专利名称：：一种抑制大功率交流电机谐波电流的方法
技术领域：
：本发明涉及的是一种抑制大功率交流电机谐波电流的方法，特别是涉及用于大功率吸尘器和电动工具等交流电机抑制谐波电流的方法。技术背景在交流吸尘器和电动工具中，广泛采用的功率调节方法是可控硅移相控制方法，这是一种非常经典的控制方法，它具有可靠性高、成本低和输出功率全量程连续可调等优点。但是，由于这种方法是通过对交流电的对称斩波，调节电机的供电电压，达到调节电机输出功率的目的，因此会产生一定量的谐波电流，奇次谐波电流尤其明显。经测试当电机额定功率小于1400W时，其谐波电流还较小能，还能符合EMC标准的要求；但当电机额定功率大于1400W时，其谐波电流中的奇次波电流就超出EMC标准的要求，针对上述情况，国内外多家公司都提出了各种抑制谐波电流的方法，其中主要的有德国KURZ公司的连续全波不对称移相控制(俗称两长两短)，抑制谐波电流的方法；意法(ST)半导体公司的在连续三个半波内，采用二个相等的小导通角结合一个大导通角进行互补的移相控制(俗称二长一短)，抑制谐波电流的方法,并提供有专用控制芯片；中国专利公开的专利号为"ZL03142104.0"、"低谐波交流电机控制器和控制方法"，它是采用过零触发结合移相控制的方法，来抑制谐波电流；中国专利公开的申请号为"200410069306.9"、"大功率吸尘器调速器"是采用双可控硅结合抽头电机分段移相控制的方法，来抑制谐波电流。以上几种方法都可使谐波达到EMC标准要求，并对大功率电机连续地控制电机功率输出。但是以上几个方法也各有欠缺，如申请号为"200410069306.9"、的大功率吸尘器调速器成本较高，电机制造工艺相对复杂，并且当电机额定功率大到1800W以上时，必须再增加可控硅和电机抽头数才能达到ECM标准要求；其它几家公司的方法存在着输出功率不稳定(电机抖动)的问题。专利号为"ZL03142104.0"、"低谐波交流电机控制器和控制方法"和ST公司的方法在电机额定功率大于1600W时电机抖动相当明显，KURZ公司的方法在电机额定功率大于1800W时电机抖动相当明显，所以这三种方法都会影响电机使用寿命。
发明内容本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种可抑制大功率交流电机谐波电流的方法，以实现在现有的双向可控硅移相控制技术基础上，结合单片微处理器与控制程序，以使大功率电机(最高2400W)的谐波电流值符合EMC标准规定的谐波电流值要求，并能稳定地控制电机输出功率的目的。为实现上述目的本发明所采取的技术方案是该抑制大功率交流电机谐波电流的方法，包括直流供电电路、波形整形电路、输出功率设定电路、单片微处理器和双向可控硅移相控制电路，在供给交流电机电压的一个接一个的连续半波中，通过用不同的移相角，使偶次谐波电流值小量增加，而奇次谐波电流大大减小，以谐波电流值不超过EMC标准为界。所述在双向可控硅移相控制时，可根据电机输出功率所需移相角，采用大、中、小三种不同的移相角，并且按三个移相角的平均值与所需移相角相等的方法，抑制交流电机工作所产生的奇次谐波电流值。本发明采用连续三个半波内，将移相角在给定的移相角参考值范围内采用不同的值进行移相控制的方法，只要对谐波电流超出EMC标准要求的电机输出功率段，采用对双向可控硅的导通角采用连续半波不对称控制，抑制电机所产生的谐波电流，使谐波电流值符合EMC标准要求，而其余部份仍采用传统的对称式移相控制方法。本发明只要增加很少的控制步骤，用移相控制的方法，就能使大功率电机(最高2400W)达到EMC标准规定的谐波电流要求，也就是说不用对普通电机作任何改动，本发明就可达到较经济利用资源的目的。图1本发明交流供电电压与时间的曲线图。图2控制电路的电原理框图。图3控制程序流程图。具体实施例方式经对现有传统的对称斩波式可控硅移相电路测试发现，当移相角在90度时谐波电流值最大，严重超出EMC标准要求，往小于90度或大于90度方向调移相角则谐波电流值会明显减小。因此，设想在移相角为90度的连续相连三个半波中使中间的移相角不变而前后两个移相角一个增大一个减小，保持平均功率不变，这样应能使谐波电流值大大减小而又能稳定地控制电机输出功率。经试验，偶次谐波电流值会小量增加，而奇次谐波电流则大大减小，说明此方法有效可行。如图1所示，从控制电路输出给电机的交流供电电压基本上是正弦波。控制电路在第一个半波时的移相角为S1，第二个半波的移相角为S2，第三个半波的移相角为S3，从图中可以看出Sl〈52〈S3，因此在第一个半波时输出的实际功率较大，第二半波时输出的实际功率较小，第三个半波时输出的实际功率最小。