《主控板模拟量数字量控制电路设计探讨(20150326)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《主控板模拟量数字量控制电路设计探讨(20150326)（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、10/16/2019,Welcome!,雷 诺 尔 技 术 沙 龙,第一个环节 专题演讲 演讲时间：1小时 第二个环节 专题互动交流时间 互动时间：45分钟 向主讲人提问 发表不同观点讨论 第三个环节 最佳参与奖评选与颁奖,沙龙会议程序与内容,主控板模拟量数字量控制电路 设计&探讨,概述 1. 运放基础,1.1 理想运放的基本假设,1.2 两个经常提到的运放概念,1.3 常用运放电路,2 母线电压采样电路,3 电流采样电路,4 数字信号输入与输出,5 模拟电压信号输入,6 模拟电流信号输入,7 模拟量输出,3.1 霍尔输出电压,3.2 正半周电流采样,3.3 负半周电流采样,4.1 数字信号输
2、入,4.2 数字信号OUT1输出电路,4.3 数字信号OUT2输出电路,4.4 故障继电器FA FB FC输出电路,7.1 DSP斩波信号,7.3 输出4-20mA电流 增益k 偏移量b 设置,7.4 输出0-20mA电流 增益k 偏移量b 设置,7.6 输出0-10V电压 增益k 偏移量b 设置,1.运放基础,1.1理想运放的基本假设,理想运放示意图,1.2 两个经常提到的运放概念： （一） 虚短,所以有 V1-V2=0 ，V1=V2,同相输入端电位=反相输入端电位 相当于短路,理想运放示意图,（二） 虚断,运放两输入端电流=0 相当于断路,理想运放示意图,1.3 常用运放电路,1.3.1
3、反相放大电路,反相放大电路,1.3 常用运放电路,1.3.2 反相求和电路,反相求和电路,1.3 常用运放电路,1.3.3 同相放大电路,同相放大电路,1.3 常用运放电路,1.3.4 电压跟随器,根据“虚短”“虚断”特性,电压跟随器,1.3 常用运放电路,1.3.5 差分放大电路,差分放大电路,2 母线电压采样电路 （一）电源板检测电路,额定电压输入时母线电压540V,第一级运放差分电路：,2 母线电压采样电路 （二） 主控板检测电路,变频器母线电压额定540V时，驱动板信号VDCX电压为5.014V.,2 母线电压采样电路 （三） 硬件过压保护电路,3 电流采样电路,以315KW变频器U相
4、电流检测为例。,3.1 霍尔输出电压,3.2 正半周电流采样,变频器输出电流大于0时，芯片口电压波形为正弦波，并且当变频器输出额定电流时该芯片口电压为1.5V；,实现功能：,变频器输出电流小于0时，该芯片口电压为0。,正半周电流采样电路,3.2.1 变频器输出电流大于0时,变频器输出额定电流时，正半周电流峰值时霍尔输出电压4.2426V,B点电压为0V, 二极管D4反相截止， 二极管D5导通。,3.2.2 变频器输出电流小于0时,第一级运放反相输出A点输出电压为正；,B点电压为0；,第二级运放反相输出C点电压为负；,二极管D4导通， 二极管D5截止。 D点电位等于B点，为0V.,3.3 负半周
5、电流采样,变频器输出电流小于0时，芯片口电压波形为正弦波，并且当变频器输出额定电流时该芯片口电压为1.5V；,实现功能：,变频器输出电流大于0时，该芯片口电压为0。,负半周电流采样电路,3.3.1 变频器输出电流大于0时,变频器输出正半周电流时， 霍尔输出电压为正。,运放反相输出F点输出电压为负；E点电压为0；,二极管D6导通， 二极管D7截止。 G点电位等于E点，为0V.,3.3.2 变频器输出电流小于0时,变频器输出额定电流时，负半周电流峰值时霍尔输出电压-4.2426V,E点电压为0V, 二极管D6反相截止， 二极管D7导通。,3.3.3 过流保护电路 （一）,D8 D9 D10 检测负
6、半周信号峰值,当某一时刻 Iu -Iv -Iw 中负向峰值电流为-I, 则A点电位: I+0.4 ;经N2A 反向输出，B点电位： I-0.4 ;,D11 D12 D13检测正半周信号峰值,当某一时刻 Iu -Iv -Iw 中正向峰值电流为I,则C点电位:I-0.4 ;经N2B跟随器输出，D点电位： I-0.4 ;,3.3.3 过流保护电路 （二）,4 数字信号输入与输出,4.1 数字信号输入 输入数字信号 FWD REV EMG JOG RST X1 X2 X3 以正转FWD信号为例：,HCPL817初级最低导通电流为500uA ,导通电压约1.1V, FWD最低关断电压约为24-500u*
