專利名稱：空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電器領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法及電路，特別是空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法及電路。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，家用空調(diào)日益普及，現(xiàn)在的家用空調(diào)室內(nèi)風(fēng)機(jī)控制中通常使用可調(diào)速的交流電機(jī)?？烧{(diào)速的交流電機(jī)相對(duì)于轉(zhuǎn)速恒定的抽頭電機(jī)來(lái)說(shuō)，具有很多的優(yōu)點(diǎn)噪音低，節(jié)能，速度調(diào)節(jié)范圍廣等。但也有其缺點(diǎn)，可調(diào)速的交流電機(jī)成本較高，控制方式也相對(duì)復(fù)雜。
在現(xiàn)有的空調(diào)器可調(diào)速交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，硬件電路和電源以及控制軟件都是要相互匹配的，不具有通用性。硬件電路、電源、控制軟件三者中只要有任何一者發(fā)生改變，整個(gè)交流電機(jī)就無(wú)法工作，特別對(duì)于電源來(lái)說(shuō)，其變化是難免的，不同的使用者，對(duì)電源的要求是不一樣的。空調(diào)產(chǎn)品面對(duì)的是全世界的客戶，不同國(guó)家的不同客戶對(duì)于電源的要求也是不一樣的，如果沒(méi)有一個(gè)具有通用性的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法及電路，就要針對(duì)不同國(guó)家和地區(qū)制作不同的空調(diào)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，這將會(huì)使開(kāi)發(fā)成本及開(kāi)發(fā)難度大幅增加。
另外，即便在同一電源下使用，也有可能出現(xiàn)電源波動(dòng)的情況，此時(shí)需要空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路有較好的抗干擾能力，以防止電機(jī)出現(xiàn)意想不到的動(dòng)作而使空調(diào)停止工作或是損壞。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路已不再適應(yīng)當(dāng)前全球化生產(chǎn)的需求，是有待改善的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法及電路存在的缺點(diǎn)，提出一種具有通用性的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法及電路。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于按如下步驟重復(fù)進(jìn)行(1)電源初始化時(shí)對(duì)過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行保存；(2)判斷是否需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，若是，則保持風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端口為低電平；若不是，則等待電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)的外部中斷發(fā)生；(3)在進(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋中斷后，計(jì)算當(dāng)前電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速；(4)以步驟(3)中計(jì)算的值和電機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值的差進(jìn)行PID計(jì)算，得到控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出的占空比；(5)在進(jìn)入過(guò)零檢測(cè)下降沿中斷后，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出使能；(6)在總的延遲時(shí)間到達(dá)后發(fā)生定時(shí)器中斷，電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出勢(shì)能，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)端口輸出高電平；再延時(shí)到過(guò)零檢測(cè)下降沿發(fā)生時(shí)，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)端口輸出低電平。
一種可實(shí)現(xiàn)空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，包括單相交流電源、過(guò)零檢測(cè)電路、反向器電路、單片機(jī)，單相交流電源的輸出接過(guò)零檢測(cè)電路的輸入，過(guò)零檢測(cè)電路的輸出接反向器電路的輸入，反向器電路的輸出接單片機(jī)的輸入，過(guò)零檢測(cè)電路由電阻電路、電容C201、光耦PC02組成，單相交流電源的輸出通過(guò)電阻電路接電容C201，電容C201接光耦PC02，反向器電路由電容C202、電阻R209、電阻R210、電阻R211、三極管Q201、電容C203組成，電容C202接光耦PC02的輸出，電容C202的一個(gè)接點(diǎn)接地，另一接點(diǎn)與三極管Q201的基極相接，這一接點(diǎn)也通過(guò)電阻R209、電阻R210與三極管Q201的集電極相接，電阻R209的輸出接供電電壓VCC，三極Q201的集電極通過(guò)電阻R211接單片機(jī)的輸入，三極管Q201的發(fā)既接地，又通過(guò)電容C203接單片機(jī)的輸入。
本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)前述的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其中所述步驟(1)中，過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度為過(guò)零檢測(cè)信號(hào)的下降沿開(kāi)始到下一個(gè)上升沿為止。