在实际应用中我们假设目标输出功率的移相角为70度(当然这个值可根按实际所需的输出功率设定为其它值)，那么第一个半波的移相角为30度，第二个半波的移相角为60度，第三个半波的移相角为120度，这样三个移相角和的平均值为70度。在一个接一个连续的半波中通过采用不同的移相角是基于上述已经提到的认知，在相邻半波中采用不同的移相角偶次谐波慢慢增加而奇次谐波会迅速下降，这完全适合电机的输出控制。总之在连续的半波中采用不同的移相角可使大功率交流电机谐波电流达到在EMC标准规定的谐波电流限定值内。图2给出了控制电路的电原理框图，整个电路由交流电源供电，经直流供电电路输出直流电，为电路提供工作所需的直流电源，波形整形电路将交流正弦波转换成方波，波形整形电路与单片微处理器的一输入口相联；输出功率设定电路用于设定所需的电机输出功率，输出功率设定电路与单片微处理器的输入口相联；单片微处理器的一个输出口、触发电路和双向可控硅依次串联。当单片微处理器检测到波形整形电路输出的电平发生变化时，按输出功率设定电路所设定的值，通过査表运算，由与触发电路相联的输出口输出控制触发脉冲，经触发电路控制双向可控硅通、断，以达到控制电机输出功率的目的。图3为控制程序的流程图，程序中预设有对应不同输出功率所需的三份半波的移相延迟时间数值表，整个控制程序首先是对单片微处理器的各输入或输出口、定时器等硬件按工作要求进行初始状态设置，以及对半波计数器等控制程序所用到的变量进行初始值的设置的初始化程序部份。初始化程序结束后控制程序进入到主程序部份，这部分是一个循环往复执行的循环程序。第一步单片微处理器从输出功率设定电路读入输出功率设定值，第二步单片微处理器检测波形整形电路的输出电平，如电平没有变化则继续检测，如变化说明交流电压已经过零，则半波计数器的值加l，第三步是判别半波计数器的值，也就是判断正弦波是处于哪一个半波状态，如半波计数器的值为1，则按输出功率值査第1半波数值表;如半波计数器的值为2，则按输出功率值査第2半波数值表；否则就认为是第三半波，这时首先将半波计数的值清为零，然后按输出功率值査第3半波数值表，第四步开单片微处理器内部的定时器，开始移相延迟时间延迟，第五步判断定时器的值是否与査表所得值相同，如不同则继续判断，如相同则说明移相延迟时间到，单片微处理器输出触发脉冲，触发双向可控硅导通，最后控制程序返回到主程序入口处循环往复执行。由此控制程序可以得到如图1所示的交流电压波形。采用本发明的方法所测得的交流电机最大谐波电流结果由下列附表所示测量所采用标准EN/IEC61000-3-2A14(2000)Shortcyclic—EquipmentclassA测量所用仪器EM-TestDPA500测量所用电压AC230V50Hz测量对象:宁波富佳实业有限公司所生产的FJ-133型真空吸尘器电机功率1600W<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1、一种抑制大功率交流电机谐波电流的方法，包括直流供电电路、波形整形电路、输出功率设定电路、单片微处理器和双向可控硅移相控制电路，其特征在于在供给交流电机电压的一个接一个的连续半波中，通过用不同的移相角，使偶次谐波电流值小量增加，而奇次谐波电流大大减小，以谐波电流值不超过EMC标准为界。2、根据权利要求1所述的抑制大功率交流电机谐波电流的方法，其特征在于所述的双向可控硅移相控制对于电机输出功率所需的移相角，采用大、中、小三种不同的移相角，并且按三个移相角的平均值与所需移相角相等的方法，抑制交流电机工作所产生的奇次谐波电流值。全文摘要一种抑制大功率交流电机谐波电流的方法，包括直流供电电路、波形整形电路、输出功率设定电路、单片微处理器和双向可控硅移相控制电路，在供给交流电机电压的一个接一个的连续半波中，通过用不同的移相角，使偶次谐波电流值小量增加，而奇次谐波电流大大减小，以谐波电流值不超过EMC标准为界；所述双向可控硅移相控制时，可根据电机输出功率所需移相角，采用大、中、小三种不同的移相角，并按三个移相角的平均值与所需移相角相等的方法，抑制交流电机工作所产生的奇次谐波电流值。本发明只要增加很少的控制步骤，用移相控制的方法，就能使大功率电机达到EMC标准规定的谐波电流要求，不用对普通电机作任何改动，就可达到较经济利用资源的目的。文档编号H02P27/02GK101119097SQ20071006980公开日2008年2月6日申请日期2007年6月29日优先权日2007年6月29日发明者宏徐,王跃旦申请人:王跃旦