专利名称：交流电动机控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交流电动机控制电路，更具体地涉及一种通过接通率控制的交流电动机控制电路，它不使用微电脑，而是可以用脉冲宽度调制(PWM)信号控制交流电动机，所述信号是经一个比较器按照电压值的变化引起的交流电源的零值交越周期简单地调制脉冲宽度产生的，因此可以自由地控制交流电动机而与供电电压的频率变化或者外部噪音无关。
交流电动机通常用靠电机的接通率移动继电器触点的方法，通过把其速度调节到两或三个速度值进行控制。还有，为了自由地控制交流电动机，需要一种交流相位控制电路，从而使电路更加复杂，增加了构成电路的原始成本并且减少了其应用。
另一方面，利用微机的PWM方法在调节到两个或三个大小时可补偿电机的精确调速。
图1为一个电路图，示出常规脉冲调宽方法的交流电动机控制电路的结构。
如图1所示，交流电动机控制电路含有一个相位信号发生部分20，用于检测交流电源的零值交越相位；一个微电脑5，用于通过输入交流电动机60的(每分钟)转速值(RPM)和相位信号发生部分20的输出值以产生脉冲宽度调制信号；和一个驱动部分50，用于按照来自微电脑5的脉冲宽度调制信号连接或者断开驱动部分50处的交流电源供电。
但是，在上述的使用蕴含在微电脑中的脉冲宽度调制作用的方法有一个缺点，尽管使用方便但是如果交流电源的频度有变化控制交流时机可能困难，而且应当进行补偿以按照频率波动初始化交流电源的相位。此外，不能共同地调节交流电源的频率，从而需要一个专门的程序控制交流电动机，在使用方便性上造成问题。
另一方面，用把外部相位输入到微电脑5以按照电源的频率变化进行调整的程序产生脉冲宽度调制信号的方法中还有一个问题，即使在把相位划分为8个比特时可以控制达256阶，在设计程序上可有大量的麻烦，而且，带有间断，电路可能在程序中较大并且可以严重地受外部噪音的影响。
本发明旨在解决上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种电动机的交流电动机控制电路，它不使用微电脑，而是可以用经一个比较器按照电压值的变化引起的交流电源的零点交越周期，简单地调制脉冲宽度产生的脉冲宽度调制(PWM)信号，来控制交流电动机，因此可以自由地控制交流电动机而与供电电压的频率变化或者外部噪音水平无关。
为了达到本发明的上述目的，提供一种电动机的交流电动机控制电路，含有一个D/A(数/模)转换部分，用于把交流电动机的RPM值转换成电压值；一个相位信号发生部分，用于检测交流电源的零值交越点；一个锯齿波发生部分，用于把相位信号发生部分的输出信号转换成锯齿波；一个比较部分，用于在D/A转换部分和锯齿波发生部分之间进行比较；及一个驱动部分，用于根据比较部分的输出信号通过连接或者断开交流电源来控制交流电动机的速度。
此时，从D/A转换部分输出的与交流电动机的RPM值相关的电压值与按照交流电源的相位形成的锯齿波进行比较。结果，交流电动机由驱动部分控制到一个宽度，此宽度由电压的变化值达到与锯齿波的上升斜面的某点相等时确定。
根据本发明的另一个实施例，提供另一种交流电动机控制电路，含有一个电压值设定部分，通过自由地改变用于控制交流电动机的电压值设定交流电机的速度；一个相位信号发生部分，用于检测交流电源的零值交越点；一个锯齿波发生部分，用于把相位信号发生部分的输出信号转换成锯齿波；一个比较部分，用于在电压值设定部分和锯齿波发生部分之间进行比较；及一个驱动部分，用于根据比较部分的输出信号通过连接或者断开交流电源来控制交流电动机的速度。
