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】

由 cathy 提交于周四, 26 三月 2020 - 09:03

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。

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。

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。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-03/wen_zhang_/100048380-93412-2.jp…; alt=“图1：电机椌制板架构图” width="600"></center><center><i>图1：电机椌制板架构图</i></center>

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；

以下图片是电机实际运行时的SVPWM电压波形：

<center>实际运行效果的视频</center>

<strong>设计者结语 :</strong>

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。