7、4.7k-5.1-1.1=15.45V。,即FWD高于15.45V时， 光耦关断， 信号IN0为高电平；FWD信号低于15.45V时，光耦开通，信号IN0为低电平。,带入数值R1=4.7K R2=10K C1=0.1u , t= 28.6us 即只要干扰信号时间短于28.6us，光耦不会误动作。,4.2 数字信号OUT1输出电路,DSP输出信号OUT1为高电平时，光耦PC3关断， 三极管T3，T4关断 , 继电器J1不动作，常开触点OT1 OT2处于断开状态；,DSP输出信号OUT1为低电平时，光耦PC3导通， 三极管T3，T4导通 , 继电器J1动作， 常开触点OT1 OT2闭合, UD2指
8、示灯亮。,4.3 数字信号OUT2输出电路,DSP输出信号OUT2为高电平时，光耦PC2关断， 三极管T1，T2关断 , D01弱上拉到24V.,DSP输出信号OUT2为低电平时，光耦PC2导通， 三极管T1，T2导通 , D01经25欧电阻 下拉至地，UD1指示灯亮。,4.4 故障继电器FA FB FC输出电路,DSP输出信号TRIP0为低电平时，光耦PC4关断， 三极管T5, 继电器J2线圈保持断开.,DSP输出信号TRIP0为高电平时，光耦PC4导通， 三极管T5, 继电器J2线圈通电，继电器动作。,5 模拟量输入与输出 (一),外控端子VG输入电压范围 0-10V , 对应DSP端口电
9、压VG1 电压范围 0-3V ,变频器显示0-50HZ.,5 模拟量输入与输出 (二),默认参数 偏移量0% 增益100%,5 模拟量输入与输出 (三),默认参数 偏移量-0.7% 增益108%,6 模拟电流信号输入 (一),外控端子IG输入电流范围 0-20mA或者4-20mA , 对应DSP端口电压 IGX 电压范围 0-3V ,变频器显示0-50HZ.,6 模拟电流信号输入 (二) 0-20mA输入,0-20mA输入对应芯片口 0-3V电压， 线性关系 ， IG偏移量标准0% 增益标准100%,实际使用中可对上述数据进行微调，下表数据中IG偏移量改为-0.5% 增益改为100.5%,6
10、模拟电流信号输入 (三) 4-20mA输入 增益偏移量设置,说明书给出输出频率与增益偏移量关系如下：,实际输出频率与增益偏移量关系如下：,输入 4mA时， 输出 Fout 为 0HZ ； 输出 20mA时， 输出 Fout 为 50HZ,4-20mA输入时标准增益125%，偏移量-25%,6 模拟电流信号输入 (四) 4-20mA输入 增益微调为 126.6% 偏移量 -26.5%,7 模拟量输出,DSP斩波信号,模拟量输出,变频器有两路模拟量输出信号AM1 AM2 , 可以输出对应电流 电压 频率等信号的0-10V电压信号或者4-20mA(0-20mA)电流信号,7 模拟量输出 7.1 DS
11、P斩波信号(1),Vin为DSP输出电压: 幅值3.3V,占空比为D，载波为2K的矩形波 。经测试，占空比D由下式决定：,k: 增益 b： 偏移量 Fm : 最大频率（n007) Fout: 输出频率,7 模拟量输出 7.2 DSP斩波信号(2),7 模拟量输出 7.1 DSP斩波信号(3),将DSP输出峰值 3.3V ,频率f=2k , 占空比 D 的 方波斩波信号用傅里叶级数展开：,当选择模拟电流输出时， 1-4短接， 2-3断开， 电路等效为,7 模拟量输出 7.3 输出4-20mA电流 增益k 偏移量b 设置,7 模拟量输出 7.3 输出4-20mA电流 偏移量改为25% 增益改为100%,7 模拟量输出 7.4 输出0-20mA电流 增益k 偏移量b 设置,0HZ时占空比 对应0mA,50HZ时占空比 对应 20 mA,7 模拟量输出 7.4 输出0-20mA电流 偏移量改为0% 增益改为124%,7 模拟量输出 7.6 输出0-10V电压 增益k 偏移量b 设置,7 模拟量输出 7.7 输出0-10V电压 偏移量改为0% 增益改为101.3%,THANKS! 演讲完毕，谢谢各位领导与同仁！ 雷诺尔技术沙龙,
