專(zhuān)利名稱(chēng)：控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空調(diào)，并且尤其是涉及一種控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置。
背景技術(shù)：
通常，使用單相感應(yīng)馬達(dá)作為空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)。為了產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩，該單相感應(yīng)馬達(dá)提供產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)場(chǎng)的磁電流以及由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的感應(yīng)電流至與外電源終端連接的繞組。
由于定子的初級(jí)銅損和轉(zhuǎn)子的次級(jí)銅損，提高該單相感應(yīng)馬達(dá)的效率受到限制。
為解決這種限制，目前一種如圖1和圖2中所示的混和感應(yīng)馬達(dá)(HIM)被用作空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)。
圖1為依照傳統(tǒng)技術(shù)的HIM的示意性的截面圖，圖2為沿圖1的HIM中的B-B’線的示意性的截面俯視圖。
如圖1和圖2中所示，該傳統(tǒng)HIM100的一支撐架104中包括一定子105以及設(shè)置在該定子105內(nèi)側(cè)的一感應(yīng)轉(zhuǎn)子101。多個(gè)溝槽108凸出地形成在該定子105的內(nèi)側(cè)，并且用于施加電流的線圈103纏繞在溝槽108上。
鋁轉(zhuǎn)子條112垂直地插入到以上/下方向形成在轉(zhuǎn)子101邊緣處的多個(gè)空氣間隙中。并且鋁轉(zhuǎn)子條112由端環(huán)102相連接。
用于將轉(zhuǎn)子101的旋轉(zhuǎn)力傳遞到外部的一旋轉(zhuǎn)軸109設(shè)置在形成于該感應(yīng)轉(zhuǎn)子101中心的一空氣間隙110中。該旋轉(zhuǎn)軸109能夠通過(guò)設(shè)置在支撐架104中的一含油軸承107旋轉(zhuǎn)。
永久磁鐵轉(zhuǎn)子106設(shè)置在定子105與感應(yīng)轉(zhuǎn)子101之間，該永久磁鐵轉(zhuǎn)子106在通過(guò)由定子105產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，用于以強(qiáng)磁通量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子101。
當(dāng)交流(VC)電壓施加到傳統(tǒng)HIM上時(shí)，該永久磁鐵轉(zhuǎn)子106被施加到定子105的線圈103的電流旋轉(zhuǎn)，并且該旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵轉(zhuǎn)子106產(chǎn)生具有強(qiáng)磁通量的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)，以旋轉(zhuǎn)該感應(yīng)轉(zhuǎn)子101。同時(shí)，處于低慣性狀態(tài)中的該永久磁鐵轉(zhuǎn)子106從風(fēng)機(jī)(未示出)分離，并被定子105的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。并且當(dāng)由于該永久磁鐵轉(zhuǎn)子106的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)，產(chǎn)生磁通量的扭矩施加到該感應(yīng)轉(zhuǎn)子101時(shí)，該感應(yīng)轉(zhuǎn)子101旋轉(zhuǎn)。
換言之，當(dāng)該永久磁鐵轉(zhuǎn)子106由分布式線圈的定子產(chǎn)生的橢圓形旋轉(zhuǎn)場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，該永久磁鐵轉(zhuǎn)子106產(chǎn)生具有強(qiáng)磁通量的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)以使該感應(yīng)轉(zhuǎn)子101旋轉(zhuǎn)，這樣該HIM可以高效并低噪音地運(yùn)轉(zhuǎn)。
以下將參考圖3和圖4對(duì)用以控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的傳統(tǒng)裝置和通常的感應(yīng)馬達(dá)的速度特性進(jìn)行描述。
圖3為顯示依照傳統(tǒng)技術(shù)的用于控制風(fēng)機(jī)馬達(dá)(HIM)速度的裝置的構(gòu)造的電路圖，圖4為顯示該傳統(tǒng)HIM以及一通常的感應(yīng)馬達(dá)的速度特性的曲線圖。
如圖3所示，當(dāng)用于通過(guò)控制經(jīng)一個(gè)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件施加到該風(fēng)機(jī)馬達(dá)(HIM)的電壓的相位來(lái)控制該風(fēng)機(jī)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度的裝置應(yīng)用到該HIM上時(shí)，依照該電壓的速度控制范圍(即，790～880RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，RPM))受到限制，如圖4所示。也就是說(shuō)，由于該永久磁鐵轉(zhuǎn)子106，該速度控制在790～880RPM的范圍內(nèi)。這導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題，即控制風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的傳統(tǒng)裝置不能應(yīng)用于所需速度控制范圍高于100RPM的空調(diào)。
