专利名称：一种直流负载变功率调节的谐波抑制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及吸尘器及电动工具技术领域的功率控制器，尤其是一种直流负载变功率调节的谐波抑制装置。
背景技术：
据申请人了解，当采用先进的国际标准对现有吸尘器及电动工具进行检测时，普遍存在三次谐波超标问题，特别是功率超过1200W的吸尘器及电动工具。
检索发现，为了抑制谐波，美国专利US5955794提出了一种连接于交流电源的负载输出控制电路，该电路含有向负载提供交流电压的输出控制装置，该输出控制装置包括根据所需负载功耗预设参考导通角的相位控制电路，连接到相位控制电路的操控电路，该操控电路可以在预设导通角参考值左右相应增大或减小、从而改变全波导通角，以降低由于输出控制装置导致的交流电压谐波量。
此外，申请号为01217163.8的中国专利公开了一种吸尘器的功率控制装置，包括单片机MCU1、单相交流电的每半周起始点检测电路、中断信号发生电路、双向可控硅电路。据介绍，由于通过单相交流电的每半周起始点检测电路可以检测对交流电的每半波起始点并输入单片机，因此单片机可以控制其口线输出使双向可控制硅避开80度到130度这一范围的导通角，则产生的三次谐波很小，对电网的影响不大，并且也能够控制电机的功率从小到大变化。
然而，以上现有技术均未从相关电路的直流特性角度解决抑制谐波的问题，对直流负载并不适用。上述的美国专利技术成本高；国内专利技术会引起负载电机有较大的震动，而且只有八级调速，低速时干涉大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上现有技术存在的缺点，提出一种充分利用相关电路直流特性有效抑制三次谐波的直流负载变功率调节的谐波抑制装置。
本发明实现上述目的所采用的技术方案。本发明所述的这种直流负载变功率调节的谐波抑制装置，主要包括单片机MCU，用于对功率控制模块的α和β的导通角进行非对称的控制；单相交流电的过零检测电路，用于检测交流电的每半波过零点并将检测信号输入单片机MCU；功率控制模块，用于产生非对称缺角全波整流波，控制负载电机；调速电路，用于获得调速信号并输入单片机MCU；直流电源，用于给整个电路供电。单片机MCU的中断信号端INT0接单相交流电的过零检测电路的输出端，单片机MCU的中断信号端INT1接调速电路的输出端，单片机MCU的数据输出口P0端接功率控制模块的输入控制端G，功率控制模块的输出端接负载电机。非对称缺角全波整流波是由在1个周期内波形有两个半波α、β组成，α、β同一极性并且α与β的导通角不相等，即脉宽不相等。
本发明所述调速电路是由RW、C4组成电位器调速电路。
本发明所述直流电源是由R1、R2、D1、DW1、C2、C3组成。
本发明所述单相交流电的过零检测电路是由R3、R4组成。
本发明所述的功率控制模块由双向可控硅VT1，二极管D2、D3、D4、D5组成，单向交流电经双向可控硅VT1通过单片机MCU对双向可控硅VT1的控制端G进行导通角的控制，然后经由D2、D3、D4、D5组成的全桥整流电路，产生用于控制负载电机的非对称缺角全波整流波。
本发明所述的功率控制模块由单向可控硅VT2、VT3，二极管D6、D7、D8组成，单向交流电经VT2、VT3通过单片机MCU对VT2、VT3的控制端G进行导通角的控制，然后经由VT2、VT3、D6、D7、D8组成的半控全桥整流电路，产生用于控制负载电机的非对称缺角全波整流波本发明有益的效果同极性的两个半波α、β，在α与β的导通角不相等情况下，能有效抑制3次谐波的效果，通过对功率控制模块的α和β的导通角进行非对称的控制，来达到抑制3次谐波的目的。与国内专利技术相比，负载电机没有较大的震动，能实现64级的调速，并且低速时抑制效果明显；与美国的专利技术相比，性价比高。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的电路原理框图；
图2是本发明的电路原理图；图3是实施例1的功率输出控制电路模块的展开电路图；图4是实施例2的功率输出控制电路模块的展开电路图；图5是非对称缺角全波整流波的波形图；图6是非对称缺角全波整流波的波形分解图一；图7是非对称缺角全波整流波的波形分解图二；图8是α和β的导通角相同情况下的矢量图；图9是α和β的导通角不相同情况下的矢量图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述，实施例将帮助更好地理解本发明，但本发明并不仅仅局限于下述实施例。
实施例1本实施例的直流负载变功率调节的谐波抑制装置如图1、图2所示，这种直流负载变功率调节的谐波抑制装置，主要包括单片机MCU，用于对功率控制模块AP-01中α和β的导通角进行非对称的控制；单相交流电的过零检测电路由R3、R4组成，用于检测交流电的每半波过零点并将检测信号输入单片机MCU；功率控制模块，用于产生非对称缺角全波整流波，控制接吸尘器或电动工具的负载电机M；调速电路由RW、C4组成电位器调速电路，用于获得调速信号并输入单片机MCU；直流电源由R1、R2、D1、DW1、C2、C3组成，用于给整个电路供电。单片机MCU的中断信号端INT0接单相交流电的过零检测电路的输出端，单片机MCU的中断信号端INT1接调速电路的输出端，单片机MCU的数据输出口P0端接功率控制模块AP-01的输入控制端G，功率控制模块AP-01的输出端接负载电机M。非对称缺角全波整流波是由在1个周期内波形有两个半波α、β组成，α、β同一极性并且α与β的导通角不相等，即脉宽不相等。
本实施例的功率控制模块如图3所示，功率控制模块由双向可控硅VT1，二极管D2、D3、D4、D5组成，单向交流电经VT1通过MCU对VT1的控制端G进行导通角的控制，然后经由D2、D3、D4、D5组成的全桥整流电路，产生非对称缺角全波整流波，控制吸尘器或电动工具的负载电机M。
工作原理
一、波形命名非对称缺角全波整流波。
二、波形说明(如图5所示)1、在1个周期内波形有两个半波α、β组成，并且α与β的导通角不相等，即脉宽不相等。
