專利名稱：三相異步電機(jī)調(diào)速控制器及使用該控制器的空調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)調(diào)速控制領(lǐng)域，尤其涉及一種三相異步電機(jī)調(diào)速控制器。本實(shí)用新型還涉及一種使用三相異步電機(jī)調(diào)速控制器的空調(diào)器。
背景技術(shù)：
三相異步電機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，有日常生活領(lǐng)域接觸到的空調(diào)器、洗衣機(jī)等，在工業(yè)領(lǐng)域的有起重機(jī)、注塑機(jī)等?，F(xiàn)有的三相異步電動(dòng)機(jī)一般都不能進(jìn)行調(diào)速，使得速度范圍小，不便于合理的控制設(shè)備；如在現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)中，外風(fēng)機(jī)的風(fēng)速是固定的幾檔，速度范圍小，室外機(jī)負(fù)荷與室內(nèi)機(jī)所需負(fù)荷、室外換熱器的換熱量與室內(nèi)機(jī)換熱器的換熱量不能很好的匹配，影響到機(jī)組運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。能夠調(diào)速的也是通過(guò)變頻器進(jìn)行調(diào)速，因?yàn)樽冾l調(diào)速器的成本較高，使得控制這些設(shè)備的整個(gè)控制系統(tǒng)的成本過(guò)高。眾所周知，應(yīng)用在單相電機(jī)上的斬波電路調(diào)壓調(diào)速器是一種低成本的調(diào)速器，但是由于三相感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行特性受負(fù)載的影響較大，目前還沒(méi)有將斬波調(diào)壓成熟的應(yīng)用在三相感應(yīng)電機(jī)調(diào)速上面。

實(shí)用新型內(nèi)容本次實(shí)用新型的目的在于提供一種三相異步電機(jī)斬波調(diào)速控制器。
本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種使用上述調(diào)速控制器的空調(diào)器。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種三相異步電機(jī)調(diào)速控制器，應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)中，所述機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)包含系統(tǒng)主控制板；所述電機(jī)調(diào)速控制器包括強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和弱電控制板；所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板與所述弱電控制板相互通訊；所述弱電控制板與所述系統(tǒng)主控制板相互通訊；所述調(diào)速控制器可根據(jù)設(shè)備系統(tǒng)的需要調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板具有檢測(cè)三相電源過(guò)零點(diǎn)功能和輸出電壓可變的電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能；所述弱電控制板具有控制雙向可控硅導(dǎo)通角的功能。
一種空調(diào)器，包括室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)、主控制器，所述室外機(jī)包含有一風(fēng)機(jī)；所述空調(diào)器還包括一風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器，所述風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器包括強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和弱電控制板；所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板與所述弱電控制板相互通訊；所述弱電控制板與所述主控制器相互通訊；所述風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器根據(jù)需要調(diào)整所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板具有檢測(cè)三相電源過(guò)零點(diǎn)功能和輸出電壓可變的電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能；所述弱電控制板具有控制雙向可控硅導(dǎo)通角功能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型三相異步電機(jī)調(diào)速控制器通過(guò)強(qiáng)電板檢測(cè)三相電源的實(shí)時(shí)過(guò)零點(diǎn)，弱電板根據(jù)三相電源的過(guò)零點(diǎn)和系統(tǒng)的需要(通過(guò)485總線通訊傳送過(guò)來(lái))，經(jīng)過(guò)計(jì)算，在一定的時(shí)間內(nèi)讓可控硅導(dǎo)通，以達(dá)到調(diào)速的目的。本實(shí)用新型可使得當(dāng)機(jī)電設(shè)備負(fù)荷低的情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速可降低，相對(duì)于不可調(diào)速的電機(jī)來(lái)講省電，又比現(xiàn)有的變頻調(diào)速器便宜。

圖1是調(diào)速控制系統(tǒng)原理框圖；圖2是強(qiáng)電控制板系統(tǒng)原理框圖；圖3是弱電控制板系統(tǒng)原理框圖；圖4是調(diào)速控制器控制系統(tǒng)流程框圖；具體實(shí)施方式
為了便于說(shuō)明介紹本實(shí)用新型的內(nèi)容，下面本申請(qǐng)人通過(guò)介紹三相異步電機(jī)調(diào)速控制器在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)明三相異步電機(jī)調(diào)速控制器以及調(diào)速方法。
一種空調(diào)器，包括室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)、主控制器，所述室外機(jī)包含有一風(fēng)機(jī)；所述空調(diào)器還包括一風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器，如圖1所示，所述風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器包括強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板(可簡(jiǎn)稱強(qiáng)電板)和弱電控制板(可簡(jiǎn)稱弱電板)；所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板與所述弱電控制板相互通訊；所述弱電控制板與所述主控制器相互通訊(可以通過(guò)485總線通訊)；所述風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器根據(jù)所述主控制器傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)調(diào)整所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板具有檢測(cè)三相電源過(guò)零點(diǎn)功能和輸出電壓可變的風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功能；所述弱電控制板具有控制雙向可控硅導(dǎo)通角功能。