2004年11月16日公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利第6,819,026號(hào)也披露了一種用作空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)的感應(yīng)馬達(dá)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置，其能夠通過(guò)依照用戶(hù)的頻率命令同時(shí)改變AC電壓的相位和頻率來(lái)擴(kuò)大空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度控制范圍。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置，其能夠通過(guò)依照用戶(hù)的頻率命令同時(shí)改變AC電壓的相位和頻率來(lái)減小空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)的能量消耗。
為實(shí)現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)，并依照本發(fā)明目的，如在此實(shí)施和寬泛描述的那樣，提供了一種控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置，包括一頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器，用于依照一控制信號(hào)同時(shí)改變一商用AC電源的電壓相位和頻率以及將依照該改變后的頻率和電壓相位改變了的電壓應(yīng)用于該空調(diào)的風(fēng)機(jī)馬達(dá)；一零壓檢測(cè)器，用于接收該商用AC電源并檢測(cè)該商用AC電源的電壓波的零壓；以及一微型計(jì)算機(jī)，電連接于該零壓檢測(cè)器與該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器，基于零壓產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)、根據(jù)一頻率命令生成提供一預(yù)定頻率轉(zhuǎn)換模式的該控制信號(hào)，并且將該控制信號(hào)輸出至該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器。
為達(dá)到上述目的，在此還提供一種控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置，包括一HIM(混和感應(yīng)馬達(dá))，其具有一定子、一感應(yīng)轉(zhuǎn)子以及設(shè)置在該定子和該感應(yīng)轉(zhuǎn)子之間的一永久磁鐵轉(zhuǎn)子，該裝置包括一頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器，用于依照一控制信號(hào)同時(shí)改變一商用AC電源的電壓相位和頻率以及將依照該改變后的頻率和電壓相位改變了的電壓應(yīng)用于該空調(diào)的HIM；一零壓檢測(cè)器，用于接收該商用AC電源并檢測(cè)該商用AC電源的電壓波的零壓；以及一微型計(jì)算機(jī)，其電連接于該零壓檢測(cè)器與該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器，其基于零壓產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)、根據(jù)一頻率命令生成提供一預(yù)定頻率轉(zhuǎn)換模式的該控制信號(hào)，并且將該控制信號(hào)輸出至該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器。其中該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器包括一第一三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件；一第二三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，串聯(lián)于該第一三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件；一第三三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，并聯(lián)于該第一三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件；以及一第四三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，串聯(lián)于該該第三三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件并且并聯(lián)于該第二三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，并且該HIM電連接于位于該第一和第二三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件之間的一第一接點(diǎn)與位于該第三和第四三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件之間的一第二接點(diǎn)。
本發(fā)明的前述的和其它的目的、特征、方面和優(yōu)勢(shì)在下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中會(huì)變得更加清楚。


所包含的附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且包含在該說(shuō)明書(shū)構(gòu)成為說(shuō)明書(shū)的一個(gè)組成部分。附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例并且與說(shuō)明書(shū)一起用作解釋本發(fā)明的原理。其中
