一種空調(diào)器及其交流異步電機(jī)控制電路和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于電機(jī)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種空調(diào)器及其交流異步電機(jī)控制電路和方法。本發(fā)明提供了包括電流采樣模塊、電壓反饋模塊、主控制器、驅(qū)動(dòng)模塊以及斬波模塊的交流異步電機(jī)控制電路，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本低；由電流采樣模塊對(duì)交流異步電機(jī)的定子電流進(jìn)行采樣，并輸出采樣電流經(jīng)過(guò)電壓反饋模塊得到相應(yīng)的采樣電壓，主控制器根據(jù)該采樣電壓從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取斬波控制角，并根據(jù)該斬波控制角輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)使斬波模塊根據(jù)所述斬波控制角調(diào)整交流異步電機(jī)的定子電壓，以使交流異步電機(jī)按照與該定子電壓對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能夠?qū)涣鳟惒诫姍C(jī)實(shí)現(xiàn)高精度的無(wú)級(jí)調(diào)速。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種空調(diào)器及其交流異步電機(jī)控制電路和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電機(jī)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種空調(diào)器及其交流異步電機(jī)控制電路 和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在交流異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，其轉(zhuǎn)速受負(fù)載的影響較大，負(fù)載大則轉(zhuǎn)速低，負(fù)載 小則轉(zhuǎn)速高。目前，在現(xiàn)有技術(shù)中，在家用空調(diào)上用于帶動(dòng)貫流風(fēng)扇的交流異步電機(jī)為 PG(pulse generator,脈沖發(fā)生器）電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)子上有6對(duì)極的磁鐵，電機(jī)定子上設(shè)置有霍 爾傳感器，通過(guò)霍爾傳感器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，然后再將轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)反饋給主控芯片，最后由 主控芯片調(diào)整對(duì)交流異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速或調(diào)整轉(zhuǎn)速的目的。上述現(xiàn)有 技術(shù)雖然具有電機(jī)轉(zhuǎn)速控制精度高的優(yōu)點(diǎn)，但由于電機(jī)內(nèi)部需要增加轉(zhuǎn)子磁鐵、霍爾傳感 器電路、電機(jī)與PCB電路板之間的連接線以及連接線端子，所以提高了電機(jī)成本，無(wú)法在低 成本的情況下對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)速控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種交流異步電機(jī)控制電路，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的 無(wú)法在低成本的情況下對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)速控制的問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種交流異步電機(jī)控制電路，與交流異步電機(jī)連接，所述交 流異步電機(jī)控制電路包括：
[0005] 電流采樣模塊、電壓反饋模塊、主控制器、驅(qū)動(dòng)模塊以及斬波模塊；
[0006] 所述電流采樣模塊的第一采樣端和第二采樣端均連接所述交流異步電機(jī)，所述電 流采樣模塊的零線端連接交流電零線，所述電壓反饋模塊的第一輸入端和第二輸入端分別 連接所述電流采樣模塊的第一輸出端和第二輸出端，所述電壓反饋模塊的輸出端連接所述 主控制器，所述主控制器還連接所述驅(qū)動(dòng)模塊的受控端，所述驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)端連接所述 斬波模塊的斬波受控端，所述斬波模塊的火線端和輸出端分別連接交流電火線和所述交流 異步電機(jī)；
[0007] 所述電流采樣模塊對(duì)所述交流異步電機(jī)的定子電流進(jìn)行采樣，并將采樣電流輸出 至所述電壓反饋模塊，所述電壓反饋模塊根據(jù)所述采樣電流生成相應(yīng)的采樣電壓，并將所 述采樣電壓反饋至所述主控制器，所述主控制器根據(jù)所述采樣電壓從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取斬 波控制角，并根據(jù)所述斬波控制角輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊根 據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)使所述斬波模塊根據(jù)所述斬波控制角調(diào)整所述交流異步電機(jī)的定子電壓， 以使所述交流異步電機(jī)按照與所述定子電壓對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0008] 本發(fā)明的另一目的還在于提供一種空調(diào)器，其包括交流異步電機(jī)及上述的交流異 步電機(jī)控制電路。
