且提供較大增益；包括正截波器和第二增益單元的第二電路及包括負截波器和第三增益單元的第三電路處理輸入信號小信號部分外的部分，且提供較小增益。該微控制單元可對于第一電路、第二電路、第三電路作模擬數字轉換以得到數字輸出值，并對于第一電路部分范圍數字輸出值作減法處理。該微控制單元選擇這些數字輸出值的最大者，用以產生對應的輸出頻率。采用本發明專利技術可達到輸出頻率連續性及更精準的分辨率以準確控制待驅動裝置。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術有關一種變頻器裝置，尤指一種具有高分辨率可變電壓/頻率控制的 變頻器裝置。
技術介紹
感應馬達驅動方式大致可分為純量、向量及直接轉矩控制等方式。純量控 制的原理是改變馬達同步速率，即定子與轉子磁場的速率，所以純量控制要改 變同步速率的方法就是改變該馬達輸入電源頻率。純量控制即電壓/頻率控制(V/f Control)，也稱變壓變頻控制(VVVF， Variable Voltage Variable Frequency Control)。 一般而言，電壓/頻率控制為開回路控制方法，不需要反饋馬達轉速， 只要加裝變頻器并利用變頻控制原理即可改變轉速，非常方便。但是在變頻器 系統中若只是改變輸出頻率，而沒有改變供給電壓，其馬達的轉矩會因頻率的 增加而使轉矩下降，而系統的效率也隨之下降。為了保持馬達的磁通在一定的 大小并使馬達的運轉效率最高，也必須調整該變頻器輸出電壓的大小，使得電 壓振幅與馬達運轉頻率的比例維持一定值，而馬達的磁通大小正是與該比值的大小成正比，借此達到維持磁通的大小并控制轉速的目的。因為純量控制法是開回路的控制方法，且馬達的實際轉速與供電頻率間有 轉差的存在，因此該純量控制法無法有精準的速度控制性能；但是正因為純量 控制法不需反饋轉速，所以才具有架構簡單、成本低廉等優點。現今變頻器應用中，單一外部端子給予模擬輸入電壓(-10~0~+10伏特) 時，可轉換成變頻器的對應輸出頻率以控制待驅動裝置(反轉60Hz 0Hz 正 轉60Hz )。參見圖1及圖2，其分別為公知變頻器裝置的架構方框圖及公知變頻器裝置的模擬輸入電壓轉換為變頻器輸出頻率的方框圖。該變頻器裝置1A包含轉換電路10A及微控制單元20A。其中，該轉換電路10A包含第一增益單元IOIA、 直流偏移單元102A、及第二增益單元103A。該第一增益單元101A,其具有大 小為+0.5的第一電壓增益Pla (Pla=+0.5)，并轉換該模擬輸入電壓Vin (-10 +10伏特)為第一增益電壓Va( -5~+5伏特)；該直流偏移單元102A，其 具有大小為+5伏特的直流電壓偏移值Vdc， (Vdc，=+5),并電連接該第一增益 單元IOIA，用以產生修正電壓Vx (0 +10伏特)；該第二增益單元103A,其 具有大小為+0.5的第二電壓增益P2a(Pla=+0.5)，并轉換該修正電壓Vx(0 +10 伏特)為模擬輸出電壓Vo (0 +5伏特)。另外，該微控制單元20A包含模擬 數字轉換單元201A及頻率運算單元202A,該微控制單元20A用以轉換該模擬 輸出電壓Vo為對應的數字輸出值，并計算該數字輸出值以產生對應的輸出頻 率。但是，該公知變頻器裝置1A的模擬輸出電壓Vo與該模擬輸入電壓Vin的 電壓變動量AV關系為厶V二(10- (-10))/(5-0) x 0,1=0.4 (伏特)即，當模擬輸入電壓Vin需要變動至少0.4伏特時，該微控制單元20A才 能接受該模擬輸出電壓Vo為O.l伏特，故該變頻器裝置1A無法提供精準的分 辨率以準確控制待驅動裝置。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的主要目的在于提供一種具有高分辨率可變電壓/頻率控 制的變頻器裝置，以達到輸出頻率連續性及更精準的分辨率以準確控制待驅動 裝置。為達到上述目的，本專利技術提供了一種具有高分辨率可變電壓/頻率控制的變 頻器裝置，其包含第一電路，其接收模擬輸入電壓，該第一電路包含雙向截波器，其具有第一正電位及第一負電位的雙向截波電壓，該雙向截波器用以產生第一截波電壓；第一增益單元，其具有第一電壓增益并電連接該雙向截波器，該第一增益單元用以產生第一增益電壓；及直流偏移單元，其具有直流電壓偏移值并電連接該第一增益單元，該 直流偏移單元用以產生第一模擬輸出電壓；第二電路，其同時接收該模擬輸入電壓，該第二電路包含正截波器，其具有第二正電位的截波電壓，該正截波器用以產生第二 截波電壓；第二增益單元，其具有第二電壓增益并電連接該正截波器，該第二增 益單元用以產生第二模擬輸出電壓；第三電路，其同時接收該模擬輸入電壓，該第三電路包含負截波器，其具有第二負電位的截波電壓，該負截波器用以產生第三 截波電壓；第三增益單元，其具有第三電壓增益并電連接該負截波器，該第三增 益單元用以產生第三模擬輸出電壓；及微控制單元，其電連接該第一電路、該第二電路、及該第三電路，該微控 制單元包含模擬數字轉換單元，其具有兩個或兩個以上輸入通道并以接收該第一 模擬輸出電壓、該第二模擬輸出電壓、及該第三模擬輸出電壓，該模擬數字轉 換單元并分別轉換其為第一數字輸出值、第二數字輸出值、及第三數字輸出值； 其中，當該第一增益電壓為正值時，則該模擬數字轉換單元轉換該第一模擬輸 出電壓為第一轉換數字輸出值；及頻率運算單元，其電連接該模擬數字轉換單元，該頻率運算單元并選擇自該模擬數字轉換單元輸出的這些數字輸出值中的最大者，并以產生對應的 輸出頻率。