圖1為依照傳統(tǒng)技術(shù)的HIM的示意性的截面圖；圖2為沿圖1中的HIM的B-B’線的示意性截面俯視圖；圖3為顯示依照傳統(tǒng)技術(shù)的控制風(fēng)機(jī)馬達(dá)(HIM)速度的裝置構(gòu)造的電路圖；圖4為顯示傳統(tǒng)HIM以及一通常的感應(yīng)馬達(dá)速度特性的曲線圖；圖5為顯示依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置的構(gòu)造的示意圖；圖6為顯示依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置的頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖；圖7A至7F為顯示依照本發(fā)明的頻率切換模式的六個(gè)實(shí)施例的波形；圖8為顯示依照本發(fā)明當(dāng)控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置應(yīng)用到HIM時(shí)，HIM的能量消耗和旋轉(zhuǎn)次數(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比較的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考圖5至圖8描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置，其能夠通過(guò)依照用戶(hù)的頻率命令同時(shí)改變AC電壓的相位和頻率來(lái)擴(kuò)大空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的控制范圍，并降低風(fēng)機(jī)馬達(dá)的能量消耗。
圖5是示出了依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置的構(gòu)造的示意圖。
如圖5所示，控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置包括一頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器203，其用于依照控制信號(hào)，同時(shí)改變商用AC電源的電壓相位和頻率，并且將依照改變后電壓相位和頻率改變的電壓應(yīng)用于空調(diào)的風(fēng)機(jī)馬達(dá)(HIM)100；一零壓檢測(cè)器201，其用于接收該商用AC電源并檢測(cè)該商用AC電源的電壓波的零壓；以及電連接于該零壓檢測(cè)器201與該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器203的一微型計(jì)算機(jī)202，其基于零壓產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)、根據(jù)頻率命令生成提供預(yù)定頻率轉(zhuǎn)換模式的一控制信號(hào)，并且將該控制信號(hào)輸出至該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器。
這里，空調(diào)的風(fēng)機(jī)馬達(dá)為HIM100。微型計(jì)算機(jī)202包括一存儲(chǔ)器(未顯示)。該存儲(chǔ)器預(yù)存有頻率轉(zhuǎn)換模式，用以依照一頻率命令執(zhí)行控制風(fēng)機(jī)馬達(dá)100的速度的頻率。
當(dāng)輸出電壓波形的頻率降低時(shí)，微型計(jì)算機(jī)202增加該輸出電壓波形的觸發(fā)角(firing angle)。例如，如果該輸出電壓波形的頻率增加，微型計(jì)算機(jī)202成反比例地減小該輸出電壓波形的觸發(fā)角，并且當(dāng)輸出電壓波形的頻率降低時(shí)，微型計(jì)算機(jī)202成反比例地增加該輸出電壓波型的觸發(fā)角。
圖6為顯示了依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置的頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的方塊圖。
如圖6所示，該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器203包括一第一開(kāi)關(guān)裝置203A；與該第一開(kāi)關(guān)裝置203A相串聯(lián)的一第二開(kāi)關(guān)裝置203C；與該第一開(kāi)關(guān)裝置203A相并聯(lián)的一第三開(kāi)關(guān)裝置203B；以及與該第三開(kāi)關(guān)裝置203B相串聯(lián)并且與該第二開(kāi)關(guān)裝置203C相并聯(lián)的一第四開(kāi)關(guān)裝置203D。
該風(fēng)機(jī)馬達(dá)100電連接于位于該第一和第二開(kāi)關(guān)裝置203A和203C之間的一第一接點(diǎn)以及位于該第三和第四開(kāi)關(guān)裝置203B和203D之間的一第二接點(diǎn)。即，該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置203A和203D設(shè)置在相對(duì)于該風(fēng)機(jī)馬達(dá)100的正向，并且該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置203B和203C設(shè)置在相對(duì)于該風(fēng)機(jī)馬達(dá)100的反方向。優(yōu)選地使用三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件或反相器作為該第一至第四開(kāi)關(guān)裝置203A～203D。在本發(fā)明中，該第一至第四開(kāi)關(guān)裝置203A～203D分別由三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件(Triac1～Triac4)形成。
下面將參考圖5和圖6描述依照本發(fā)明的控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。
首先，當(dāng)用戶(hù)發(fā)出用于控制風(fēng)機(jī)馬達(dá)100速度的頻率命令時(shí)，該微型計(jì)算機(jī)202從存儲(chǔ)器中選擇相應(yīng)于該頻率命令的一預(yù)定頻率轉(zhuǎn)換模式，并且基于由零壓檢測(cè)器201檢測(cè)到的產(chǎn)生零壓的時(shí)間點(diǎn)，向該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器203輸出一控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于提供所選擇的頻率轉(zhuǎn)換模式。