[0009] 本發(fā)明的又一目的還在于提供一種基于上述交流異步電機(jī)控制電路的交流異步 電機(jī)控制方法，其包括以下步驟：
[0010] 電流采樣模塊對(duì)所述交流異步電機(jī)的定子電流進(jìn)行采樣，并將采樣電流輸出至電 壓反饋模塊；
[0011] 所述電壓反饋模塊根據(jù)所述采樣電流生成相應(yīng)的采樣電壓，并將所述采樣電壓反 饋至主控制器；
[0012] 所述主控制器根據(jù)所述采樣電壓從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取斬波控制角，并根據(jù)所述斬 波控制角輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊；
[0013] 所述驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)使斬波模塊根據(jù)所述斬波控制角調(diào)整所述交流 異步電機(jī)的定子電壓，以使所述交流異步電機(jī)按照與所述定子電壓對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0014] 本發(fā)明提供了包括電流采樣模塊、電壓反饋模塊、主控制器、驅(qū)動(dòng)模塊以及斬波模 塊的交流異步電機(jī)控制電路，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本低；由電流采樣模塊對(duì)交流異步電機(jī) 的定子電流進(jìn)行采樣，并將采樣電流輸出至電壓反饋模塊，電壓反饋模塊根據(jù)該采樣電流 生成相應(yīng)的采樣電壓，并將該采樣電壓反饋至主控制器，主控制器根據(jù)所述采樣電壓從預(yù) 設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取斬波控制角，并根據(jù)該斬波控制角輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng) 模塊根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)使斬波模塊根據(jù)所述斬波控制角調(diào)整交流異步電機(jī)的定子電壓，以使 交流異步電機(jī)按照與該定子電壓對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能夠?qū)涣鳟惒诫姍C(jī)實(shí)現(xiàn)高精 度的無(wú)級(jí)調(diào)速，解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的無(wú)法在低成本的情況下對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)高精度轉(zhuǎn)速控 制的問(wèn)題。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的交流異步電機(jī)控制電路的模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的交流異步電機(jī)控制方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0017] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的交流異步電機(jī)控制電路的示例電路結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0019] 以下以在空調(diào)器中的應(yīng)用為例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的交流異步電機(jī)控制電路進(jìn) 行說(shuō)明：
[0020] 空調(diào)器包括交流異步電機(jī)和交流異步電機(jī)控制電路。圖1示出了交流異步電機(jī)控 制電路的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：
[0021] 交流異步電機(jī)控制電路100與交流異步電機(jī)200連接，交流異步電機(jī)控制電路100 包括電流采樣模塊101、電壓反饋模塊102、主控制器103、驅(qū)動(dòng)模塊104以及斬波模塊105。
[0022] 電流采樣模塊101的第一采樣端和第二采樣端均連接交流異步電機(jī)200,電流采 樣模塊101的零線端連接交流電零線N，電壓反饋模塊102的第一輸入端和第二輸入端分別 連接電流采樣模塊101的第一輸出端和第二輸出端，電壓反饋模塊102的輸出端連接主控 制器103,主控制器103還連接驅(qū)動(dòng)模塊104的受控端，驅(qū)動(dòng)模塊104的驅(qū)動(dòng)端連接斬波模 塊105的斬波受控端，斬波模塊105的火線端和輸出端分別連接交流電火線L和交流異步 電機(jī)200。
