專(zhuān)利名稱(chēng)：二相變頻電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種二相變頻電源。
背景技術(shù)：
在一些エ業(yè)設(shè)備和家用電器設(shè)備中，常配有“單相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)”。因應(yīng)用類(lèi)別的差異，可分為分相式電動(dòng)機(jī)、電容啟動(dòng)式電動(dòng)機(jī)等。廣泛應(yīng)用于電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等家用電器中。在包裝、食品、紡織、印刷、郵政、醫(yī)療及各種機(jī)械裝置中應(yīng)用也十分廣泛。“單相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)”在繞組上設(shè)有主繞組和副繞組(啟動(dòng)繞組)。兩個(gè)繞組相差一個(gè)很大的相位角，使副繞組中的電流和磁通達(dá)到最大值的時(shí)間比主繞組早ー些，因而能產(chǎn)生ー個(gè)環(huán)繞定子旋轉(zhuǎn)的磁通。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁通切割轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)體，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)ー個(gè)較·大的電流，電流所產(chǎn)生的磁通與定子磁通相互作用，轉(zhuǎn)子便產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。需要兩組相位不同的電源來(lái)驅(qū)動(dòng)。嚴(yán)格的說(shuō)，該類(lèi)電機(jī)應(yīng)該稱(chēng)為單相輸入的二相電機(jī)。我國(guó)規(guī)定，直接用戶(hù)單相交流電為220V，三相交流電線電壓為380V，頻為50Hz(近似值)。需要中性線，一般也都有地線，即為三相五線制。民用供電使用三相電作為樓層或小區(qū)進(jìn)線，多用星形接法。而進(jìn)戶(hù)線為單相線，即三相中的一相，對(duì)地或?qū)χ行跃€電壓均為220V，俗稱(chēng)單相電源。大多數(shù)家用電器設(shè)備，以及部分エ業(yè)電器設(shè)備都用單相電源。而エ業(yè)設(shè)備上大部分基本上都是用三相電源。由于在エ業(yè)和民用場(chǎng)合實(shí)際上沒(méi)有真正的二相變頻電源系統(tǒng)。単相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(單相輸入的二相電機(jī))的啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)需要在啟動(dòng)繞組中接入大容量啟動(dòng)電容器，利用電容器的物理特性進(jìn)行分相，使通電后主、副繞組的電相角成90°，從而能產(chǎn)生較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于其運(yùn)行繞組分正、反相繞制設(shè)定，所以只要切換運(yùn)行繞組和啟動(dòng)繞組的串接方向，即可方便實(shí)現(xiàn)電機(jī)逆、順?lè)较蜻\(yùn)轉(zhuǎn)。単相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)數(shù)的調(diào)整控制上比較麻煩，通常需要在電機(jī)上加裝有測(cè)速繞組，測(cè)量該繞組電壓，通過(guò)控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行不穩(wěn)定，可靠性差，成本較高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供ー種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、成本低、可滿(mǎn)足エ業(yè)和民用場(chǎng)合需要的二相變頻電源。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是ー種二相變頻電源，包括電源輸入端L1、L2，電源電路I,其特殊之處是在電源電路輸出端分別接有H橋逆變電路I、!1橋逆變電路II和可輸出頻率可調(diào)脈沖信號(hào)的控制單元，控制單元設(shè)有A和B兩路脈沖信號(hào)輸出端井分別驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路I和H橋逆變電路II實(shí)現(xiàn)半波對(duì)角驅(qū)動(dòng)，其中B路脈沖信號(hào)在時(shí)序上滯后A路信號(hào)。