此时，从电压值设定部分输出的电压值与按照交流电源的相位形成的锯齿波进行比较。结果，交流电动机由驱动部分控制到一个宽度，此宽度由电压的变化值达到与锯齿波的上升斜面的某点相等时确定。
为进一步理解本发明的性质和目的，应当结合附图参阅下面的详细说明，其中图1为在先脉冲宽度调制方法的交流电动机控制电路结构的电路图；图2为本发明PWM方法的一个实施例的交流电动机控制电路的电路图；图3示出本发明的一个实施例的比较部分的输出信号的产生；图4为图表，示出本发明的一个实施例的驱动部分的输出信号的产生；
图5为本发明的另一个实施例的电动机电动机控制电路的电路图；而图6示出本发明的一个实施例的比较部分的输出信号的产生。
从以下参照附图对优选实施例的详细说明，会了解本发明的目的和各个方面，附图不能限制权利要求书的范围，而只是描述本发明的特定方面。
在全部附图中应当注意到，同样的标号和符号用于标称相同或者等效物或者部分，以简化图解和说明，其详细说明应加以忽略。
图2为本发明PWM方法的一个实施例的电动机控制电路的电路图。
如图2所示，电动机的交流电动机控制电路，含有一个D/A(数/模)转换部分10，用于把交流电动机60的RPM(每分钟转数)值转换成电压高低的值；一个相位信号发生部分20，用于检测交流电源的零值交越点的相位；一个锯齿波发生部分30，用于把相位信号发生部分的输出信号转换成锯齿波；一个比较部分40，用于在D/A转换部分10和锯齿波发生部分30之间进行比较；及一个驱动部分50，用于根据比较部分40的输出信号通过连接或者断开交流电源来控制交流电动机的速度。
此时，图2中所示的符号Ⅰ到Ⅳ表示输出信号的波形。符号Ⅰ表示锯齿波发生部分30的输出信号的波形，是在A点处的信号波形。符号Ⅱ表示锯齿波发生部分30的输出信号的波形，是在B点处的信号波形。符号Ⅲ表示D/A转换部分10输出信号的波形，是在C点处的信号波形。符号Ⅳ表示比较部分40输出信号的波形，是在D点处的信号波形。符号Ⅴ表示向交流电动机60供电的交流电源的波形，是在E点处的信号波形。
根据本发明的实施例，交流电动机60从D/A转换部分10以数字波形输入的RPM值通过第一电阻或者第二电阻R1、R2和第一电容C1整流以产生一个平均电压值，然后输出一个以Ⅲ标识的信号波形。
而且，零值交越点经一个桥式电路检测在从相位信号产生部分20到交流电动机60供电的交流电源的相位处，从而产生一个以Ⅰ标识的信号波形。
此时，标识为Ⅰ的信号波形输入到锯齿波产生部分30，并且经过一个反相器INV反相。反相了信号通过第二电容C2充电或者放电，从而产生一个标识为Ⅱ的波形。
从D/A转换部分10输出的信号和锯齿波产生部分30输出的信号由比较部分40的运算放大器42对它们的电压进行比较然后确定脉冲宽度，从而输出一个标识为Ⅳ的脉冲调宽信号。
图3表示本发明的一个实施例的比较部分的输出信号的产生。
比较部分40由一个运算放大器42构成，此放大器连接成把锯齿波产生部分30的输出信号输入到负端(-)，把D/A转换部分10的输出信号输入到正端(+)，而缓冲器44用于稳定地传输运算放大器42的输出信号。
因此，如图3所示，如果D/A转换部分10的输出电平设定在“a”值，输出信号的相位在与锯齿波的上升斜面接触的标准点反相，并且运算放大器42的输出信号以确定的脉冲宽度输出，经缓冲器44传输，从而输出一个标识为Ⅰ的脉冲宽度的波形。然而，如果D/A转换部分10的输出信号值设定得较低在“b”点，换言之，如果因为交流电动机60的RPM值较低而平均电压值下降，运算放大器42的超时时段较长的输出信号经缓冲器44传输，从而输出标识有Ⅱ的脉冲宽度的波形。