該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器203通過(guò)依照該控制信號(hào)控制四個(gè)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件Triac1～Triac4的開(kāi)/關(guān)來(lái)控制風(fēng)機(jī)馬達(dá)100的速度。這里，該頻率轉(zhuǎn)換模式可依照該頻率命令而改變。
下面將參考圖7A至7F描述依照該頻率命令的頻率轉(zhuǎn)換模式的六種類(lèi)型的實(shí)施例。
圖7A至圖7F為顯示了依照本發(fā)明的頻率轉(zhuǎn)換模式的六個(gè)實(shí)施例的波形。
如圖7A所示，作為第一頻率轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)用戶(hù)輸入用于保持商用AC電壓(如60Hz)的頻率(f)的頻率命令時(shí)，在該商用AC電壓波形的整個(gè)周期中，只有第一和第四開(kāi)關(guān)裝置Triac1和Triac3依照一預(yù)定的第一觸發(fā)角(如，10°)切換。即，當(dāng)該商用AC電壓波形的觸發(fā)角為10°時(shí)，如圖7A中所示的頻率波形可通過(guò)僅開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置而產(chǎn)生。
這里，該商用AC電壓設(shè)定為220V并且該商用AC電壓的頻率(f)設(shè)定為60Hz，當(dāng)該速度控制裝置的該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器203依照該第一頻率轉(zhuǎn)換模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可知施加到該HIM100的電壓被測(cè)定為219V并且該HIM的速度被測(cè)定為855RPM。
如圖7B所示，作為第二頻率轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)用戶(hù)輸入用于將商用AC電壓的頻率(f)轉(zhuǎn)換成頻率為f*2/3(如，40Hz)的電壓的頻率命令時(shí)，執(zhí)行第一步，在一個(gè)周期內(nèi)開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置Triac1和Triac3；第二步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，關(guān)閉該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置Triac1和Triac3，以及第三步，在下一個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置Triac2和Triac4反轉(zhuǎn)電壓。并且隨后，依照一預(yù)定的第二觸發(fā)角(如，20°)重復(fù)執(zhí)行該第一至第三步驟，以產(chǎn)生如圖7B中所示的頻率波形。例如，當(dāng)該商用AC電壓波形的觸發(fā)角為20°時(shí)，如圖7B中所示的頻率波形可通過(guò)重復(fù)執(zhí)行該第一至第三步驟而產(chǎn)生。
這里，該商用AC電壓設(shè)定為220V并且該商用AC電壓的頻率(f)設(shè)定為60Hz，當(dāng)該速度控制裝置的該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器203依照該第二頻率轉(zhuǎn)換模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可知施加到該HIM100的電壓被測(cè)定為138V并且該HIM的速度被測(cè)定為613RPM。
如圖7C所示，作為第三頻率轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)用戶(hù)輸入用于將商用AC電壓的頻率(f)轉(zhuǎn)換成頻率為f/2(如30Hz)的電壓的頻率命令時(shí)，執(zhí)行如下步驟第一步，在一個(gè)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置Triac1和Triac3，以及第二步，在下一個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置Triac2和Triac4反轉(zhuǎn)電壓。并且隨后，依照一預(yù)定的第三觸發(fā)角(如，50°)重復(fù)執(zhí)行該第一和第二步驟，以產(chǎn)生如圖7C中所示的頻率波形。例如，當(dāng)該商用AC電壓波形的觸發(fā)角為50°時(shí)，如圖7C中所示的頻率波形可通過(guò)重復(fù)執(zhí)行該第一和第二步驟而產(chǎn)生。
這里，該商用AC電壓設(shè)定為220V并且該商用AC電壓的頻率(f)設(shè)定為60Hz，當(dāng)該速度控制裝置的該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器203依照該第三頻率轉(zhuǎn)換模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可知施加到該HIM100的電壓被測(cè)定為119V并且該HIM的速度被測(cè)定為492RPM。
同時(shí)，當(dāng)依照該第三頻率轉(zhuǎn)換模式所產(chǎn)生的電壓施加到該風(fēng)機(jī)馬達(dá)100時(shí)，在該三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件Triac1和Triac4的端部的電壓的相位均能因反電動(dòng)勢(shì)而被延遲，因此，可能會(huì)產(chǎn)生臂短路或者驅(qū)動(dòng)錯(cuò)誤。因此，優(yōu)選地將依照該第四頻率轉(zhuǎn)換模式產(chǎn)生的電壓施加給該風(fēng)機(jī)馬達(dá)100。