上述的控制單元設(shè)有C、D ニ路電子換向信號(hào)控制端，所述的A和B兩路脈沖信號(hào)輸出端分別經(jīng)過(guò)由C、D ニ路電子換向信號(hào)控制端控制的電子換向器與H橋逆變電路I、和H橋逆變電路II中功率器件連接。[0010]上述的H橋逆變電路I、H橋逆變電路II分別由四個(gè)功率器件Ql Q4和Q5 Q8組成，所述的功率器件Ql Q8的控制極分別與控制単元的A、B兩路脈沖信號(hào)輸出端相連，所述的H橋逆變電路I、11橋逆變電路11分別引出ニ組輸出端仍、似和￥1、￥2。上述的二相變頻電源，在電源電路和H橋逆變電路I、11橋逆變電路II之間接有隔離ニ極管D1，用以抑制逆變電路產(chǎn)生的尖峰電壓對(duì)電源電路的影響。本實(shí)用新型的有益效果是I、由于采用雙H橋逆變電路，獨(dú)立輸出ニ路不同相位的相同周期的交流電壓，4個(gè)端子輸出。ニ路交流電壓相位相差O 180度(根據(jù)需要可以調(diào)整)。 2、在一般普通變頻器中，単一橋臂上下兩個(gè)功率管在一個(gè)脈沖周期里交替導(dǎo)通。這就必須要嚴(yán)格控制ニ管導(dǎo)通時(shí)間，必須設(shè)置PWM死區(qū)。在該二相變頻電源中采用在ー個(gè)正弦波周期的正向和反向ニ個(gè)波形單獨(dú)對(duì)角橋臂半周期獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，即“半波對(duì)角驅(qū)動(dòng)”，在正負(fù)半波換向時(shí)刻禁止器件導(dǎo)通，比較好的解決了死區(qū)問(wèn)題；同時(shí)諧波也減低，提高了功率因數(shù)。3、控制單元通過(guò)調(diào)整脈寬和正半波周期使輸出的電壓和頻率均可調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)ニ相變頻電源輸出，從而將頻率固定(通常為エ頻50Hz)的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)(多數(shù)為O 400Hz)的二相交流電源，可以方便的驅(qū)動(dòng)“単相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)”，解決了“單相電容電機(jī)”需要變頻的問(wèn)題，滿(mǎn)足了電機(jī)驅(qū)動(dòng)的需要，并且簡(jiǎn)化了電機(jī)的結(jié)構(gòu)，去掉了“単相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)”的測(cè)速附加電機(jī)，降低了成本，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高。該二相正交變頻電源也可應(yīng)用在需要二相變頻電源的其它場(chǎng)合。

圖I是本實(shí)用新型的電路方框圖；圖2是圖I中的H橋逆變電路的原理圖；圖3是控制單元輸出的脈沖信號(hào)的時(shí)序波形圖；圖4是H橋逆變電路I和H橋逆變電路II輸出信號(hào)的時(shí)序波形圖。圖中電源輸入端L1、L2，功率器件Ql Q8，輸出端U1、U2和V1、V2，電動(dòng)機(jī)M，主繞組Ml，副繞組M2連接，隔離ニ極管Dl，電源電路I，控制單元2，電子換向器3。
具體實(shí)施方式
如圖I、圖2所示，ー種二相變頻電源，包括電源輸入端LI、L2，電源電路1，在電源電路I輸出端分別接有H橋逆變電路I、!1橋逆變電路II和可輸出頻率可調(diào)的控制単元2，本實(shí)施例中控制單元2采用單片機(jī)，實(shí)際不受本實(shí)施例限制，控制單元2設(shè)有A和B兩路脈沖信號(hào)輸出端和C、D ニ路電子換向信號(hào)控制端，所述的A和B兩路脈沖信號(hào)輸出端分別經(jīng)過(guò)由ニ路電子換向信號(hào)控制端C、D控制的電子換向器3與H橋逆變電路I和H橋逆變電路II中功率器件Ql Q4以及H橋逆變電路II中功率器件Q5 Q8連接并分別驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路I和H橋逆變電路II實(shí)現(xiàn)半波對(duì)角驅(qū)動(dòng)，其中B路脈沖信號(hào)在時(shí)序上滯后A路信號(hào)O 180度。所述的H橋逆變電路I、11橋逆變電路11分別引出輸出端仍、似和￥1、￥2，接線時(shí)分別與電動(dòng)機(jī)M的主繞組Ml和副繞組M2連接，通過(guò)電源電路I將輸入的頻率固定的単相電源變換為不同電壓的直流電源。