， 下橋臂即第二IGBT102的占空比為l-|sin0|-|C〇s0 |，V相橋臂的上臂橋的IGBT即第三 IGBT103的占空比為|cos0 |，下橋臂即第四IGBT104的占空比為l-|cos0 |，而控制W相橋 臂的上橋臂即第五IGBT105處于常閉狀態(tài)，而下橋臂即第六IGBT106處于常開狀態(tài)，通過正 余弦PWM調(diào)制使得主繞組WT和副繞組RT的電壓波形更加平滑。
[0057] 進(jìn)而，在單相感應(yīng)電機(jī)M的轉(zhuǎn)速大于或等于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速時(shí)，控制器300停止輸出PWM 信號(hào)至調(diào)節(jié)副繞組的磁場(chǎng)的IGBT，并控制可控開關(guān)200斷開。具體地，在單相感應(yīng)電機(jī)M的 轉(zhuǎn)速大于或等于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速時(shí)，通過主繞組WT產(chǎn)生的脈振磁場(chǎng)即可驅(qū)動(dòng)單相感應(yīng)電機(jī)M的運(yùn) 行，則控制器300停止輸出PWM信號(hào)以關(guān)閉副繞組RT。關(guān)閉副繞組RT的PWM信號(hào)之后，副 繞組RT的電流會(huì)減小很多，在切斷可控開關(guān)200例如繼電器時(shí)，可以避免火花。但是，由于 IGBT中反向二極管以及副繞組RT產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，在控制器300關(guān)閉副繞組RT的PWM信 號(hào)之后，也會(huì)有電流產(chǎn)生，造成單相感應(yīng)電機(jī)M的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的畸變。例如，單相感應(yīng)電機(jī)M 的主繞組上的電壓公式為t/b = /?、./+LS. 其中，Rs為主繞組電阻，I為主繞組電流，Ls為 主繞組電感Eb為主繞組的反電動(dòng)勢(shì)，副繞組RT和主繞組WT上的反電動(dòng)勢(shì)Ea和Eb的波形如 圖7所示，因此，在Ea小于零時(shí)，如果三相逆變器100的V相橋臂的上橋臂即第三IGBT103 打開，則副繞組RT上的電壓高于母線電壓，則將產(chǎn)生向上的續(xù)流，電流流向如圖8所示，同 樣地，在Ea大于零時(shí)，如果三相逆變器100的V相橋臂的下橋臂即第四IGBT104打開，則將 產(chǎn)生向下的續(xù)流。整個(gè)周期的續(xù)流電流波形如圖9所示。所以即使控制器300關(guān)掉副繞組 RT的PWM信號(hào)，仍然存在續(xù)流，影響旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以在關(guān)閉副繞組RT的調(diào)制PWM信號(hào)之后， 控制器300控制可控開關(guān)關(guān)斷，以避免副繞組RT產(chǎn)生的續(xù)流造成磁場(chǎng)的畸變。
[0058]控制器300以兩相正余弦PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)制時(shí)，如圖5所示，在第一扇區(qū)和第三扇 區(qū)的調(diào)制度都出現(xiàn)|sin0 | + |c〇S0 |，因此，在高于0.707調(diào)制度時(shí)，三相逆變器100無法輸 出期望的電壓值，因此控制器300還用于輸出單相SPWM信號(hào)以控制三相逆變器100的IGBT 的通斷以保證主繞組WT工作，換句話說，必須將兩相正余弦PWM信號(hào)切換為單相SPWM信號(hào) 進(jìn)行調(diào)制，控制器300輸出SPWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)制各個(gè)IGBT對(duì)應(yīng)的占空比如圖10所示，可以 看出，需要控制U相橋臂的IGBT處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)V相橋臂和W相橋臂的IGBT進(jìn)行單相控 制，例如在第一扇區(qū)時(shí)，控制器300輸出SPWM信號(hào)控制U相橋臂的IGBT關(guān)閉，V相橋臂的上 橋臂即第三IGBT103占空比為|c〇S0 |，下橋臂即第四IGBT的占空比為l-|c〇S0 |，并且W 相橋臂的上橋臂即第五IGBT處于常閉，下橋臂即第六IGBT106處于常開狀態(tài)，從而保證主 繞組WT上的電壓波形可以滿調(diào)制度輸出。
[0059] 綜上所述，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(jiǎn)化。另外控制器在單相感應(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，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，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。另外，如圖11所 示，圖11 (1)為受反電動(dòng)勢(shì)影響的電流波形，圖11 (2)為正常波形，其中，E為反電動(dòng)勢(shì)波形， I為電流波形。可以看出，以本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)速裝置進(jìn)行調(diào)制時(shí)，電流波形良好，幾乎不受 反電動(dòng)勢(shì)影響。
[0060] 基于上述調(diào)速裝置的結(jié)構(gòu)，下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的另一方面實(shí)施例的電 容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速方法進(jìn)行說明。其中，三相逆變器包括三個(gè)輸出端，單相感應(yīng) 電機(jī)的主繞組連接三個(gè)輸出端中的任意兩個(gè)輸出端之間，可控開關(guān)與單相感應(yīng)電機(jī)的副繞 組串聯(lián)，可控開關(guān)的一端與三個(gè)輸出端中除去連接主繞組的兩個(gè)輸出端后剩余的輸出端相 連，可控開關(guān)的另一端與副繞組的一端相連，副繞組的另一端與連接主繞組的兩個(gè)輸出端 中的任一輸出端相連。
[0061] 圖12為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速方法的流程 圖。如圖12所示的電容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)的調(diào)速方法包括以下步驟：
[0062]S1，檢測(cè)單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0063]S2,根據(jù)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)單 相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0064]例如，對(duì)于電容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)，其在啟動(dòng)時(shí)、或者正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)時(shí)扭矩變 化，例如單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于某個(gè)預(yù)設(shè)值時(shí)，可以控制可控開關(guān)閉合，同時(shí)通過調(diào)制信 號(hào)控制三相逆變器的輸出電壓，從而啟動(dòng)單相感應(yīng)電機(jī)的副繞組，調(diào)節(jié)副繞組和主繞組的 磁場(chǎng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)對(duì)單相感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)以及反轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，使得單相感 應(yīng)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，也就是說，也可以使得單相感應(yīng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)。另外，相較于相關(guān) 技術(shù)中電容啟動(dòng)式單相感應(yīng)電機(jī)的電路，本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)速方法，不需要啟動(dòng)電容，方法 簡(jiǎn)單，故障率降低。