如圖7D所示，作為第四頻率轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)用戶(hù)輸入用于將商用AC電壓的頻率(f)轉(zhuǎn)換成頻率為f/2(如，30Hz)的電壓的一頻率命令時(shí)，執(zhí)行如下步驟第一步，在半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置Triac1和Triac3；第二步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，關(guān)閉該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置Triac1和Triac3；第三步，在接下來(lái)的半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置Triac2和Triac4反轉(zhuǎn)電壓，以及第四步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，關(guān)閉該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置Triac2和Triac4。并且隨后，依照一預(yù)定的第四觸發(fā)角(如，40°)重復(fù)執(zhí)行該第一至第四步驟，以產(chǎn)生如圖7D中所示的頻率波形。例如，當(dāng)該商用AC電壓波形的觸發(fā)角為40°時(shí)，如圖7D中所示的頻率波形可通過(guò)重復(fù)執(zhí)行該第一至第四步驟而產(chǎn)生。
即，使用該第四頻率轉(zhuǎn)換模式防止了產(chǎn)生臂短路和驅(qū)動(dòng)錯(cuò)誤。在這方面，優(yōu)選地，該預(yù)定的第四觸發(fā)角設(shè)定為比該預(yù)定的第三觸發(fā)角小，以防止臂短路和驅(qū)動(dòng)錯(cuò)誤。
這里，該商用AC電壓設(shè)定為220V并且該商用AC電壓的頻率(f)設(shè)定為60Hz，當(dāng)該速度控制裝置的該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器203依照該第四頻率轉(zhuǎn)換模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可知施加到該HIM100的電壓被測(cè)定為111V并且該HIM的速度被測(cè)定為497RPM。
如圖7E中所示，作為第五頻率轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)用戶(hù)輸入用于將商用AC電壓的頻率(f)轉(zhuǎn)換成頻率為f/3(如，20Hz)的電壓的一個(gè)頻率命令時(shí)，執(zhí)行如下步驟第一步，在半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置Triac1和Triac3；第二步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置Triac2和Triac4反轉(zhuǎn)電壓；第三步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置Triac1和Triac3；第四步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置Triac2和Triac4反轉(zhuǎn)電壓；以及第五步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置Triac1和Triac3。并且隨后，依照一預(yù)定的第五觸發(fā)角(如，70°)重復(fù)執(zhí)行該第一至第五步驟，以產(chǎn)生如圖7E中所示的頻率波形。例如，當(dāng)該商用AC電壓波形的觸發(fā)角為70°時(shí)，如圖7E中所示的頻率波形可通過(guò)重復(fù)執(zhí)行該第一至第五步而產(chǎn)生。
這里，該商用AC電壓設(shè)定為220V并且該商用AC電壓的頻率(f)設(shè)定為60Hz，當(dāng)該速度控制裝置的該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器203依照該第五頻率轉(zhuǎn)換模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可知施加到該HIM100的電壓被測(cè)定為91V并且該HIM的速度被測(cè)定為355RPM。
同時(shí)，當(dāng)依照該第五頻率轉(zhuǎn)換模式所產(chǎn)生的電壓施加到該風(fēng)機(jī)馬達(dá)100時(shí)，在該三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件Triac1和Triac4的端部的電壓的相位均因反電動(dòng)勢(shì)而被延遲，因此，可能會(huì)產(chǎn)生臂短路或者驅(qū)動(dòng)錯(cuò)誤。因此，優(yōu)選地將依照第六頻率轉(zhuǎn)換模式產(chǎn)生的電壓施加給該風(fēng)機(jī)馬達(dá)100。
如圖7F中所示，作為第六頻率轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)用戶(hù)輸入用于將商用AC電壓的頻率(f)轉(zhuǎn)換成頻率為f/3(如，20Hz)的電壓的一哥頻率命令時(shí)，執(zhí)行如下步驟第一步，在半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置Triac1和Triac3；第二步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置Triac2和Triac4反轉(zhuǎn)電壓；第三步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，關(guān)閉該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置Triac2和Triac4；第四步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置Triac1和Triac3；第五步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置Triac2和Triac4反轉(zhuǎn)電壓；以及第六步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，關(guān)閉該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置Triac2和Triac4。并且隨后，依照比該預(yù)定的第五觸發(fā)角小的一預(yù)定的第六觸發(fā)角(如，60°)重復(fù)執(zhí)行該第一至第六步驟，以產(chǎn)生如圖7F中所示的頻率波形。例如，當(dāng)該商用AC電壓波形的觸發(fā)角為60°時(shí)，如圖7F中所示的頻率波形可通過(guò)重復(fù)執(zhí)行該第一至第六步驟而產(chǎn)生。