[0023] 電流采樣模塊101對(duì)交流異步電機(jī)200的定子電流進(jìn)行采樣，并將采樣電流輸出 至電壓反饋模塊102,電壓反饋模塊102根據(jù)該采樣電流生成相應(yīng)的采樣電壓，并將該采樣 電壓反饋至主控制器103,主控制器103根據(jù)該采樣電壓從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取斬波控制角， 并根據(jù)該斬波控制角輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊104,驅(qū)動(dòng)模塊104根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào) 使斬波模塊105根據(jù)上述的斬波控制角調(diào)整交流異步電機(jī)200的定子電壓，以使交流異步 電機(jī)200按照與所述定子電壓對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0024] 基于上述的交流異步電機(jī)控制電路100,本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種交流異步電 機(jī)控制方法，如圖2所示，其包括以下步驟：
[0025] S1.電流采樣模塊101對(duì)交流異步電機(jī)200的定子電流進(jìn)行采樣，并將采樣電流輸 出至電壓反饋模塊102;
[0026] S2.電壓反饋模塊102根據(jù)采樣電流生成相應(yīng)的采樣電壓，并將該采樣電壓反饋 至主控制器103 ;
[0027] S3.主控制器103根據(jù)采樣電壓從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取斬波控制角，并根據(jù)該斬波 控制角輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊104 ;
[0028] S4.驅(qū)動(dòng)模塊104根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)使斬波模塊105根據(jù)所述斬波控制角調(diào)整交流異 步電機(jī)200的定子電壓，以使交流異步電機(jī)200按照與該定子電壓對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0029] 需要說(shuō)明的是，上述的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是占空比為α/π的脈沖信號(hào)，α為上述的斬波 控制角，^是圓周率。
[0030] 對(duì)于交流異步電機(jī)，其輸出功率Ρ與轉(zhuǎn)速η成正比例關(guān)系，S卩：P〇cn3,可記為ρ = ΚΧη3。電機(jī)轉(zhuǎn)矩Τ與定子電壓Uo成正平方關(guān)系，即：T = CXUo2/f XRh，其中C =磁極對(duì)數(shù)X 相數(shù)X匝數(shù)，Rh為轉(zhuǎn)子電阻和漏電抗之和，由此可知，電機(jī)轉(zhuǎn)矩T與定子電壓Uo的關(guān)系為 T ^ Uo2。電機(jī)轉(zhuǎn)矩T與輸出功率P以及轉(zhuǎn)速η的關(guān)系為T(mén) = 9550*P/n，結(jié)合P = KXn3,可 得電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速η的關(guān)系為T(mén) 〇c η2,再結(jié)合T 〇c Uo2,便可知轉(zhuǎn)速η與定子電壓Uo也是成 正比關(guān)系的。而由于定子電流I = Uo/RD，RD為定子阻抗，是一個(gè)常數(shù)，所以n 〇c Uo 〇c I，因 此，轉(zhuǎn)速η越高，定子電壓Uo和定子電流I也就越大，反之亦然。
[0031] 在本發(fā)明實(shí)施例中，交流異步電機(jī)的定子電壓Uo是由斬波模塊105中的光耦可控 硅根據(jù)斬波控制角α對(duì)交流輸入電壓進(jìn)行斬波所得到的，定子電壓Uo與斬波控制角α的 關(guān)系如下式所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種交流異步電機(jī)控制電路，與交流異步電機(jī)連接，其特征在于，所述交流異步電機(jī) 控制電路包括： 電流采樣模塊、電壓反饋模塊、主控制器、驅(qū)動(dòng)模塊以及斬波模塊； 所述電流采樣模塊的第一采樣端和第二采樣端均連接所述交流異步電機(jī)，所述電流采 樣模塊的零線端連接交流電零線，所述電壓反饋模塊的第一輸入端和第二輸入端分別連接 所述電流采樣模塊的第一輸出端和第二輸出端，所述電壓反饋模塊的輸出端連接所述主控 制器，所述主控制器還連接所述驅(qū)動(dòng)模塊的受控端，所述驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)端連接所述斬波 模塊的斬波受控端，所述斬波模塊的火線端和輸出端分別連接交流電火線和所述交流異步 電機(jī)； 所述電流采樣模塊對(duì)所述交流異步電機(jī)的定子電流進(jìn)行采樣，并將采樣電流輸出至所 述電壓反饋模塊，所述電壓反饋模塊根據(jù)所述采樣電流生成相應(yīng)的采樣電壓，并將所述采 樣電壓反饋至所述主控制器，所述主控制器根據(jù)所述采樣電壓從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取斬波控 制角，并根據(jù)所述斬波控制角輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至所述驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所 述驅(qū)動(dòng)信號(hào)使所述斬波模塊根據(jù)所述斬波控制角調(diào)整所述交流異步電機(jī)的定子電壓，以使 所述交流異步電機(jī)按照與所述定子電壓對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的交流異步電機(jī)控制電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)是占空比 為α/π的脈沖信號(hào)，其中，α為所述斬波控制角，π是圓周率。
