得移相電流4 ,該移相電流信號 4經(jīng)整形獲得與之同頻率同相位的邏輯電平信號％^ ,同時并設(shè)定％^ =1代表電流4的 瞬時值U > 〇，反之,=〇則代表瞬時值U < 〇 ;所述邏輯電平信號的邏輯反演，即 的"非"信號，記作;分別將和2Vii稱作第一和第二移相電流時鐘信號； E. 將邏輯電平信號?、&三者歸納為第一組；又將邏輯電平信號、^、 K三者歸納為第二組；分別對前述兩組信號中的三個邏輯電平信號做二進制數(shù)字邏輯運 算，以獲得是否讓定子繞組繼續(xù)勵磁而立即接通電壓源V的邏輯電平控制信號Kr ; 或者將信號士^、％^和士三者歸納為第一組；信號4_5]6和七三者歸納為第 二組；分別對該兩組信號中的三個信號做二進制數(shù)字邏輯運算，以獲得是否讓定子繞組繼 續(xù)勵磁而立即接通電壓源V的邏輯電平控制信號; 數(shù)字邏輯運算對應的規(guī)則定為：定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號=1 時，定子勵磁繞組立即被施加電壓源V，此時務必要使得定子勵磁繞組產(chǎn)生的磁場方向與轉(zhuǎn) 子的實時磁場極性匹配，以產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)子按照原先方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動的作用力；否則，信號 =0,定子勵磁繞組被切斷電壓源V，轉(zhuǎn)子依靠慣性按原方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制方法，其特征在于： 在所述步驟B.之前還有步驟A.從驅(qū)動所述電動機異步運行的單相交流電壓源V經(jīng)降 壓、整形，取得用于控制電路的低電壓穩(wěn)壓源Vcc。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制方法，其特征在于： 在順時針轉(zhuǎn)動CW情況下，所述偵測轉(zhuǎn)子永磁體極性的傳感器設(shè)置在定子磁場幾何中 心線極靴尖端靠左一側(cè)或者極靴根部靠右一側(cè)； 在逆時針轉(zhuǎn)動CCW情況下，所述偵測轉(zhuǎn)子永磁體極性的傳感器設(shè)置在定子磁場幾何中 心線極靴尖端靠右一側(cè)或者極靴根部靠左一側(cè)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制方法，其特征在于： 在轉(zhuǎn)子的半個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號是D觸發(fā)器 的輸出信號; D觸發(fā)器C/23的信號輸入為： Szi信號接到D觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸入端- D ; I*信號接到D觸發(fā)器信號置位端t/2j-￡ST ; S信號作為時鐘信號接到D觸發(fā)器時鐘輸入端L/2d-CZX ; D觸發(fā)器t/22的復位信號端C/2J - Λ5Τ接地； 在轉(zhuǎn)子另半個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)的定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號是D觸發(fā)器 t/25的輸出信號; D觸發(fā)器t/25的信號輸入為： S/i信號接到D觸發(fā)器t/25的數(shù)據(jù)輸入端t/25-D ; 信號接到D觸發(fā)器t/25的信號置位端; K信號作為時鐘信號接到D觸發(fā)器￡/25的時鐘輸入端; D觸發(fā)器?725的復位信號端- MT接地； 定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號乂^ = ?/22-δ + 。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制方法，其特征在于： 在轉(zhuǎn)子的半個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)，其定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號U35-6在轉(zhuǎn)子的另半個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)，其定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號U3J-9是由D觸發(fā)器輸出的信號，D觸發(fā)器t/4S的信號輸入連接關(guān)系為 信號接到D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端IMS - D ; 信號作為時鐘信號接到D觸發(fā)器1745的時鐘輸入端; D觸發(fā)器t/45的復位信號端;L/4S - MT和信號置位端t/45 - SfiT均接地； DHg是由D觸發(fā)器輸出的信號，D觸發(fā)器t/4』的信號輸入連接關(guān)系為為^ 信號接到D觸發(fā)器LMd的數(shù)據(jù)輸入端; 信號作為時鐘信號接到D觸發(fā)器?7也4的時鐘輸入端t/4,4-CiX ; D觸發(fā)器t/毛4的復位信號端IMJ - MT和信號置位端LMJ - S2T均接地； 定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號Wir = t/3J-9 + U35-6。