这样的PWM信号输入到驱动部分50，驱动部分50用此信号作为控制信号，利用光电三端双向可控硅元件55断开交流电源的高电压，从而交流电不再供给交流电动机60。在用图2中标为Ⅳ的脉冲宽度调制信号控制时，光电三端双向可控硅元件55在高电位电平关断交流电源，而在其低电平接通交流电源。
图4为一个图表，示出本发明的一个实施例的驱动部分的输出信号的产生；标识为Ⅰ的信号波形通过比较部分40输出时，光电三端双向可控硅元件55在高电位电平关断交流电源以停止交流电源向交流电动机60供电。然而，当它反转成低电位电平时，光电三端双向可控硅元件55接通交流电源，以使交流电源能够向交流电动机60供电，从而显示正常的波形。结果，从Ⅱ可知，在高电位电平电源被停止供电一个Ⅰ中的ΔT`的时间。另外当在Ⅰ处反转成低电位电平时，可以在Ⅱ的图表上显示在供电来开动交流电动机60。
结果，交流电动机60的旋转可以按照从比较部分40输出的脉冲宽度调制信号的脉冲宽度的通断电周期精确地控制。
在另一方面，为了自由地控制交流电动机60，交流电动机60的速度通过控制经过可变电阻VR的电压值自由地调节。
图5为本发明的另一个实施例的用脉冲宽度调制方法的交流电动机控制电路的结构。
如图5所示的电动机的交流电动机控制电路，含有一个电压值设定部分70，用于通过自由地改变用于控制交流电动机60的电压值来设定交流电动机60的速度；一个相位信号发生部分20，用于检测交流电源的零值交越点的相位；一个锯齿波发生部分30，用于把相位信号发生部分的输出信号转换成锯齿波；一个比较部分40，用于在电压值设定部分70和锯齿波发生部分30之间进行比较；及一个驱动部分50，用于根据比较部分40的输出信号通过连接或者断开交流电源来控制交流电动机的速度。
此时，图5中所示的符号Ⅰ到Ⅳ表示输出信号的波形。符号Ⅰ表示电压值设定部分70的输出信号的波形，是在A点处的信号波形。符号Ⅱ表示锯齿波发生部分30的输出信号的波形，是在B点处的信号波形。符号Ⅲ表示D/A转换部分10输出信号的波形，是在C点处的信号波形。符号Ⅳ表示比较部分40输出信号的波形，是在D点处的信号波形。符号Ⅴ表示向交流电动机60供电的交流电源的波形，是在E点处的信号波形。
根据本发明的上述实施例，通过自由设定电压值来设定部分70中的可变电阻VR输出的电压值，可以输出一个以Ⅲ标识的信号波形。
而且，零值交越点经一个桥式电路检测在从相位信号产生部分20到交流电动机60供电的交流电源的相位处，从而产生一个以Ⅰ标识的信号波形。
此时，标识为Ⅰ的信号波形输入到锯齿波产生部分30，并且经过一个反相器INV反相。反相了信号通过第二电容C2充电或者放电，从而产生一个标识为Ⅱ的波形。
从D/A转换部分10输出的信号和锯齿波产生部分30输出的信号由比较部分40的运算放大器42对它们的电压进行比较然后确定脉冲宽度，从而输出一个标识为Ⅳ的脉冲调宽信号。
图6示出发明的另一个实施例的比较部分的输出信号的产生。
比较部分40由一个运算放大器42构成，此放大器连接成把锯齿波产生部分30的输出信号输入到负端(-)，电压值设定部分70输出信号输入到正端(+)，而缓冲器44用于稳定地传输运算放大器42的输出信号。
因此，如图6所示，电压值设定部分70的输出电平设定在“c”值，输出信号的相位在与锯齿波的上升斜面接触的标准点反相，并且运算放大器42的输出信号以确定的脉冲宽度输出，经缓冲器44传输，从而输出一个标识为Ⅰ的脉冲宽度的波形。然而，如果电压值设定部分70输出信号值设定得较低在“d”点，运算放大器42的超时时段较长的输出信号经缓冲器44传输，从而输出标识有Ⅱ的脉冲宽度的波形。