3. 如權(quán)利要求1所述的交流異步電機(jī)控制電路，其特征在于，所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中包含 多組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)中包含形成映射關(guān)系的轉(zhuǎn)速、定子電壓、斬波控制角、采樣電流及采樣 電壓。
4. 如權(quán)利要求1所述的交流異步電機(jī)控制電路，其特征在于，所述電流采樣模塊包括 第一電容和電流互感器，所述第一電容的第一端和第二端分別為所述電流米樣模塊的第一 采樣端和第二采樣端，所述電流互感器的初級(jí)線圈的第一端連接所述第一電容的第二端， 所述電流互感器的初級(jí)線圈的第二端為所述電流采樣模塊的零線端，所述電流互感器的次 級(jí)線圈的第一端和第二端分別為所述電流采樣模塊的第一輸出端和第二輸出端。
5. 如權(quán)利要求1所述的交流異步電機(jī)控制電路，其特征在于，所述電壓反饋模塊包括： 第一電阻、雙向二極管、電解電容、第二電阻及第二電容； 所述第一電阻的第一端與所述雙向二極管的輸入極的共接點(diǎn)為所述電壓反饋模塊的 第一輸入端，所述第一電阻的第二端為所述電壓反饋模塊的第二輸入端，所述雙向二極管 的輸出極與所述電解電容的正極共接于所述第二電阻的第一端，所述第二電阻的第二端與 所述第二電容的第一端的共接點(diǎn)為所述電壓反饋模塊的輸出端，所述電解電容的負(fù)極與所 述第一電阻的第二端及所述第二電容的第二端接地，并同時(shí)與所述電解電容的負(fù)極及所述 第一電阻的第二端連接。
6. 如權(quán)利要求1所述的交流異步電機(jī)控制電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括： 第三電阻、第四電阻及ΝΡΝ型三極管； 所述第三電阻的第一端為所述驅(qū)動(dòng)模塊的受控端，所述第三電阻的第二端與所述第四 電阻的第一端共接于所述ΝΡΝ型三極管的基極，所述第四電阻的第二端與所述ΝΡΝ型三極 管的發(fā)射極共接于地，所述ΝΡΝ型三極管的集電極為所述驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)端。
7. 如權(quán)利要求1所述的交流異步電機(jī)控制電路，其特征在于，所述斬波模塊包括： 第五電阻、光耦可控硅、電感、第六電阻及第三電容； 所述第五電阻的第一端為所述斬波模塊的斬波受控端，所述第五電阻的第二端連接所 述光耦可控硅的發(fā)光二極管的陰極，所述光耦可控硅的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接直流電源， 所述光耦可控硅中的雙向可控硅的第一端連接所述電感的第一端，所述光耦可控硅中的雙 向可控硅的第二端與所述第六電阻的第一端的共接點(diǎn)為所述斬波模塊的火線端，所述第六 電阻的第二端連接所述第三電容的第一端，所述電感的第二端與所述第三電容的第二端的 共接點(diǎn)為所述斬波模塊的輸出端。
8. -種空調(diào)器，包括交流異步電機(jī)，其特征在于，所述空調(diào)器還包括如權(quán)利要求1至7 任一項(xiàng)所述的交流異步電機(jī)控制電路。
9. 一種基于權(quán)利要求1所述的交流異步電機(jī)控制電路的交流異步電機(jī)控制方法，其特 征在于，所述交流異步電機(jī)控制方法包括以下步驟： 電流采樣模塊對(duì)所述交流異步電機(jī)的定子電流進(jìn)行采樣，并將采樣電流輸出至電壓反 饋模塊； 所述電壓反饋模塊根據(jù)所述采樣電流生成相應(yīng)的采樣電壓，并將所述采樣電壓反饋至 王控制器； 所述主控制器根據(jù)所述采樣電壓從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取斬波控制角，并根據(jù)所述斬波控 制角輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊； 所述驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)使斬波模塊根據(jù)所述斬波控制角調(diào)整所述交流異步 電機(jī)的定子電壓，以使所述交流異步電機(jī)按照與所述定子電壓對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
10. 如權(quán)利要求9所述的交流異步電機(jī)控制方法，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)是占空比 為α/π的脈沖信號(hào)，其中，α為所述斬波控制角，π是圓周率。
11. 如權(quán)利要求9所述的交流異步電機(jī)控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中包含 多組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)中包含形成映射關(guān)系的轉(zhuǎn)速、定子電壓、斬波控制角、采樣電流及采樣 電壓。
【文檔編號(hào)】H02P25/16GK104113260SQ201410228038
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】張保強(qiáng) 申請(qǐng)人:邯鄲美的制冷設(shè)備有限公司, 美的集團(tuán)武漢制冷設(shè)備有限公司