2、两个波形为同一极性。
三、直流负载变功率调节的谐波抑制方案的原理1、图5可以等效成图6、图7的叠加，图5作用效果等效于图6、图7分别作用的叠加。
2、图6的作用用傅里叶展开f(ωt)=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+ψk)]]>Ψk与α线性相关，Ψk等效于α。
图7的作用用傅里叶展开f,(ωt)=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+ψk)]]>Ψk与β线性相关，Ψk等效于β。
如果α＝π+β即α与β的导通角相等，则 =A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+α)+A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β)]]>=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+π+β)+A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β)]]>=2(A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β))]]>=2f(ωt),]]>对于任意基次谐波分量为绝对值的和，矢量图如图8所示。
如果α＝π+β+ΔΨk即α与β的导通角不相等，则
=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+α)+A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β)]]>=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+π+β+Δψk)+A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β)]]>=A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β+Δψk)+A0+ΣK=1∞AkmSin(Kωt+β)]]>矢量图如图9所示。
由图8与图9可知f’总(ωt)＜f(ωt)+f’(ωt)即 f’总(ωt)＜f总(ωt)所以当α与β导通角不相等时基次谐波分量比当α与β导通角相等时基次谐波分量小，也就是3次谐波有效抑制在一定范围内。
实施例2本实施例的基本构成与实施例1相同，不同的是功率控制模块如图4所示，功率控制模块由单向可控硅VT2、VT3，二极管D6、D7、D8组成，单向交流电经VT2、VT3通过MCU对VT2、VT3的控制端G进行导通角的控制，然后经由VT2、VT3、D6、D7、D8组成的半控全桥整流电路，产生非对称缺角全波整流波，控制吸尘器或电动工具的负载电机M。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种直流负载变功率调节的谐波抑制装置，其特征在于1.1)、该装置主要包括单片机MCU，用于对功率控制模块中α和β的导通角进行非对称的控制；单相交流电的过零检测电路，用于检测交流电的每半波过零点并将检测信号输入单片机MCU；功率控制模块，用于产生非对称缺角全波整流波，控制负载电机；调速电路，用于获得调速信号并输入单片机MCU；直流电源，用于给整个电路供电；1.2)、单片机MCU的中断信号端INT0接单相交流电的过零检测电路的输出端，单片机MCU的中断信号端INT1接调速电路的输出端，单片机MCU的数据输出口P0端接功率控制模块的输入控制端G，功率控制模块的输出端接负载电机；1.3)、非对称缺角全波整流波是由在1个周期内波形有两个半波α、β组成，α、β同一极性并且α与β的导通角不相等，即脉宽不相等。
2.根据权利要求1所述直流负载变功率调节的谐波抑制装置，其特征在于所述调速电路是由RW、C4组成电位器调速电路。
3.根据权利要求1所述直流负载变功率调节的谐波抑制装置，其特征在于所述直流电源是由R1、R2、D1、DW1、C2、C3组成。
4.根据权利要求1所述直流负载变功率调节的谐波抑制装置，其特征在于所述单相交流电的过零检测电路是由R3、R4组成。
5.根据权利要求1所述直流负载变功率调节的谐波抑制装置，其特征在于所述的功率控制模块由双向可控硅VT1，二极管D2、D3、D4、D5组成，单向交流电经双向可控硅VT1通过单片机MCU对双向可控硅VT1的控制端G进行导通角的控制，然后经由D2、D3、D4、D5组成的全桥整流电路，产生用于控制负载电机的非对称缺角全波整流波。
6.根据权利要求1所述直流负载变功率调节的谐波抑制装置，其特征在于所述的功率控制模块由单向可控硅VT2、VT3，二极管D6、D7、D8组成，单向交流电经VT2、VT3通过单片机MCU对VT2、VT3的控制端G进行导通角的控制，然后经由VT2、VT3、D6、D7、D8组成的半控全桥整流电路，产生用于控制负载电机的非对称缺角全波整流波。
全文摘要
本发明涉及一种直流负载变功率调节的谐波抑制装置，主要包括单片机、单相交流电的过零检测电路、功率控制模块、调速电路和直流电源，单片机的中断信号端INT0接单相交流电的过零检测电路的输出端，单片机的中断信号端INT1接调速电路的输出端，单片机的数据输出口P0端接功率控制模块的输入控制端G，功率控制模块的输出端接负载电机。非对称缺角全波整流波是由在1个周期内波形有两个半波α、β组成，α、β同一极性并且α与β的导通角不相等。本发明有益的效果通过对功率控制模块的α和β的导通角进行非对称的控制，来达到抑制3次谐波的目的，负载电机没有较大的震动，能实现64级的调速，并且低速时抑制效果明显。
文档编号H02P25/14GK1980021SQ200610154509
公开日2007年6月13日 申请日期2006年11月3日 优先权日2006年11月3日
发明者朱鸣 申请人:朱鸣