[0022]在電源電路I和H橋逆變電路I、11橋逆變電路II之間接有隔離ニ極管D1，用以抑制H橋電路產(chǎn)生的尖峰電壓對(duì)電源的影響。 以單相電源為例，采用該二相變頻電源將單相電變?yōu)槎嚯姷姆椒ㄈ缦掠呻娫措娐稩將單相電源或三相電源變?yōu)椴煌绷麟妷狠敵?，本?shí)施例以單相交流電源為例，通過(guò)控制単元2輸出A、B兩路脈寬、頻率可調(diào)(頻率也可固定)的PWM脈沖信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)二相變頻電源輸出并改變輸出的交流等效電壓。所述的A和B兩路脈沖信號(hào)由控制單元2根據(jù)電路要求按照正弦規(guī)律分布設(shè)定，在由控制單元2控制的電子換向信號(hào)作用下實(shí)現(xiàn)H橋逆變電路I和H橋逆變電路II的半波對(duì)角驅(qū)動(dòng)，所述的A、B兩路脈沖信號(hào)相同但在時(shí)序上B路脈沖信號(hào)滯后A路脈沖信號(hào)O 180度，滯后的角度可根據(jù)具體要求設(shè)定，且H橋逆變電路I和H橋逆變電路II各自獨(dú)立工作，由逆變電路I和H橋逆變電路II輸出端輸出二相變頻電源信號(hào)。如圖3所示，本實(shí)施例中B路脈沖信號(hào)在時(shí)序上滯后A路信號(hào)90度，以實(shí)現(xiàn)二相正交變頻電源輸出。其中，H橋逆變電路II的工作時(shí)序，滯后H橋逆變電路I的工作時(shí)序，即“延吋”。兩路脈沖信號(hào)的每個(gè)脈沖起始時(shí)刻是同步的，同樣按照電エ原理設(shè)計(jì)，寬度依正弦規(guī)律分布，波形結(jié)構(gòu)一致。其中B路輸出的正弦規(guī)律的脈沖信號(hào)在時(shí)序上滯后A路輸出。在ー個(gè)正弦波形周期，采用控制單元2控制在設(shè)定的正半波時(shí)，使H橋逆變電路I中的功率器件Ql與Q4，按照A路觸發(fā)脈沖信號(hào)的高低電平，結(jié)合電子換向信號(hào)C從O度到180度按照時(shí)序依次間斷觸發(fā)導(dǎo)通，從而輸出正的半波電壓信號(hào)(圖4中H橋逆變電路I輸出脈沖信號(hào)C部分)，即正半波內(nèi)對(duì)角導(dǎo)通。在H橋逆變電路II中，驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)B和與其結(jié)合的電子換向信號(hào)D，在時(shí)序上均滯后于A路驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和與其結(jié)合的電子換向信號(hào)C,滯后角度90度。在功率器件Ql與Q4導(dǎo)通的開(kāi)始時(shí)刻，使H橋逆變電路II中的功率器件Q5與Q8在時(shí)序上相對(duì)A路驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)滯后90度，執(zhí)行B路驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和與其結(jié)合的電子換向信號(hào)D觸發(fā)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的延時(shí)導(dǎo)通動(dòng)作。從而輸出正的半波電壓信號(hào)(圖4中H橋逆變電路II輸出脈沖信號(hào)C部分)，即正半波內(nèi)對(duì)角導(dǎo)通。控制單元2輸出A和B兩路脈沖信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路I和H橋逆變電路
II，其中B路脈沖信號(hào)在時(shí)序上滯后A路信號(hào)90度。A和B兩路脈沖信號(hào)由控制單元2根據(jù)電路要求按照正弦規(guī)律分布設(shè)定，由軟件和相應(yīng)的硬件完成?？刂茊卧?還輸出相應(yīng)的電子換向信號(hào)C和D，在軟件的控制下，結(jié)合A路和B路脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)各個(gè)功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷。其結(jié)果是，H橋逆變電路I和H橋逆變電路II的輸出電壓波形一致。但H橋逆變電路II的輸出電壓波形，在時(shí)序上滯后H橋逆變電路I輸出電壓波形。在設(shè)定的負(fù)半波時(shí)使H橋逆變電路I中的功率器件Q2與Q3，按照A路觸發(fā)脈沖信號(hào)的高低電平，結(jié)合電子換向信號(hào)C從180度到360度按照時(shí)序依次間斷觸發(fā)導(dǎo)通，從而輸出負(fù)的半波電壓信號(hào)(圖4中H橋逆變電路I輸出脈沖信號(hào)D部分)，即負(fù)半波內(nèi)對(duì)角導(dǎo)通。