做减法!一块无需电解电容的变频控制板|贸泽电子原创开发板大赛【优秀作品】

大家好,我们又见面了。在介绍了原创开发板大赛的7个获奖作品后,大家有没有一种意犹未尽的感觉?作为汇聚了国内顶尖工程师和开发者的一次大赛,吸引超过300个队伍报名,仅有的7个奖项实在难以囊括所有的优秀项目。所以我们决定再选择几款独具匠心的作品,把它们呈现出来,不辜负这些实力不俗的参赛者的努力,也让这些作品的灵感和设计思路惠及更多人。

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这一次我们介绍的作品来自三位非常资深的电力电子工程师李欣建、李仲彬、许伟鑫。《内置无电解电容变频控制板》的题目看似平淡无奇,但难点在于它通过开发板巧妙的设计,解决了实际应用中的大问题,即帮助去除了现有电子产品中普遍采用的滤波用的大容量电解电容,好处在于可以显著降低系统成本,提高耐温性、抗真空性,必将系统设计的体积缩小。

这个出发点,相信只有实战经验丰富的资深工程师才能想到,也才能完美解决。现在,他们把拿来即用的设计参考带给你,拿走不谢。

硬件设计

本款控制板是配套用于三相380V交流异步电机的,没有高压电解电容进行功率电源滤波,可放入电机内使其机电一体化。设计电路是“交-直(虚拟)-交”结构,采用DSP芯片,带有先进的电压矢量SVPWM控制。与传统变频器相比,该板免去了高压电解电容、散热片/风扇、外壳三大高价零件,大幅降低了成本。

“图1:电机椌制板架构图”
图1:电机椌制板架构图

电源:380V三相交流电经过三相整流器,因为没有加电解电容所以为脉动的DC540V,一部分输入三相逆变器,另一部分输入到TI的UC2845AQD8开关电源IC转换为DC15V;

主处理器:采用大赛赞助商微芯的高性能DSP处理器dsPIC33FJ32MC202-E/SO,通过对波形、电压和电流的采集,结合先进的算法来实时调节输入PWM到三相逆变器,从而实现高性能、高效率的控制;

通讯:采用大赛赞助商美信的MAX220MJE、MAX485MJA实现232和485的通讯模式,与主处理器进行通讯,实现操作盒和PC端对控制板的操作控制;

“图2:连接展示”
图2:连接展示

以下图片是电机实际运行时的SVPWM电压波形:

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“图3-5”
图3-5

实际运行效果的视频

设计者结语 :

下一个设计你会考虑这项新技术吗?

这款开发板是我们对无电解电容技术的探索,运用此技术还可以延伸出其他项目,例如风扇调速器、电摩快速和充电器等等。

我们憧憬着无电解电容技术为现实应用带来积极的改变:显著降低成本;提高耐温性和抗真空性;缩小体积以及消除无功功率的损耗。这技术的推广可能引领一大批电子产品的设计新方向,真教人期待。

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