前述的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其中所述步驟(1)中，通過(guò)連續(xù)多次檢測(cè)該脈沖寬度后求其平均值來(lái)獲得需要的過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度。
前述的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其中所述步驟(6)中，將步驟(4)中計(jì)算得到的延遲時(shí)間和步驟(1)中計(jì)算得到的脈沖寬度的1/2作為總的延遲時(shí)間。
前述的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其中所述電阻電路為一條含有四條支路的并聯(lián)電阻電路，由電阻R201、電阻R202、電阻R203、電阻R204、電阻R205、電阻R206、電阻R207、電阻R208組成，其中電阻R201與電阻R202串聯(lián)，為第一條支路，電R203與電阻R204串聯(lián)，為第二條支路，電阻R205與電阻R206串聯(lián)，為第三條支路，電阻R207與電阻R208串聯(lián)，為第四條支路。
以上具有獨(dú)立性的過(guò)零檢測(cè)硬件電路，對(duì)于不同的電源輸入能產(chǎn)生極為類似的脈沖序列，只要配以具有通用性的軟件控制即可使空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路在不同電源中對(duì)同一型號(hào)的交流電機(jī)實(shí)現(xiàn)很好的控制。
由此可見(jiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為由于使用了獨(dú)立性的過(guò)零檢測(cè)硬件電路，使本發(fā)明的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路具有通用性，對(duì)于不同電源同一型號(hào)的交流電機(jī)能實(shí)現(xiàn)很好的控制，在電源發(fā)生波動(dòng)時(shí)，也可以路，使本發(fā)明的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路具有通用性，對(duì)于不同電源同一型號(hào)的交流電機(jī)能實(shí)現(xiàn)很好的控制，在電源發(fā)生波動(dòng)時(shí)，也可以防止電機(jī)出現(xiàn)意想不到的動(dòng)作，防止電機(jī)損壞，非常實(shí)用，同時(shí)也降低了空調(diào)器的生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明的流程圖。
圖2為本發(fā)明硬件電路的原理圖。
圖3是電源、過(guò)零檢測(cè)信號(hào)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)在相同周期下對(duì)比的示意圖。
圖2中①過(guò)零檢測(cè)信號(hào)下降沿、②過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度、③過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度的1/2。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法流程如圖1所示，首先，在初始化過(guò)程中需要對(duì)過(guò)零檢測(cè)脈沖的寬度進(jìn)行計(jì)算，過(guò)零檢測(cè)的脈沖寬度如圖3中②所示。此后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)始位置與過(guò)零檢測(cè)脈沖下降沿一致，如圖3中①所示。并且在實(shí)際的計(jì)算中需要增加過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度的1/2，如圖3中③所示。實(shí)際上，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)始位置應(yīng)該從實(shí)際電源過(guò)零點(diǎn)開(kāi)始，但是對(duì)于不同的電源得到的過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度是不一樣的，因此實(shí)際電源過(guò)零點(diǎn)和過(guò)零檢測(cè)中斷發(fā)生的點(diǎn)是存在誤差的。如果都從實(shí)際過(guò)零點(diǎn)為基準(zhǔn)，算法本身就有誤差，并且使用不同的電源過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度是不一樣的，這也造成誤差的不穩(wěn)定，對(duì)電機(jī)控制有很大影響。因此在以前的方案中通常是對(duì)不同的電源進(jìn)行不同的補(bǔ)償算法，這使得控制方案的通用性比較差?，F(xiàn)在提出的方案中增加了1/2的過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度進(jìn)行PID計(jì)算，在算法上以過(guò)零檢測(cè)脈沖下降沿為基準(zhǔn)，并且考慮了1/2的過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度，從最大程度上降低了誤差值，并且具有通用性，在硬件上具有獨(dú)立性，與交流電源類型無(wú)關(guān)。相同的硬件電路可以運(yùn)用于多種交流電源中，只需要在軟件上進(jìn)行通用化的處理即可。
整個(gè)方案控制流程如下1、電源初始化時(shí)對(duì)過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行保存。過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度為過(guò)零檢測(cè)信號(hào)的下降沿開(kāi)始到下一個(gè)上升沿為止，如圖3中②所示。在實(shí)際檢測(cè)中，通過(guò)連續(xù)n次檢測(cè)該脈沖寬度W1、W2……Wn后，求其平均值W＝(W1+W2+……+Wn)/n而獲得需要的結(jié)果。