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制方法，其特征在于： 所述步驟D中包括以下步驟：所述交流勵磁電源經(jīng)R-C阻容支路或R-L電感支路獲取 移相電流信號時，移相電流4相對于勵磁電壓V的相位差Φ和增益G可通過R-C阻容或 R-L電感參數(shù)進行調(diào)整；其電容C或電阻R為可調(diào)電容或電阻，其電感L或電阻R為可調(diào)電 感或電阻。7. -種同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制裝置，適用于U形定子磁芯的小、微型 兩極同步電動機，其特征在于包括： 將單相交流電源（100)變換為低壓直流的直流穩(wěn)壓電源模塊（200)、永磁體轉(zhuǎn)子磁場 極性檢測模塊（400)、交流電源極性檢測模塊（500)、移相電流檢測模塊（300)、定子勵磁線 圈的電源開關(guān)模塊（700)、邏輯電路處理模塊(600); 所述直流穩(wěn)壓電源模塊（200)的輸入為單相交流電源（100)，輸出為用于永磁體轉(zhuǎn)子 磁場極性檢測模塊（400)、交流電源極性檢測模塊（500)、移相電流檢測模塊（300)和邏輯 電路處理模塊（600)供電的低壓直流電源；所述直流穩(wěn)壓電源模塊（200)通過RC回路對所 述單相交流電源（100)進行阻容降壓并獲得移相電流； 所述移相電流檢測模塊（300)將移相電流整形，獲得與兩個互補的邏輯電平信號％^ 、，即第一移相電流時鐘信號I3i和第二移相電流時鐘信號; 所述永磁體轉(zhuǎn)子磁場極性檢測模塊（400)，通過偵測轉(zhuǎn)子磁場極性方位的傳感器獲得 實時的轉(zhuǎn)子磁場極性，就傳感器所在位置識別的轉(zhuǎn)子實時極性是N極還是S極，輸出兩個互 補的邏輯電平信號、《_，即第一磁場極性信號乂/5和第二磁場極性信號; 所述交流電源極性檢測模塊（500)，對從單相交流電源（100)輸出的交流電源進行整 形獲得兩個互補的邏輯電平信號W、&，即第一電源電壓時鐘信號h和第二電源電壓時鐘 信號4 ; 所述邏輯電路處理模塊（600)，依據(jù)上述信號分組進 行邏輯運算輸出定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號;所述控制信號心^輸入 到定子勵磁線圈電源開關(guān)模塊（700)進行定子勵磁線圈電流的開關(guān)控制，以此控制定子勵 磁線圈的磁場產(chǎn)生的磁極變化； 所述邏輯電路處理模塊（600)進行信號邏輯運算的對應原則為：定子勵磁線圈中的電 流要使定子勵磁線圈產(chǎn)生的磁場方向與轉(zhuǎn)子的實時磁場極性匹配，產(chǎn)生能持續(xù)推動轉(zhuǎn)子運 轉(zhuǎn)的作用力。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制裝置，其特征在于： 所述永磁體轉(zhuǎn)子磁場極性檢測模塊（400)中的偵測轉(zhuǎn)子磁場極性方位的傳感器為霍 爾器件； 所述永磁體轉(zhuǎn)子磁場極性檢測模塊（400)中的霍爾器件，放置于單相永磁同步電動機 的極靴尖端或根部靠左或右側(cè)。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制裝置，其特征在于： 所述邏輯電路處理模塊（600)包括：雙D觸發(fā)器U2、二極管D8和D9、三極管Q4、電阻 R13和R14 ;所述雙D觸發(fā)器U2中包括觸發(fā)器?：/2i和U25 ; D觸發(fā)器t/2d的輸入連接關(guān)系為： 信號接到D觸發(fā)器C/22數(shù)據(jù)輸入端E72J - D ; 信號接到D觸發(fā)器;72J信號置位端ε/22 - SST ; K信號作為時鐘信號接到D觸發(fā)器2722時鐘輸入端C/2J-Ci：r ; D觸發(fā)器Z72J的復位信號端t/2J-iiST接地； D觸發(fā)器?725的輸入連接關(guān)系為： &信號接到D觸發(fā)器JJ25的數(shù)據(jù)輸入端t/25-D ; 信號接到D觸發(fā)器？725的信號置位端t/25 -怨T ; W信號作為時鐘信號接到D觸發(fā)器[/2β的時鐘輸入端[/2β-α￡?Γ ; D觸發(fā)器t/25的復位信號端t/25-A?