专利名称：具有正的对负载输出特性的风扇驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有正的对负载输出(output-to-load)特性的风扇驱动电路，尤其涉及一种相对于风扇负载呈现正输出特性的驱动电路。更具体地说，本发明涉及这样一种风扇驱动电路，其具有正的对负载输出特性，用以允许从在相同通风口中使用的多个换气扇或用于通风/排气管的风扇(在其中负载是改变的)排出恒定量的空气。
背景技术：
用于驱动商业风扇的传统电路通常被设计成在特定的条件下采用感应电机以恒定的速度驱动风扇。因此，如果满足某个条件(例如，温度较高或湿度较大)，就会向安装有风扇的感应电机施加电功率，以使得感应电机转动从而进行通风。
一般而言，在采用两相或三相感应电机的情况下，可以通过利用电容或改变安装于感应电机中的磁路而使感应电机转动。
此时，在外部电源具有恒定频率和电压的情况下，其呈现负的对负载输出特性。因此，如果排出口的负载压力增大，施加在风扇上的负载也会增大。因此，施加到电机上的转矩也会增大，转子的转速从而减小。这样，排出的空气量相应地减小，进行通风的空气量也就减小了。
在不采用任何措施克服上述现象的情况下，可以生产廉价的通风系统，相反，通过包括增加有用于压力测量的反馈控制电路的换气扇控制电路，而实现的价格高的通风系统(公开号为US2001/0033147的美国专利申请)可以解决上述问题。
这里，根据价格高的通风系统(公开号为US2001/0033147的美国专利申请)所采用的传统方法，将直流(DC)电压用作控制3相感应电机的电功率，并通过脉宽调制(PWM)生成期望的电压波形而使感应电机转动。此时，通过测量DC连路电流(link current)而得到施加到风扇上的负载量，从而控制感应电机以增加其转速，以便排出恒定量的空气。
然而，在如上所述的传统的通风系统采用测量排出口中的空气压力、或测量相电流或DC连路电流的方法情况下，由于采用了用于测量空气压力的压力传感器或用于处理来自压力传感器的信号并生成用于控制电机的指令的微处理器，系统的总体成本必然会增加。因此，存在的问题在于传统的方法并不适用于家用的通风系统或用于办公室的小容量、低价格的通风系统。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题。本发明的目的在于提高一种具有正的对负载输出特性的风扇驱动电路，所述电路利用在相同通风口中使用的多个换气扇或用于通风/排气管的风扇(其中负载是改变的)，通过改变所述驱动电路的负载条件而增大或减小感应电机的转速，从而使得甚至是在通风/排气管中的负载改变时也无需采用任何其他的昂贵装置，就能够排出恒定量的空气。
根据本发明的一个方面，提供了一种具有正的对负载输出特性的风扇驱动电路，可包括三相感应电机，用于驱动风扇；功率单元，用于为所述三相感应电机提供电功率；电容C2，与所述三相感应电机连接，用于产生两相之间的相位差；以及阻抗单元，与所述三相感应电机串联，用于即便是在施加到所述风扇的负载改变时也能够产生恒定量的排放空气。
图1是根据本发明的一个实施方案的具有正的对负载输出特性的风扇驱动电路的电路图；图2是示出了根据本发明的一个实施方案的具有正的对负载输出特性的风扇驱动电路的负载曲线和工作点(operating point)的曲线图；以及图3是根据本发明的另一个实施方案的具有正的对负载输出特性的风扇驱动电路的电路图。
具体实施例方式
以下将参照附图对本发明的优选实施方案进行详细描述。
图1是根据本发明的具有正的对负载输出特性的风扇驱动电路的电路图。该风扇驱动电路包括用于驱动风扇10的3相感应电机20，用于为3相感应电机20提供电功率的功率单元30，与3相感应电机20相连以生成两个相位之间相位差的电容器C2，以及与3相感应电机20串联从而使得即便是在风扇10上施加的负载改变时也可以保持排风量恒定的阻抗单元50。
图2是示出了根据本发明的具有正的对负载输出特性的风扇驱动电路的负载曲线和工作点的曲线图。在图2中示出了当根据在风扇上施加的负载在3相感应电机20上施加电压A和B时，根据负载曲线K而分别位于低电压A和高电压B上的工作点100和200。