2、判斷是否需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，如為NO，則保持風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端口為低電平(無(wú)輸出狀態(tài))；如為YES，則等待電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)的外部中斷發(fā)生。
3、在進(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋中斷后，計(jì)算當(dāng)前電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。若兩次電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋中斷間脈沖寬度FW，則實(shí)際轉(zhuǎn)速V＝60/(6*FW)轉(zhuǎn)/min。
4、以步驟3中計(jì)算的值和電機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值的差(前后三次測(cè)量的偏差值)進(jìn)行PID計(jì)算，ΔUk＝Kp(1+T/Ti+Td/T)ek-Kp(1+2Td/T)ek-1+Kp(Td/T)ek-2得到控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出的占空比(延遲時(shí)間)。
5、在進(jìn)入過(guò)零檢測(cè)下降沿中斷后，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出使能。此時(shí)將步驟4中計(jì)算得到的延遲時(shí)間和1階段中計(jì)算得到的脈沖寬度的1/2作為總的延遲時(shí)間。增加這1/2時(shí)間可以保證電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)在電源實(shí)際過(guò)零點(diǎn)發(fā)生之后才有輸出，即算法上以過(guò)零檢測(cè)脈沖下降沿為基準(zhǔn)，但是動(dòng)作上以實(shí)際電源過(guò)零點(diǎn)作為基準(zhǔn)進(jìn)行控制。
6、在總的延遲時(shí)間到達(dá)后發(fā)生定時(shí)器中斷，此時(shí)由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制已經(jīng)完成，以后的控制中只需重復(fù)上述步驟即可。
單相交流電源通過(guò)該電路后得到規(guī)則的脈沖序列輸入單片機(jī)，其對(duì)比以及單片機(jī)實(shí)際發(fā)出的控制信號(hào)如圖3所示。單片機(jī)輸出的控制信號(hào)為弱電信號(hào)，之后通過(guò)放大可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。單片機(jī)的輸出以高電平有效，即當(dāng)單片機(jī)輸出端口為高電平時(shí)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，低電平時(shí)電機(jī)停止。通過(guò)控制一個(gè)電源周期中電機(jī)驅(qū)動(dòng)端口電平狀態(tài)的占空比，即可得到需要的斬波控制。通過(guò)斬波對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行控制，斬波控制發(fā)生在每一個(gè)交流電源的周期信號(hào)內(nèi)，斬波控制算法以電源信號(hào)周期性的過(guò)零點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，而周期性的過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)由專門(mén)的過(guò)零檢測(cè)硬件電路實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括硬件控制板、控制軟件、交流電源，控制軟件被燒寫(xiě)在主控芯片中，硬件控制板與交流電源相接，交流電機(jī)與硬件控制板由兩個(gè)接插件進(jìn)行連接，其中一個(gè)是驅(qū)動(dòng)控制接插件，另一個(gè)是電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋接插件，在硬件控制板上裝有硬件電路。
本發(fā)明的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電路圖如圖2所示，包括單相交流電源、過(guò)零檢測(cè)電路、反向器電路、單片機(jī)，過(guò)零檢測(cè)電路是實(shí)現(xiàn)過(guò)零檢測(cè)的核心部分，反向器電路主要是使過(guò)零檢測(cè)輸出信號(hào)反相，便于單片機(jī)的處理。單相交流電源的輸出接過(guò)零檢測(cè)電路的輸入，過(guò)零檢測(cè)電路的輸出接反向器電路的輸入，反向器電路的輸出接單片機(jī)的輸入，過(guò)零檢測(cè)電路由電阻電路、電容C201、光耦PC02組成，單相交流電源的輸出通過(guò)電阻電路接電容C201，電容C201接光耦PC02，反向器電路由電容C202、電阻R209、電阻R210、電阻R211、三極管Q201、電容C203組成，電容C202接光耦PC02的輸出，電容C202的一個(gè)接點(diǎn)接地，另一接點(diǎn)與三極管Q201的基極相接，這一接點(diǎn)也通過(guò)電阻R209、電阻R210與三極管Q201的集電極相接，電阻R209的輸出接供電電壓VCC，三極管Q201的集電極通過(guò)電阻R211接單片機(jī)的輸入，三極管Q201的發(fā)既接地，又通過(guò)電容C203接單片機(jī)的輸入。