即，使用該第六頻率轉(zhuǎn)換模式防止了產(chǎn)生臂短路和驅(qū)動(dòng)錯(cuò)誤。在這方面，優(yōu)選地，該預(yù)定的第六觸發(fā)角設(shè)定為比該預(yù)定的第五觸發(fā)角小，以防止臂短路和驅(qū)動(dòng)錯(cuò)誤。
這里，該商用AC電壓設(shè)定為220V并且該商用AC電壓的頻率(f)設(shè)定為60Hz，當(dāng)該速度控制裝置的該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器203依照該第六頻率轉(zhuǎn)換模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可知施加到該HIM100的電壓被測(cè)定為84V并且該HIM的速度被測(cè)定為357RPM。
圖8為一曲線圖，其顯示了依照本發(fā)明當(dāng)控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置應(yīng)用到HIM時(shí)，HIM的能量消耗和旋轉(zhuǎn)次數(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的比較。
如圖8所示，依照本發(fā)明的控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置能夠通過(guò)使用該四個(gè)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，依照用戶(hù)的命令同時(shí)改變?cè)撋逃肁C電壓的相位和頻率，從而擴(kuò)展空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度控制范圍并降低能量消耗。
例如，當(dāng)控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置應(yīng)用于HIM100時(shí)，空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度控制范圍為355、357、492、497、613和855RPM(本發(fā)明的HIM的速度控制范圍為355～855RPM)，因此，該速度控制范圍能夠應(yīng)用于需要速度控制范圍超過(guò)100RPM的空調(diào)。另外，通過(guò)將該控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置應(yīng)用于該HIM，能夠降低空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)的能量消耗。
如上所述，依照本發(fā)明的控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置具有這樣的優(yōu)勢(shì)通過(guò)使用該四個(gè)三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，能夠依照用戶(hù)的命令同時(shí)改變?cè)撋逃肁C電壓的相位和頻率，該HIM的速度控制范圍能夠得到擴(kuò)展并且能夠降低該HIM的能量消耗。
在不脫離本發(fā)明精神或?qū)嵸|(zhì)特征的情況下，其可具有多種型式的實(shí)施例。還應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例并不局限于前面描述的任何具體細(xì)節(jié)，除非特別聲明，而應(yīng)當(dāng)寬泛的理解為如所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)。因此，所有落入到權(quán)利要求的范圍內(nèi)的改變和修飾或等同于該范圍的改變和修飾均包含在所附權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置，該空調(diào)包括一混和感應(yīng)馬達(dá)，該混合感應(yīng)馬達(dá)具有一定子、一感應(yīng)轉(zhuǎn)子以及設(shè)置在該定子和該感應(yīng)轉(zhuǎn)子之間的一永久磁鐵轉(zhuǎn)子，該裝置包括一頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)一控制信號(hào)同時(shí)改變一商用AC電源的電壓相位和頻率，并將根據(jù)該改變后的頻率和電壓相位改變了的電壓施加到該空調(diào)的該混和感應(yīng)馬達(dá)；一零壓檢測(cè)器，用于接收該商用AC電源，并檢測(cè)該商用AC電源的電壓波的零壓；以及一微型計(jì)算機(jī)，電連接于該零壓檢測(cè)器與該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器，用于基于零壓產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)、根據(jù)一頻率命令產(chǎn)生提供一預(yù)定頻率轉(zhuǎn)換模式的該控制信號(hào)，并且將該控制信號(hào)輸出至該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該微型計(jì)算機(jī)包括一儲(chǔ)存器，用于存儲(chǔ)依照該頻率命令所預(yù)定的頻率轉(zhuǎn)換模式。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)該輸出電壓的頻率降低時(shí)，該微型計(jì)算機(jī)增加該輸出電壓的一觸發(fā)角。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)該輸出電壓的頻率增加時(shí)，該微型計(jì)算機(jī)成反比例地降低該輸出電壓波形的觸發(fā)角，并且當(dāng)該輸出電壓波形的頻率降低時(shí)，該微型計(jì)算機(jī)成反比例地增加該輸出電壓波形的觸發(fā)角。