：T接地； D觸發(fā)器和U25的輸出為： 兩個觸發(fā)器t/22、t/25的數(shù)據(jù)輸出端β和?725-β均懸空； 兩個觸發(fā)器、L/25的數(shù)據(jù)輸出端U2J-g和C/25-g分別連接到二極管D8和D9 的陽極； 所述二極管D8和D9的陰極相連接且與電阻R13的一端連接；電阻R13的另一端連接到 晶體管Q4基極；晶體管Q4的發(fā)射極接地；晶體管Q4的集電極與R14的一端連接，R14的另 一端輸出定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號到定子勵磁線圈電源開關(guān)模塊（700); 即DU-g與C/2S -g再做數(shù)字"或"邏輯運算，獲得單相永磁電機整個轉(zhuǎn)速周期內(nèi)的定子 勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號10.根據(jù)權(quán)利要求7所述同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制裝置，其特征在于： 所述邏輯電路處理模塊（600)包括：雙D觸發(fā)器U4、雙三輸入與門U3、二極管DlO和 D11、三極管Q5、電阻R15和R16 ;所述雙D觸發(fā)器U4中包括觸發(fā)器t/毛4和L/45 ;雙三輸入 與門U3中有兩個三輸入與門t/32和L/35 ; D觸發(fā)器C/45的輸入連接關(guān)系為： 信號接到D觸發(fā)器^/45的數(shù)據(jù)輸入端D ; 信號作為時鐘信號接到D觸發(fā)器;74S的時鐘輸入端t/45-σ?Χ ; D觸發(fā)器t/45的復位信號端t/45-AST和信號置位端t/45-￡Sr均接地； D觸發(fā)器C/43的輸入連接關(guān)系為： 士/5信號接到D觸發(fā)器J7毛4的數(shù)據(jù)輸入端L/毛4 - ? ; 信號作為時鐘信號接到D觸發(fā)器C/4J的時鐘輸入端C/4K7M：; D觸發(fā)器tMd的復位信號端CMJ - AST和信號置位端- SST均接地； D觸發(fā)器?74』和[/45的輸出為： 兩個觸發(fā)器L/毛4、t/45的數(shù)據(jù)輸出端&β和J1/4S- β均懸空； 兩個觸發(fā)器t/毛4、U45的數(shù)據(jù)輸出端t/毛4-g和t/45-g分別連接到三輸入與門 t/3d和C/35的數(shù)據(jù)輸入端；； 三輸入與門t/32的另外兩個輸入分別是4^、乂 ； 三輸入與門t/3J·的另外兩個輸入分別是Aw、士 ； 三輸入與門t/32和C/35的數(shù)據(jù)輸出端分別連接到二極管DlO和Dll的陽極； 通過觸發(fā)器和與門[/32運算，獲得半個轉(zhuǎn)速周期內(nèi)的定子勵磁繞組電流接通的 邏輯電平控制信號C/3.4-9 ; 又通過觸發(fā)器IMS和與門C/3S運算，獲得另半個轉(zhuǎn)速周期定子勵磁繞組電流接通的 邏輯電平控制信號￡/35-6 =%_34斗?74￡-β ; 所述二極管DlO和Dll的陰極相連接且與電阻R15的一端連接；電阻R15的另一端連 接到晶體管Q5基極；晶體管Q5的發(fā)射極接地；晶體管Q5的集電極與R16的一端連接，R16 的另一端輸出定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號到定子勵磁線圈電源開關(guān)模塊 (700)，即t/3J- 9與t/35- 6再做數(shù)字"或"邏輯運算，獲得單相永磁電機整個轉(zhuǎn)速周期內(nèi) 的定子勵磁繞組電流接通的邏輯電平控制信號Kr = C/32-9 + C/35-6。11. 一種單相永磁電動機，包括永磁轉(zhuǎn)子（800)和纏繞有勵磁繞組的定子（900)，其特 征在于，還包括權(quán)利要求7至11任一項所述的同步電動機異步低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的控制裝 置。
【專利摘要】適用于小、微型單相永磁體兩極電動機的同步電動機異步低速穩(wěn)定運行的控制方法和裝置，通過霍爾傳感器獲取永磁體轉(zhuǎn)子實時磁場極性的邏輯電平信號及其“非”信號；輸入電源電壓和相位超前于電源電壓V的移相電流信號分別整形獲得與之同頻同相的邏輯電平信號和，及其“非”信號和；對上述各信號分組進行數(shù)字邏輯運算，其運算原則為:依據(jù)霍爾傳感器輸出電平躍變時序獲得實時的轉(zhuǎn)子磁場極性信號，輸出對應的時序控制信號來控制定子勵磁線圈的電流方向，使得定子產(chǎn)生的磁場與轉(zhuǎn)子磁場匹配，以保證永磁體轉(zhuǎn)子持續(xù)運轉(zhuǎn)。所述控制方法和裝置，低成本高效率地發(fā)揮了單相永磁體電機體積小的優(yōu)勢，用于驅(qū)動小功率風扇特別適合。
【IPC分類】H02P6/08
【公開號】CN104980068
【申請?zhí)枴緾N201510105776
【發(fā)明人】劉飛宏
【申請人】劉飛宏
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年3月11日