電阻電路為一條含有四條支路的并聯(lián)電阻電路，由電阻R201、電阻R202、電阻R203、電阻R204、電阻R205、電阻R206、電阻R207、電阻R208組成，其中電阻R201與電阻R202串聯(lián)，為第一條支路，電阻R203與電阻R204串聯(lián)，為第二條支路，電阻R205與電阻R206串聯(lián)，為第三條支路，電阻R207與電阻R208串聯(lián)，為第四條支路。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于按如下步驟重復(fù)進(jìn)行(1)電源初始化時(shí)對(duì)過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行保存；(2)判斷是否需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，若是，則保持風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端口為低電平；若不是，則等待電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)的外部中斷發(fā)生；(3)在進(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋中斷后，計(jì)算當(dāng)前電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速；(4)以步驟(3)中計(jì)算的值和電機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值的差進(jìn)行PID計(jì)算，得到控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出的占空比；(5)在進(jìn)入過(guò)零檢測(cè)下降沿中斷后，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出使能；(6)在總的延遲時(shí)間到達(dá)后發(fā)生定時(shí)器中斷，電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出勢(shì)能，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)端口輸出高電平；再延時(shí)到過(guò)零檢測(cè)下降沿發(fā)生時(shí)，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)端口輸出低電平。
2.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述步驟(1)中，過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度為過(guò)零檢測(cè)信號(hào)的下降沿開(kāi)始到下一個(gè)上升沿為止。
3.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述步驟(1)中，通過(guò)連續(xù)多次檢測(cè)該脈沖寬度后求其平均值來(lái)獲得需要的過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述步驟(6)中，將步驟(4)中計(jì)算得到的延遲時(shí)間和步驟(1)中計(jì)算得到的脈沖寬度的1/2作為總的延遲時(shí)間。
5.一種可實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，包括單相交流電源、過(guò)零檢測(cè)電路、反向器電路、單片機(jī)，其特片在于所述單相交流電源的輸出接過(guò)零檢測(cè)電路的輸入，過(guò)零檢測(cè)電路的輸出接反向器電路的輸入，反向器電路的輸出接單片機(jī)的輸入，所述過(guò)零檢測(cè)電路由電阻電路、電容(C201)、光耦(PC02)組成，單相交流電源的輸出通過(guò)電阻電路接電容(C201)，電容(C201)接光耦(PC02)，所述反向器電路由電容(C202)、電阻(R209)、電阻(R210)、電阻(R211)、三極管(Q201)、電容(C203)組成，電容(C202)接光耦(PC02)的輸出，電容(C202)的一個(gè)接點(diǎn)接地，另一接點(diǎn)與三極管(Q201)的基極相接，這一接點(diǎn)也通過(guò)電阻(R209)、電阻(R210)與三極管(Q201)的集電極相接，電阻(R209)的輸出接供電電壓(VCC)，三極管(Q201)的集電極通過(guò)電阻(R211)接單片機(jī)的輸入，三極管(Q201)的發(fā)既接地，又通過(guò)電容(C203)接單片機(jī)的輸入。
6.如權(quán)利要求5所述的空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述電阻電路為一條含有四條支路的并聯(lián)電阻電路，由電阻(R201)、電阻(R202)、電阻(R203)、電阻(R204)、電阻(R205)、電阻(R206)、電阻(R207)、電阻(R208)組成，其中電阻(R201)與電阻(R202)串聯(lián)，為第一條支路，電阻(R203)與電阻(R204)串聯(lián)，為第二條支路，電阻(R205)與電阻(R206)串聯(lián)，為第三條支路，電阻(R207)與電阻(R208)串聯(lián)，為第四條支路。
全文摘要
本發(fā)明屬于電器領(lǐng)域，是一種空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法及電路，在電源初始化時(shí)對(duì)過(guò)零檢測(cè)脈沖寬度進(jìn)行計(jì)算，保持風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端口為低電平或等待電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)的外部中斷發(fā)生，進(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋中斷后，計(jì)算電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出的占空比，在進(jìn)入過(guò)零檢測(cè)下降沿中斷后，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出使能，電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)端口輸出高電平或低電平。在空調(diào)器交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的硬件控制板上裝有具有獨(dú)立性的硬件控制電路，可實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有通用性，本發(fā)明對(duì)于不同電源同一型號(hào)的交流電機(jī)能實(shí)現(xiàn)很好的控制，在電源發(fā)生波動(dòng)時(shí)，也可以防止電機(jī)出現(xiàn)意想不到的動(dòng)作，防止電機(jī)損壞。
文檔編號(hào)F24F11/00GK1976214SQ20061016126
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者宋偉, 張起云, 郝虹 申請(qǐng)人:蘇州三星電子有限公司