[0065] 具體地，三相逆變器可以為電壓式的三相逆變橋，三相逆變器包括IGBT，在單相感 應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速時(shí)，控制可控開關(guān)接通，以及輸出PWM信號(hào)控制三相逆變器的 IGBT的通斷以使副繞組與主繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。例如，使能副繞組以PWM信號(hào)，控制可控開 關(guān)例如繼電器接通，單相感應(yīng)電機(jī)的主繞組和副繞組在空間上互差90度（電角度），當(dāng)以PWM信號(hào)調(diào)制三相逆變器的IGBT的通斷以及通斷時(shí)間即占空比，進(jìn)而主繞組和副繞組接入 例如正弦電壓時(shí)，基于磁場(chǎng)與電壓的積分關(guān)系，主繞組和副繞組可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而驅(qū) 動(dòng)單相感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行，同時(shí)通過控制輸入電壓對(duì)單相感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行方向也可以控制。 [0066] 但是，如果采用6個(gè)基本矢量的空間矢量調(diào)制信號(hào)對(duì)三相逆變器進(jìn)行控制，三相 逆變器輸出至主副繞組的電壓波形會(huì)產(chǎn)生畸變。為了減小畸變，輸出兩相正余弦PWM信號(hào) 控制三相逆變器的IGBT的通斷以使副繞組與主繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。具體地，兩相正余弦 PWM信號(hào)的占空比可以根據(jù)正副繞組的兩相正余弦電壓信號(hào)的期望值進(jìn)行設(shè)定，輸出的兩 相正余弦PWM信號(hào)對(duì)IGBT的占空比與兩繞組兩相電壓扇區(qū)的對(duì)照表如圖5所示，其中，主 副繞組的兩相電壓對(duì)應(yīng)的扇區(qū)如圖6所示，通過正余弦PWM調(diào)制使得主繞組和副繞組的電 壓波形更加平滑。
[0067] 進(jìn)而，在單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于或等于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速時(shí)，停止輸出PWM信號(hào)至調(diào)節(jié) 副繞組的磁場(chǎng)的IGBT，以及控制可控開關(guān)斷開。具體地，在單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于或等 于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速時(shí)，通過主繞組產(chǎn)生的脈振磁場(chǎng)即可驅(qū)動(dòng)單相感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行，則停止輸出PWM 信號(hào)以關(guān)閉副繞組。關(guān)閉副繞組的PWM信號(hào)之后，副繞組的電流會(huì)減小很多，在切斷可控 開關(guān)例如繼電器時(shí)，可以避免火花。但是，由于IGBT中反向二極管以及副繞組產(chǎn)生的反電 動(dòng)勢(shì)，在關(guān)閉副繞組的PWM信號(hào)之后，也會(huì)有電流產(chǎn)生，造成單相感應(yīng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的畸 變。例如，整個(gè)周期的續(xù)流電流波形如圖9所示。所以即使關(guān)閉副繞組的PWM信號(hào)，仍然存 在續(xù)流，影響旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以在關(guān)閉副繞組的調(diào)制PWM信號(hào)之后，控制可控開關(guān)關(guān)斷，以避 免副繞組產(chǎn)生的續(xù)流造成磁場(chǎng)的畸變。
[0068] 以兩相正余弦PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)制時(shí)，如圖5所示，在第一扇區(qū)和第三扇區(qū)的調(diào)制度 都出現(xiàn)|sin0 | + |c〇S0 |，因此，在高于0.707調(diào)制度時(shí)，三相逆變器無法輸出期望的電壓 值，因此需要輸出單相SPWM信號(hào)以控制三相逆變器的IGBT的通斷以保證主繞組工作，換句 話說，必須將兩相正余弦PWM信號(hào)切換為單相SPWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，輸出SPWM信號(hào)調(diào)制各個(gè) IGBT對(duì)應(yīng)的占空比如圖10所示，可以看出，需要控制U相橋臂的IGBT處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)V 相橋臂和W相橋臂的IGBT進(jìn)行單相控制，從而保證主繞組WT上的電壓波形可以滿調(diào)制度 輸出。
[0069] 概括地說，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，如圖13所示，本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)制方 法包括：
[0070]S100,判斷單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否小于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速。
[0071] 如果單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速，執(zhí)行步驟S200,否則執(zhí)行步驟S400。
[0072]S200,控制繼電器接通，輸出PWM使能。
[0073] 并執(zhí)行步驟S300。
[0074] S300,采用兩相正余弦PWM信號(hào)調(diào)制。
[0075]S400,關(guān)閉副繞組PWM信號(hào)。
[0076] S500，控制繼電器關(guān)斷以切除副繞組。
[0077]S600,采用單相SPWM信號(hào)調(diào)制。
[0078] 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(jiǎn)單。另外，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，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