这样的脉冲调宽信号输入到驱动部分50，驱动部分50用此信号作为控制信号，利用光电三端双向可控硅元件55断开交流电源的高电压，从而交流电不再供给交流电动机60。在用图5中标识以Ⅳ的脉冲宽度调制信号控制时，光电三端双向可控硅元件55在高电位电平关断交流电源，而在其低电平接通交流电源。
因此，自由地控制电压值设定部分70的输出电压值以进一步自由控制交流电动机60。
如上所述，本发明的交流电动机的控制电路有一个优点，在于交流电动机控制电路不使用微电脑，但是可以用经一个简单的比较电路产生的脉冲宽度调制信号控制交流电动机，从而，自由地控制交流电动机而与供电电压的频率变化或者外部噪音水平无关。
另外本发明的电动机的交流电动机电路还有另一个优点，它在于不使用微电脑，从而减少了设计微电脑的程序所用的时间和成本。
另一方面，如果自由地控制输入到比较电路的电压值，就可能控制交流电动机的各种速度波动。
权利要求
1．一种交流电动机控制电路，含有一个D/A(数/模)转换部分，用于把交流电动机的RPM值转换成电压值；一个相位信号发生部分，用于检测交流电源的零值交越点的相位；一个锯齿波发生部分，用于把相位信号发生部分的输出信号转换成锯齿波；一个比较部分，用于在D/A转换部分输出信号和锯齿波发生部分的输出信号之间进行比较；及一个驱动部分，用于根据比较部分的输出信号通过连接或者断开交流电源来控制交流电动机的速度。
2．根据权利要求1的电路，其特征在于，所述D/A转换部分包括一个用电阻和一个电容构成的整流电路。
3．根据权利要求1的电路，其特征在于，所述比较部分含有一个放大器，它连接成把锯齿波产生部分的输出信号输入到负端(-)，把D/A转换部分的输出信号输入到正端(+)；和一个缓冲器，用于稳定地传输运算放大器的输出信号。
4．根据权利要求1的电路，其特征在于，所述驱动部分用一个光耦三端双向可控硅元件构成，用于停止电压的高电平供电。
5．一种交流电动机控制电路，含有一个电压值设定部分，用于通过自由地改变电压值来设定交流电动机的速度；一个相位信号发生部分，用于检测交流电源的零值交越点的相位；一个锯齿波发生部分，用于把相位信号发生部分的输出信号转换成锯齿波；一个比较部分，用于在D/A转换部分的输出信号和锯齿波发生部分的输出信号之间进行比较；及一个驱动部分，用于根据比较部分的输出信号通过连接或者断开交流电源来控制交流电动机的速度。
6．根据权利要求5的电路，其特征在于，所述电压值设定部分用一个连接在电源端和接地端之间的可变电阻构成。
7．根据权利要求5的电路，其特征在于，所述比较部分的构成含有一个放大器，它连接成把锯齿波产生部分的输出信号输入到负端(-)，电压值设定部分的输出信号输入到正端(+)；和一个缓冲器，用于稳定地传输运算放大器的输出信号。
8．根据权利要求1的电路，其特征在于，所述驱动部分用一个光耦三端双向可控硅元件构成，用于停止电压的高电平供电。
全文摘要
一种交流电动机控制电路,含有:一个D/A(数/模)转换部分,用于把交流电动机的RPM值转换成电压值;一个相位信号发生部分,用于检测交流电源的零值交越点;一个锯齿波发生部分,用于把相位信号发生部分的输出信号转换成锯齿波;一个比较部分,用于在D/A转换部分和锯齿波发生部分之间进行比较;及一个驱动部分,用于根据比较部分的输出信号通过连接或者断开交流电源来控制交流电动机的速度。
文档编号H02P27/08GK1297281SQ0013221
公开日2001年5月30日 申请日期2000年11月9日 优先权日1999年11月19日
发明者申演澈, 姜秉熙 申请人:庆东锅炉株式会社