所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板三相電源過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)功能是利用三個(gè)壓敏電阻構(gòu)造電源虛擬零點(diǎn)，經(jīng)整流電路和光電隔離后實(shí)時(shí)的捕捉三相電源每一相的實(shí)時(shí)過(guò)零點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板輸出電壓可變的風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功能是控制每一相驅(qū)動(dòng)電路上的雙向可控硅的導(dǎo)通角，利用斬波電路原理調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓得以實(shí)現(xiàn)。
所述風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器具有全速啟動(dòng)一段時(shí)間后(可以設(shè)3秒鐘)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入目標(biāo)轉(zhuǎn)速運(yùn)行功能。另外可是所述風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器具有通訊故障顯示和目標(biāo)輸出電壓顯示功能。本實(shí)用新型三相異步電機(jī)調(diào)速控制器可用于50HZ和60HZ頻率的電機(jī)中。
參閱圖2和圖3所示，在強(qiáng)電板控制系統(tǒng)中，三相電源輸入端之后依次連有濾波電路、整流電路和三相零點(diǎn)檢測(cè)電路。濾波電路由星型連接的3個(gè)壓敏電阻構(gòu)成，以免在有較高干擾環(huán)境中整流二極管被擊穿；在三相電源輸入端，利用星型連接的三個(gè)壓敏防爆電阻，提高整個(gè)調(diào)速控制器的EMC性能。整流電路是簡(jiǎn)單的二極管橋式整流電路，對(duì)經(jīng)過(guò)濾波后的三相380V電壓進(jìn)行整流，整流后送入零點(diǎn)檢測(cè)電路。零點(diǎn)檢測(cè)電路包括光電隔離電路，將強(qiáng)電信號(hào)隔離成弱電信號(hào)后送入MCU單元中?？煽毓栩?qū)動(dòng)電路部分采用了在可控硅的門(mén)極電路中使用了并聯(lián)RC電路，以維持可控硅的電壓變化率和電流變化率在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，而不會(huì)被誤觸發(fā)，同時(shí)能可靠的導(dǎo)通；其接受來(lái)自所述弱電控制板的MCU單元的可控硅驅(qū)動(dòng)信號(hào)，導(dǎo)通可控硅，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
在弱電板控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)電源部分由整流電路和7805穩(wěn)壓電路及濾波電路構(gòu)成，使輸入的220V交流電源變成可以供MCU單元使用的電源；所述MCU單元具有三個(gè)通訊端口，一個(gè)用于接受來(lái)自強(qiáng)電板的零點(diǎn)信號(hào)，一個(gè)用于接插與所述主控制器通訊的485總線通訊模塊，另外一個(gè)用于輸出可控硅驅(qū)動(dòng)信號(hào)到所述強(qiáng)電板。接受來(lái)自強(qiáng)電板的零點(diǎn)信號(hào)的端口由三個(gè)外部中斷端口組成，用于三相電流的零點(diǎn)檢測(cè)，以產(chǎn)生外部中斷進(jìn)行相應(yīng)的處理；本實(shí)施例中，所述MCU單元采用MICROCHIP公司的PIC18F442，所述通訊模塊采用芯片自帶的SCI功能模塊以及485通信IC構(gòu)成。
如圖4所示，所述風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工作過(guò)程為在啟動(dòng)和上電初始化后判斷所述弱電控制板是否與所述主控制器通訊成功；如果成功，讀取目標(biāo)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電壓，計(jì)算可控硅導(dǎo)通時(shí)間；如果不成功，則停電機(jī)，顯示故障。接著等待三相電源實(shí)時(shí)過(guò)零點(diǎn)信號(hào)，并判斷電源實(shí)時(shí)過(guò)零點(diǎn)信號(hào)是否到達(dá)，如果不是繼續(xù)等待并循環(huán)檢測(cè)；如果是，則啟動(dòng)延定時(shí)器延時(shí)。判斷延時(shí)時(shí)間與目標(biāo)延時(shí)時(shí)間是否相等，如果不是則循環(huán)判斷；如果是，則全速驅(qū)動(dòng)電機(jī)3秒并出發(fā)導(dǎo)通可控硅，輸出目標(biāo)電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)，得到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
由上述工作過(guò)程可歸納出一種三相異步電機(jī)調(diào)速控制器的調(diào)速方法，包括第一步根據(jù)設(shè)備系統(tǒng)的需要，計(jì)算所需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電壓；第二步根據(jù)目標(biāo)電壓，通過(guò)弱電控制板計(jì)算目標(biāo)三相可控硅導(dǎo)通角延時(shí)時(shí)間(目標(biāo)延時(shí)時(shí)間)；第三步強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板檢測(cè)三相電源的每一相實(shí)時(shí)過(guò)零點(diǎn)；第四步根據(jù)第三步得到的三相電源的實(shí)時(shí)過(guò)零點(diǎn)啟動(dòng)延時(shí)，在延時(shí)時(shí)間與目標(biāo)延時(shí)時(shí)間相等時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)脈沖到電機(jī)驅(qū)動(dòng)板導(dǎo)通可控硅。
第五步持續(xù)觸發(fā)導(dǎo)通可控硅直到利用三相電源的自然過(guò)零點(diǎn)關(guān)斷可控硅，輸出目標(biāo)電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)，得到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