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器包括一第一開(kāi)關(guān)裝置；一第二開(kāi)關(guān)裝置，串聯(lián)于該第一開(kāi)關(guān)裝置；一第三開(kāi)關(guān)裝置，并聯(lián)于該第一開(kāi)關(guān)裝置；以及一第四開(kāi)關(guān)裝置，串聯(lián)于該該第三開(kāi)關(guān)裝置并且并聯(lián)于該第二開(kāi)關(guān)裝置，其中該風(fēng)機(jī)馬達(dá)電連接于位于該第一和第二開(kāi)關(guān)裝置之間的一第一接點(diǎn)與位于該第三和第四開(kāi)關(guān)裝置之間的一第二接點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中該第一至第四開(kāi)關(guān)裝置分別為三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中該第一至第四開(kāi)關(guān)裝置分別為反相器。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中當(dāng)用戶(hù)輸入用于保持該商用AC電源的頻率的一頻率命令時(shí)，該頻率轉(zhuǎn)換模式在該商用AC的電壓波形的一個(gè)完整周期中依照一預(yù)設(shè)觸發(fā)角僅開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置。
9.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，作為該頻率轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)用戶(hù)輸入用于將頻率為f的商用AC電壓轉(zhuǎn)換成頻率為f*2/3的電壓的一頻率命令時(shí)，執(zhí)行如下步驟第一步，在一個(gè)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置，第二步，在下半個(gè)周期內(nèi)，關(guān)閉該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置，第三步，在下一個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置反轉(zhuǎn)電壓；其中，該第一至第三步依照一預(yù)設(shè)觸發(fā)角執(zhí)行，并且當(dāng)該輸出電壓的頻率降低時(shí)，該預(yù)設(shè)觸發(fā)角增加。
10.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，作為該頻率轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)用戶(hù)輸入用于將頻率為f的商用AC電壓轉(zhuǎn)換成頻率為f/2的電壓的一頻率命令時(shí)，執(zhí)行如下步驟第一步，在一個(gè)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置，以及第二步，在下一個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置反轉(zhuǎn)電壓；其中，該第一和第二步依照一預(yù)設(shè)觸發(fā)角執(zhí)行，并且當(dāng)該輸出電壓的頻率降低時(shí)，該預(yù)設(shè)觸發(fā)角增加。
11.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，作為該頻率轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)用戶(hù)輸入用于將頻率為f的商用AC電壓轉(zhuǎn)換成頻率為f/2的電壓的一頻率命令時(shí)，執(zhí)行如下步驟第一步，在半個(gè)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置，第二步，在下半個(gè)周期內(nèi)，關(guān)閉該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置，第三步，在下半個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置反轉(zhuǎn)電壓，以及第四步，在下半個(gè)周期內(nèi)，關(guān)閉該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置，其中該第一至第四步依照一預(yù)設(shè)觸發(fā)角執(zhí)行，并且當(dāng)該輸出電壓的頻率降低時(shí)，該預(yù)設(shè)觸發(fā)角增加。
12.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，作為該頻率轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)用戶(hù)輸入用于將頻率為f的商用AC電壓轉(zhuǎn)換成頻率為f/3的電壓的一頻率命令時(shí)，執(zhí)行如下步驟第一步，在半個(gè)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置，第二步，在下半個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置反轉(zhuǎn)電壓，第三步，在下半個(gè)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置，第四步，在下半個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置反轉(zhuǎn)電壓，以及第五步，在下半個(gè)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置。其中該第一至第五步依照一預(yù)設(shè)觸發(fā)角執(zhí)行，并且當(dāng)該輸出電壓的頻率降低時(shí)，該預(yù)設(shè)觸發(fā)角增加。
