單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速裝置和調(diào)速方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速裝置和調(diào)速方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 單相感應(yīng)電機(jī)的定子包括主繞組和副繞組即啟動(dòng)繞組，轉(zhuǎn)子為籠型。單相感應(yīng)電 機(jī)運(yùn)行主要包括電容啟動(dòng)式和電容運(yùn)行式，電路連接圖相似，如圖1所示為電容啟動(dòng)式單 相感應(yīng)電機(jī)的電路連接示意圖。其中，對(duì)于電容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)來說：單相感應(yīng)電機(jī) M'除了啟動(dòng)需要靠外力之外，在正常運(yùn)行之后可以通過單相脈振磁場產(chǎn)生同向的電磁轉(zhuǎn) 矩，從而驅(qū)動(dòng)單相感應(yīng)電機(jī)M'轉(zhuǎn)動(dòng)，在啟動(dòng)完成之后，離心開關(guān)K斷開，啟動(dòng)繞組ST'從電 路中切除，僅有主繞組W'形成脈振磁場，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而對(duì)于電容運(yùn)行式的單相感應(yīng)電機(jī) M不包括離心開關(guān)K，啟動(dòng)繞組RT'在運(yùn)行中也不會(huì)從電路中切斷，兩個(gè)繞組形成旋轉(zhuǎn)磁場， 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而驅(qū)動(dòng)單相感應(yīng)電機(jī)M'運(yùn)行。其中，單相脈振磁場可以由兩個(gè)大小相等、 方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場合成，正反向脈振磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩如圖2所不，其中，T1和T2分 別為一次正反轉(zhuǎn)時(shí)正反反向形成的電磁轉(zhuǎn)矩的曲線，T為T1和T2的合成轉(zhuǎn)矩曲線，可以看 出只有在正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩為零。
[0003] 可以看出，電容啟動(dòng)式的單相感應(yīng)電機(jī)內(nèi)部包括啟動(dòng)電容C和離心開關(guān)K，結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，故障率高。另外，電容啟動(dòng)式的單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速方法主要包括：1、調(diào)壓調(diào)速：調(diào)壓 調(diào)速原理簡單，使用方便，但是調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性較軟，而且由于單相感應(yīng)電機(jī)的最大電 磁轉(zhuǎn)矩和定子外加電壓的平方成正比，低壓時(shí)，單相感應(yīng)電機(jī)過載能力明顯降低，所以調(diào)壓 調(diào)速一般僅適用于輕載調(diào)速場合。2、變極調(diào)速：變極調(diào)速效率較高，轉(zhuǎn)矩特性較好，但是只 能實(shí)現(xiàn)有極調(diào)速，無法對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。3、變頻調(diào)速：變頻調(diào)速是一種通過改變 定子繞組的供電頻率來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)速方式。由于單相感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速與定子頻率成正 t匕，改變定子繞組的供電頻率即可實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，針對(duì)單相 感應(yīng)電機(jī)的變頻調(diào)速方面，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速裝置，該 調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)簡單，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速。
[0005] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速方法。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一方面實(shí)施例提出一種單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速裝置，該 調(diào)速裝置包括：三相逆變器，所述三相逆變器包括三個(gè)輸出端，其中，所述單相感應(yīng)電機(jī)的 主繞組連接所述三個(gè)輸出端中的任意兩個(gè)輸出端之間；可控開關(guān)，所述可控開關(guān)與所述單 相感應(yīng)電機(jī)的副繞組串聯(lián)，所述可控開關(guān)的一端與所述三個(gè)輸出端中除去連接所述主繞組 的兩個(gè)輸出端后剩余的輸出端相連，所述可控開關(guān)的另一端與所述副繞組的一端相連，所 述副繞組的另一端與連接所述主繞組的兩個(gè)輸出端中的任一輸出端相連；控制器，所述控 制器根據(jù)所述單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速分別對(duì)所述三相逆變器和所述可控開關(guān)進(jìn)行控制，以調(diào) 節(jié)所述單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速裝置，通過控制器根據(jù)單相 感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)可控開關(guān)和三相逆變器進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速控 制，不需要啟動(dòng)電容，結(jié)構(gòu)簡化。
[0008] 其中，所述三相逆變器包括：U相橋臂，所述U相橋臂包括第一IGBT(Insulated GateBipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管）和第二IGBT，其中，所述第一IGBT的第 一端與所述控制器連接，所述第一IGBT的第二端與預(yù)設(shè)電源的第一端連接，所述第二IGBT 的第一端與所述控制器連接，所述第二IGBT的第二端與所述預(yù)設(shè)電源的第二端連接，所述 第二IGBT的第三端與所述第一IGBT的第三端連接，所述第二IGBT與所述第一IGBT的第 三端之間具有第一輸出端；V相橋臂，所述V相橋臂包括第三IGBT和第四IGBT，其中，所述 第三IGBT的第一端與所述控制器連接，所述第三IGBT的第二端與所述預(yù)設(shè)電源的第一端 連接，所述第四IGBT的第一端與所述控制器連接，所述第四IGBT的第二端與所述預(yù)設(shè)電源 的第二端連接，所述第四IGBT的第三端與所述第三IGBT的第三端連接，所述第四IGBT的 第三端與所述第三IGBT的第三端之間具有第二輸出端，所述可控開關(guān)的一端與所述第一 輸出端連接，所述可控開關(guān)的另一端與所述單相感應(yīng)電機(jī)的副繞組的一端連接，所述副繞 組的另一端與所述第二輸出端連接；W相橋臂，所述W相橋臂包括第五IGBT和第六IGBT， 其中，所述第五IGBT的第一端與所述控制器連接，所述第五IGBT的第二端與所述預(yù)設(shè)電源 的第一端連接，所述第六IGBT的第一端與所述控制器連接，所述第六IGBT的第二端與所述 預(yù)設(shè)電源的第二端連接，所述第六IGBT的第三端與所述第五IGBT的第三端連接，所述第六 IGBT的第三端與所述第五IGBT的第三端之間具有第三輸出端，所述單相感應(yīng)電機(jī)的主繞 組的一端與所述第二輸出端連接，所述主繞組的另一端與所述第三輸出端連接。