本實(shí)用新型通過(guò)以空調(diào)器外風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制為例，介紹了三相異步電機(jī)調(diào)速控制器及調(diào)速方法，這不能被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利要求的限制。如果本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)本實(shí)用新型作出了非實(shí)質(zhì)性的、顯而易見(jiàn)的改變或改進(jìn)，都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種三相異步電機(jī)調(diào)速控制器，應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)中，所述機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)包含系統(tǒng)主控制板；所述電機(jī)調(diào)速控制器包括強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和弱電控制板；所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板與所述弱電控制板相互通訊；所述弱電控制板與所述系統(tǒng)主控制板相互通訊；所述調(diào)速控制器可根據(jù)設(shè)備系統(tǒng)的需要調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相異步電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板具有檢測(cè)三相電源過(guò)零點(diǎn)功能和輸出電壓可變的電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能；所述弱電控制板具有控制雙向可控硅導(dǎo)通角的功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相異步電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板三相電源過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)功能是利用三個(gè)壓敏電阻構(gòu)造電源虛擬零點(diǎn)，經(jīng)整流電路和光電隔離后實(shí)時(shí)的捕捉三相電源每一相的實(shí)時(shí)過(guò)零點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相異步電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的輸出電壓可變的電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能是通過(guò)控制每一相驅(qū)動(dòng)電路上的雙向可控硅的導(dǎo)通角，利用斬波電路原理調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相異步電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于在所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板中，三相電源輸入端之后依次連有濾波電路、整流電路和三相零點(diǎn)檢測(cè)電路；所述濾波電路由星型連接的3個(gè)壓敏電阻構(gòu)成；整流電路是簡(jiǎn)單的二極管橋式整流電路；所述零點(diǎn)檢測(cè)電路包括光電隔離電路，將強(qiáng)電信號(hào)隔離成弱電信號(hào)后送入MCU單元中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相異步電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板還包括可控硅驅(qū)動(dòng)電路，所述可控硅驅(qū)動(dòng)電路在可控硅的門(mén)極電路中使用了并聯(lián)RC電路；所述可控硅驅(qū)動(dòng)電路其接受來(lái)自所述弱電控制板的MCU單元的可控硅驅(qū)動(dòng)信號(hào)，導(dǎo)通可控硅，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相異步電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于在弱電控制板中，包括系統(tǒng)電源、MCU單元和通訊模塊；所述MCU單元包括三個(gè)外部中斷端口，用于三相電流的零點(diǎn)檢測(cè)，以產(chǎn)生外部中斷進(jìn)行相應(yīng)的處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一個(gè)所述的三相異步電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于所述調(diào)速控制器具有全速啟動(dòng)后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入目標(biāo)轉(zhuǎn)速運(yùn)行功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一個(gè)所述的三相異步電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于，所述機(jī)電設(shè)備為空調(diào)器。
10.一種空調(diào)器，包括室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)、主控制器，所述室外機(jī)包含有一風(fēng)機(jī)；其特征在于，所述空調(diào)器還包括一風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器，所述風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器包括強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和弱電控制板；所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板與所述弱電控制板相互通訊；所述弱電控制板與所述主控制器相互通訊；所述風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器根據(jù)需要調(diào)整所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板具有檢測(cè)三相電源過(guò)零點(diǎn)功能和輸出電壓可變的電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能；所述弱電控制板具有控制雙向可控硅導(dǎo)通角功能。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)調(diào)速控制領(lǐng)域，尤其涉及一種三相異步電機(jī)調(diào)速控制器及其調(diào)速方法。一種三相異步電機(jī)調(diào)速控制器，應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)中，所述機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)包含系統(tǒng)主控制板；所述電機(jī)調(diào)速控制器包括強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板和弱電控制板；所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板與所述弱電控制板相互通訊；所述弱電控制板與所述系統(tǒng)主控制板相互通訊；所述強(qiáng)電檢測(cè)和輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)板具有檢測(cè)三相電源過(guò)零點(diǎn)功能和輸出電壓可變的電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能；所述弱電控制板具有控制雙向可控硅導(dǎo)通角的功能。所述調(diào)速控制器可根據(jù)設(shè)備系統(tǒng)的需要調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本實(shí)用新型可使得當(dāng)機(jī)電設(shè)備負(fù)荷低的情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速可降低，相對(duì)于不可調(diào)速的電機(jī)來(lái)講省電。
文檔編號(hào)H02P27/02GK2817211SQ20052006289
公開(kāi)日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者譚建明, 謝涌泉, 譚澤漢 申請(qǐng)人:珠海格力電器股份有限公司