在功率器件Q2與Q3導(dǎo)通的開(kāi)始時(shí)刻，并使H橋逆變電路II中的功率器件Q6與Q7在時(shí)序上相對(duì)A路驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)滯后90度,執(zhí)行B路驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和與其結(jié)合的電子換向信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的延時(shí)導(dǎo)通動(dòng)作。從而輸出負(fù)的半波電壓信號(hào)(圖4中H橋逆變電路II輸出脈沖信號(hào)D部分)，即負(fù)半波內(nèi)對(duì)角導(dǎo)通。其結(jié)果是，H橋逆變電路I和H橋逆變電路II的輸出電壓波形一致。但H橋逆變電路II的輸出電壓波形，在時(shí)序上滯后H橋逆變電路I輸出電壓波形。在正負(fù)半波交替吋，即在O度及180度的整倍數(shù)時(shí)刻，采用電子換向信號(hào)C控制，結(jié)合A路按照正弦規(guī)律分布設(shè)定的信號(hào)，使功率器件Q1、Q4和Q2、Q3對(duì)角輪流觸發(fā),從而在輸出端得到具有正負(fù)周期變化的脈沖信號(hào)輸出。所述的功率器件Q5與Q8和功率器件Q6與Q7的延時(shí)導(dǎo)通動(dòng)作，與功率器件Ql及Q4和功率器件Q2與Q3的延時(shí)導(dǎo)通動(dòng)作功能相同。由電エ原理得知，在ー個(gè)正弦周期內(nèi)該正負(fù)脈沖信號(hào)輸出的面積等效正弦波面積(理論值)。由此，H橋逆變電路I和H橋逆變電路II各自獨(dú)立輸出正負(fù)的脈沖波形。其中H橋逆變電路II的輸出在時(shí)序上相對(duì)而言，滯后H橋逆變電路I的輸出。本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了ニ 相正交變頻電源功能，從而使輸出端U1、U2和VI、V2輸出在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的二相交流電。
權(quán)利要求1.ー種二相變頻電源，包括電源輸入端，電源電路，其特征是在電源電路輸出端分別接有H橋逆變電路I、H橋逆變電路II和可輸出頻率可調(diào)脈沖信號(hào)的控制單元，控制單元設(shè)有A和B兩路脈沖信號(hào)輸出端井分別驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路I和H橋逆變電路II實(shí)現(xiàn)半波對(duì)角驅(qū)動(dòng)，其中B路脈沖信號(hào)在時(shí)序上滯后A路信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二相變頻電源，其特征是控制單元設(shè)有C、Dニ路電子換向信號(hào)控制端，所述的A和B兩路脈沖信號(hào)輸出端分別經(jīng)過(guò)C、D ニ路電子換向信號(hào)控制端控制的電子換向器與H橋逆變電路I、和H橋逆變電路II中功率器件連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二相變頻電源，其特征是H橋逆變電路I、!1橋逆變電路II分別由四個(gè)功率器件組成，所述的功率器件的控制極分別與控制単元的A、B兩路脈沖信號(hào)輸出端相連，所述的H橋逆變電路I、H橋逆變電路II分別引出ニ組輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二相變頻電源，其特征是在電源電路和H橋逆變電路I、H橋逆變電路II之間接有隔離ニ極管。
專(zhuān)利摘要一種二相變頻電源，包括電源輸入端，電源電路，其特殊之處是在電源電路輸出端分別接有H橋逆變電路Ⅰ、H橋逆變電路Ⅱ和可輸出頻率可調(diào)脈沖信號(hào)的控制單元，控制單元設(shè)有A和B兩路脈沖信號(hào)輸出端并分別驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路Ⅰ和H橋逆變電路Ⅱ?qū)崿F(xiàn)半波對(duì)角驅(qū)動(dòng)，其中B路脈沖信號(hào)在時(shí)序上滯后A路信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、成本低，可滿(mǎn)足工業(yè)和民用場(chǎng)合需要法。
文檔編號(hào)H02P25/04GK202455278SQ20122006287
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月25日
發(fā)明者穆星宇 申請(qǐng)人:穆星宇