因此，本專利技術可達到以下效果l、經由處理模擬輸入電壓信號，在小信號電壓時產生較大增益，在產生小信號部分外的電壓時產生較小增益，從而達到輸出頻率的連續性。 2、可提供更精準的分辨率以準確控制待驅動裝置。附圖說明圖l為公知變頻器裝置的架構方框圖2為公知變頻器裝置的模擬輸入電壓轉換為輸出頻率的方框圖； 圖3為本專利技術的變頻器裝置的架構方框圖4為本專利技術較佳實施例的模擬輸入電壓轉換為變頻器輸出頻率的方框圖5為本專利技術中第一電路的數字輸出值與第三電路的數字輸出值比對示意圖6為本專利技術中第一電路的數字輸出值與第二電路的數字輸出值比對示意附圖標記說明1A變頻器裝置 10A轉換電路101A 第一增益單元 102A 直流偏移單元103A第二增益單元20A微控制單元 201A模擬數字轉換單元202A頻率運算單元1變頻器裝置 101雙向截波器 103 直流偏移單元 201 正截波器 30第三電路 40微控制單元10第一電路102第一增益單元20 第二電路202 第二增益單元301負截波器401模擬數字轉換單元302第三增益單元 402頻率運算單元具體實施例方式為了能更進一步了解本專利技術為達到預定目的所采取的技術、手段，請參閱以下有關本專利技術的詳細說明與附圖，然而所附附圖僅供參考與說明用，并非用來對本專利技術加以限制。有關本專利技術的
技術實現思路
及詳細說明，配合附圖進行如下說明。參見圖3及圖4,分別為本專利技術的變頻器裝置的架構方框圖及較佳實施例的模擬輸入電壓轉換為變頻器輸出頻率的方框圖。該變頻器裝置1主要包含第一電路IO、第二電路20、第三電路30、及微控制單元40。該第一電路IO、該第二電路20及該第三電路30同時接收外部模擬輸入電 壓Vin，用以同時對該輸入電壓Vin進行處理。該第一電路IO包含雙向截波器 (bi — directional clipper circuit )101、第 一 增益單元102 、及直流偏移單元(DC -offset unit) 103。其中，該雙向截波器101具有第一正電位(+l伏特)及第 一負電位(-1伏特)的截波電壓，用以產生并輸出第一截波電壓Vcl。該第 一增益單元102具有第一電壓增益Pl，其值為+2.5倍(Pl=+2.5)并電連接該 雙向截波器101，用以接收該第一截波電壓Vcl并與該第一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有高分辨率可變電壓／頻率控制的變頻器裝置，其特征在于，該變頻器裝置包含：　第一電路，其接收模擬輸入電壓，該第一電路包含：　雙向截波器，其具有第一正電位及第一負電位的雙向截波電壓，該雙向截波器產生第一截波電壓；　第一增益單元，其具有第一電壓增益并電連接該雙向截波器，該第一增益單元產生第一增益電壓；及　直流偏移單元，其具有直流電壓偏移值并電連接該第一增益單元，該直流偏移單元產生第一模擬輸出電壓；　第二電路，其同時接收該模擬輸入電壓，該第二電路包含：　正截波器，其具有第二正電位的截波電壓，該正截波器產生第二截波電壓；　第二增益單元，其具有第二電壓增益并電連接該正截波器，該第二增益單元產生第二模擬輸出電壓；　第三電路，其同時接收該模擬輸入電壓，該第三電路包含：負截波器，其具有第二負電位的截波電壓，該負截波器產生第三截波電壓；　第三增益單元，其具有第三電壓增益并電連接該負截波器，該第三增益單元產生第三模擬輸出電壓；及　微控制單元，其電連接該第一電路、該第二電路、及該第三電路，該微控制單元包含：　模擬數字轉換單元，其具有兩個或兩個以上輸入通道并接收該第一模擬輸出電壓、該第二模擬輸出電壓、及該第三模擬輸出電壓，并分別轉換其為第一數字輸出值、第二數字輸出值、及第三數字輸出值；其中，該第一增益電壓為正值，則該模擬數字轉換單元轉換該第一模擬輸出電壓為第一轉換數字輸出值；及　頻率運算單元，其電連接該模擬數字轉換單元，該頻率運算單元選擇該模擬數字轉換單元輸出的這些數字輸出值中的最大者，并產生對應的輸出頻率。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝庭鐘，林成彥，張勝杰，李明忠，
申請(專利權)人：臺達電子工業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：71[中國|臺灣]