[0009] 其中，所述可控開關(guān)為繼電器，所述繼電器包括觸點(diǎn)和控制線圈，所述觸點(diǎn)的一端 與所述第一輸出端連接，所述觸點(diǎn)的另一端與所述副繞組的一端連接，所述控制線圈與所 述控制器連接。
[0010] 具體地，所述控制器還用于在所述單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速時(shí)，控制所 述可控開關(guān)接通，并輸出PWM(PulseWidthModulation,脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)控制所述三相 逆變器的IGBT的通斷以使所述副繞組與所述主繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
[0011] 進(jìn)一步地，所述控制器還用于輸出兩相正余弦PWM信號(hào)控制所述三相逆變器的 IGBT的通斷。
[0012] 控制器輸出兩相正余弦PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使得電容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)可以以 額定轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)并進(jìn)行平滑調(diào)速，可以提高單相感應(yīng)電機(jī)的效率和靈活性，單相感應(yīng)電機(jī)的 轉(zhuǎn)速可以達(dá)到市電供電相同甚至更高。
[0013] 另外，所述控制器還用于在所述單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于或等于所述預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速 時(shí)，停止輸出PWM信號(hào)至調(diào)節(jié)所述副繞組的磁場的IGBT，并控制所述可控開關(guān)斷開。
[0014] 并且，所述控制器還用于輸出單相SPWM(SinusoidalPulseWidthModulation, 正弦脈寬調(diào)制）信號(hào)以控制所述三相逆變器的IGBT的通斷以保證所述主繞組工作。
[0015] 在轉(zhuǎn)速大于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速時(shí)，控制器輸出單相SPWM信號(hào)，保證主繞組電壓波形可以滿 調(diào)制度輸出。
[0016] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的另一方面實(shí)施例提出一種電容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)的 調(diào)速方法，該調(diào)速方法包括：檢測(cè)所述單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；根據(jù)所述單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn) 速分別對(duì)三相逆變器和可控開關(guān)進(jìn)行控制，以調(diào)節(jié)所述單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；其中，所述三 相逆變器包括三個(gè)輸出端，所述單相感應(yīng)電機(jī)的主繞組連接所述三個(gè)輸出端中的任意兩個(gè) 輸出端之間，所述可控開關(guān)與所述單相感應(yīng)電機(jī)的副繞組串聯(lián)，所述可控開關(guān)的一端與所 述三個(gè)輸出端中除去連接所述主繞組的兩個(gè)輸出端后剩余的輸出端相連，所述可控開關(guān)的 另一端與所述副繞組的一端相連，所述副繞組的另一端與連接所述主繞組的兩個(gè)輸出端中 的任一輸出端相連。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速方法，根據(jù)單相感應(yīng)電機(jī)的 轉(zhuǎn)速對(duì)可控開關(guān)和三相逆變器進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速控制，不需要啟 動(dòng)電容，方法簡單。
[0018] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，三相逆變器包括IGBT，所述根據(jù)所述單相感 應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速分別對(duì)三相逆變器和可控開關(guān)進(jìn)行控制，以調(diào)節(jié)所述單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速， 具體包括：在所述單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速時(shí)，控制所述可控開關(guān)接通；以及輸 出PWM信號(hào)控制所述三相逆變器的IGBT的通斷以使所述副繞組與所述主繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁 場。
[0019] 具體地，所述輸出PWM信號(hào)控制所述三相逆變器的IGBT的通斷以使所述副繞組 與所述主繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，具體包括：輸出兩相正余弦PWM信號(hào)控制所述三相逆變器的 IGBT的通斷以使所述副繞組與所述主繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
[0020] 在單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速時(shí)輸出兩相正余弦PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使得 電容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)可以以額定轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)并進(jìn)行平滑調(diào)速，可以提高單相感應(yīng)電機(jī)的 效率和靈活性，單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到市電供電相同甚至更高。
[0021] 另外，上述調(diào)速方法還包括：在所述單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于或等于所述預(yù)設(shè)轉(zhuǎn) 速時(shí)，停止輸出PWM信號(hào)至調(diào)節(jié)所述副繞組的磁場的IGBT;以及控制所述可控開關(guān)斷開。
[0022] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述方法還包括：輸出單相SPWM信號(hào)以控 制所述三相逆變器的IGBT的通斷以保證所述主繞組工作。
[0023] 在轉(zhuǎn)速大于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速時(shí)，輸出單相SPWM信號(hào)，保證主繞組電壓波形可以滿調(diào)制度 輸出。
【附圖說明】
[0024] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的單相感應(yīng)電機(jī)的電路示意圖；
[0025] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的單相感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)矩曲線的示意圖；
[0026] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速裝置的框圖；
[0027] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的三相逆