图3是根据本发明的另一个实施方案的具有正的对负载输出特性的风扇驱动电路的电路图。在该风扇驱动电路中，电阻器R2 60与阻抗单元50串联，开关70与电阻器R2 60并联以中断沿着电阻器R2流动的电流。
以下将参照图1至图3说明本发明的工作和优点。
为了使得安装有风扇10(其作为3相感应电机20的负载)的通风系统产生正的对负载输出特性曲线，在包括有电容器的3相感应电机20的传统驱动电路中增加阻抗单元50，阻抗单元50包括电容器C1 51和电阻器R1 52以作为串联负载。因此，归因于在包括电容器C2 40的3相感应电机20与作为与其串联的负载的阻抗单元50之间的交流电压(具有恒定的振幅和频率)的电压分配，在3相感应电机20上施加了振幅恒定的交流电压。
此时，风扇驱动电路在依赖于图2中示出的特性曲线的扭矩和转动速度的平衡点上工作。在图2中，曲线“K”是风扇的负载曲线，曲线“A”是当施加低电压时3相感应电机20的输出特性曲线，而曲线“B”是当施加高电压时电机的输出特性曲线。
以下将参照图2详细描述工作原理。当3相感应电机20以恒定的频率在工作点100上转动时，如果风扇的负载增加，则3相感应电机20中的转差率(slip)将会增加。因此，3相感应电机20的等效阻抗降低，从而使得电流增加。
此时，由于生成的转矩与电流的平方成正比，因此电机的转速快速增加，因此3相感应电机20的等效阻抗再次增加。因此，根据串联的恒定负载分配的电压也随之增加(见曲线“B”)，这样电机在新的工作点200旋转。
即，在图2所示的电机和风扇的负载特性下，当风扇的负载增加时，所施加的电压增加。因此，电机在电机转速较高的工作点上处于稳定状态。
另一方面，如果风扇的负载减小，等效阻抗将会立即增加，同时电流降低。因此，转速快速降低，同时等效阻抗也降低，并且在3相感应电机20上随后施加较低的电压(见曲线“A”)。由此电机在新的工作点100稳定工作。
也就是说，施加到风扇上的负载不断变化，并且还可以将工作点保持在最大速度-转矩(speed-to-torque)工作点和最小速度-转矩工作点之间。
同时，由于在风扇驱动电路中增加了彼此并联的开关70和电阻器R2 60(如图3所示)，因此负载中的串联电阻可以增加，并因此将3相感应电机20保持在较低的转速。此时，如果通过启动开关70而切断流入电阻器R2 60的电流，则分配到3相感应电机20上的电压将快速增加，从而使得风扇10的转速快速增加。这可以作为本发明的另一工业应用性根据如上所述构建的本发明的优点在于，即使在使用对于较高和较低楼层具有公共排风口的通风系统的场所(例如公寓式建筑)、或者加载到排风扇上的负载改变的场所(例如在多个排风扇使用一个通风口的情况)中，也可以使得排风量基本保持恒定，而无需使用昂贵的控制设备。
附图中主要部件的标号10风扇203相感应电机30功率单元40电容器C250阻抗单元51电容器C152电阻器R160电阻器R270开关
权利要求
1.一种具有正的对负载输出特性的风扇驱动电路，包括三相感应电机，用于驱动风扇；功率单元，用于为所述三相感应电机提供功率；电容C2，与所述三相感应电机连接，用于产生两相之间的相位差；以及阻抗单元，与所述三相感应电机串联，用于即便是在施加到所述风扇的负载改变时也能够产生恒定量的排放空气。
2.如权利要求1所述的风扇驱动电路，其中，所述阻抗单元包括电容C1以及与电容C1并联连接的电阻R1。
3.如权利要求1所述的风扇驱动电路，进一步包括与所述阻抗单元串联的电阻R2以及与所述电阻R2并联的开关，从而隔断沿电阻R2流动的电流。
全文摘要
本发明涉及一种具有正的对负载输出(output－to－load)特性的风扇驱动电路，尤其涉及一种相对于风扇负载呈现正输出特性的驱动电路。根据本发明的具有正的对负载输出特性的风扇驱动电路包括用于驱动风扇的3相感应电机(20)；用于为所述3相感应电机(20)提供功率的功率单元；与所述3相感应电机连接，用于产生两相之间的相位差的电容C2(40)；以及阻抗单元(50)，与所述3相感应电机串联，用于即便是在施加到所述风扇的负载改变时也能够产生恒定量的排放空气。
文档编号H02P1/44GK1906844SQ200580001957
公开日2007年1月31日 申请日期2005年1月4日 优先权日2004年1月5日
发明者文炯台 申请人:万托皮亚株式会社