13.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，作為該頻率轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)用戶(hù)輸入用于將頻率為f的商用AC電壓轉(zhuǎn)換成頻率為f/3的電壓的一頻率命令時(shí)，執(zhí)行如下步驟第一步，在半個(gè)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置，第二步，在下半個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置反轉(zhuǎn)電壓，第三步，在下半個(gè)周期內(nèi)，關(guān)閉該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置，第四步，在下半個(gè)(1/2)周期內(nèi)，開(kāi)啟該第一和第四開(kāi)關(guān)裝置，第五步，在下半個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)開(kāi)啟該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置反轉(zhuǎn)電壓，以及第六步，在下半個(gè)周期內(nèi)，關(guān)閉該第二和第三開(kāi)關(guān)裝置，其中該第一至第六步依照一預(yù)設(shè)觸發(fā)角執(zhí)行，并且當(dāng)該輸出電壓的頻率降低時(shí)，該預(yù)設(shè)觸發(fā)角增加。
14.一種控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置，該空調(diào)包括一混和感應(yīng)馬達(dá)，該混合感應(yīng)馬達(dá)具有一定子、一感應(yīng)轉(zhuǎn)子以及設(shè)置在該定子和該感應(yīng)轉(zhuǎn)子之間的一永久磁鐵轉(zhuǎn)子，該裝置包括一頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器，用于依照一控制信號(hào)同時(shí)改變一商用AC電源的電壓相位和頻率，并將依照該改變后的頻率和電壓相位改變了的電壓應(yīng)用到該空調(diào)的該混和感應(yīng)馬達(dá)；一零壓檢測(cè)器，用于接收該商用AC電源，并檢測(cè)該商用AC電源的電壓波的零壓；以及一微型計(jì)算機(jī)，其電連接于該零壓檢測(cè)器與該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器，根據(jù)一頻率命令，基于零壓產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)生成提供一預(yù)定頻率轉(zhuǎn)換模式的該控制信號(hào)，并且將該控制信號(hào)輸出至該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器；其中該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器包括一第一三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件；一第二三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，串聯(lián)于該第一三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件；一第三三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，并聯(lián)于該第一三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件；以及一第四三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，串聯(lián)于該該第三三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件并且并聯(lián)于該第二三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件，其中該混和感應(yīng)馬達(dá)電連接于位于該第一和第二三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件之間的一第一接點(diǎn)和位于該第三與第四三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件之間的一第二接點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中該微型計(jì)算機(jī)包括一儲(chǔ)存器，用于存儲(chǔ)依照該頻率命令所預(yù)定的頻率轉(zhuǎn)換模式。
16.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中當(dāng)該輸出電壓的頻率增加時(shí)，該微型計(jì)算機(jī)降低該輸出電壓波形的觸發(fā)角，并且當(dāng)該輸出電壓波形的頻率降低時(shí)，該微型計(jì)算機(jī)增加該輸出電壓波形的觸發(fā)角。
全文摘要
一種控制空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)速度的裝置，包括一頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器，用于依照一控制信號(hào)同時(shí)改變一商用AC電源的電壓相位和頻率以及將依照該改變后的頻率和電壓相位改變了的電壓應(yīng)用于該空調(diào)的該混和感應(yīng)馬達(dá)；一零壓檢測(cè)器，用于接收該商用AC電源并檢測(cè)該商用AC電源的電壓波的零壓；以及一微型計(jì)算機(jī)，其電連接該零壓檢測(cè)器與該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器，其依照零壓產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)、基于一頻率命令生成提供一預(yù)定頻率轉(zhuǎn)換模式的該控制信號(hào)，并且將該控制信號(hào)輸出至該頻率和電壓相位轉(zhuǎn)換器。
文檔編號(hào)H02P27/04GK1780139SQ200510062990
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2005年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月23日
發(fā)明者韓承道, 申鉉定 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社