专利名称：单相交流电机的启动电路及启动方法
技术领域：
本发明涉及单相交流电机的启动电路及启动方法。
背景技术：
单相交流电动机由于其结构简单，强度好和高性能而被广泛使用于冰箱，冷冻机，空调，洗衣机，干衣机，电扇，泵等家庭器具或工业应用.单相交流电动机都不能自启动，常 用启动方法分为分相式，电容式和罩极式等类型。在电动机启动阶段，主绕组和启动绕组同 时工作，当转速达到同步转速的70-85%时，需要切断启动绕组由主绕组独立工作。为了实 现该功能，单相交流电动机设置了机械离心开关，但由于机械离心开关有机械触点，开关通 断时产生电弧火花，使离心开关使用寿命变短，可靠性降低；同时机械离心开关必须安装在 电动机内部，增加了电动机的体积和材料成本。为了解决上述问题出现了一种电子启动电路来代替机械离心开关，电子启动电路 相当于一个电子开关，它工作时没有产生电弧火，比较可靠、寿命较长、电路结构简单，成本 低、体积小。目前的电子启动电路功能还不完善，不能很好适合单相交流电动机实际工作。如 图1所示，单相电动机的启动电流与转速的关系图，电机工作分为三个阶段AB曲线的启动阶段，从A点开始，电流i最大，转速S最低，沿着曲线到B点过程 中，电流i开始减少，转速S开始增大，电子开关始终闭合，启动绕组一直工作；BC曲线是正常工作阶段，当到达B点的临界点时，电子开关断开的临界转速Sl出 现，电流ii足够小，电子开关断开，启动绕组停止工作，由主绕组独立工作随着工作负载的 增加，导致电机主绕组的电流开始增大，转速开始降低；CB曲线是重新闭合启动阶段，当到达C点的临界点时，电子开关闭合的临界转速 S2出现，电流i2足够大，电子开关重新闭合，启动绕组开始工作，从C点开始，电流i2最大， 转速S2最低，沿着曲线到B点过程中，电流i开始减少，转速S开始增大，电子开关始终闭
合，启动绕组一直工作。从以上的分析可知，BC曲线是正常工作阶段和CB曲线是重新闭合启动阶形成滞 环回路，目前针对滞环回路的控制电路或者控制方法存在控制成本高、结构复杂、可靠性 差等特点。
发明内容
本发明的目的提供了一种结构简单、成本低、工作可靠的单相交流电机的启动电路。本发明的单相交流电机的启动电路是通过以下的技术方案实现的单相交流电机的启动电路，包括检测电路、整流电路、触发电路和电子开关，其中 检测电路与电机主绕组串联在一起，电子开关与电机启动绕组串联在一起，检测电路将电 机主绕组电流参数转换成检测信号，该检测信号经过整流电路处理送到触发电路的输入端，触发电路根据该检测信号控制电子开关的开闭，从而控制电机启动绕组的通电或者断 电，触发电路是一滞环比较电路。上述所述的滞环比较电路还连接有光电耦合电路，并通过光电耦合电路驱动电子 开关的开闭。上述所述的电子开关是双向可控硅。
本发明的另一个目的提供了单相交流电机的启动方法，它简单实用、容易实现、使 单相交流电机工作更可靠。本发明的单相交流电机的启动方法是通过以下的技术方案实现的单相交流电机的启动方法，利用检测电路检测出电机主绕组的工作电流i并转换 成电压信号U输入到滞环比较电路的一个输入脚，滞环比较电路的另一个输入脚以电子开 关断开时临界转速Sl对应电压值Ul和电子开关重新闭合时临界转速S2对应电压值U2作 为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制 处于滞环控制的工作状态。上述所述的的不同阶段是指A)启动阶段转速从零开始上升，滞环比较电路以 电压值Ul作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值Ul，滞环比较电路控制电子开 关始终闭合，启动绕组一直工作；B)正常工作阶段当转速上升到大于或者等于电子开关 断开时临界转速Sl时，电子开关断开，滞环比较电路开始以电压值U2作为比较基准，输入 的电压信号U始终小于电压值U2，滞环比较电路控制电子开关始终断开，启动绕组停止工 作；C)重新闭合启动阶段随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或者等于 电子开关重新闭合时临界转速S2时，滞环比较电路控制电子开关闭合，滞环比较电路又以 电压值Ul作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值Ul，滞环比较电路控制电子开 关始终闭合，启动绕组得电工作。单相交流电机的启动方法，利用检测电路检测出电机主绕组的工作电流i并转换 成电压信号U输入到微处理器单元的一个输入端，微处理器单元以电子开关断开时临界转 速Sl对应电压值Ul和电子开关重新闭合时临界转速S2对应的电压值U2作为比较基准， 所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控 制的工作状态。上述所述的的不同阶段是指A)启动阶段转速从零开始上升，微处理器单元以 电压值Ul作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值Ul，微处理器单元控制电子开 关始终闭合，启动绕组一直工作；B)正常工作阶段当转速上升到大于或者等于电子开关 断开时临界转速Sl时，电子开关断开，微处理器单元开始以电压值U2作为比较基准，输入 的电压信号U始终小于电压值U2，微处理器单元控制电子开关始终断开，启动绕组停止工 作；C)重新闭合启动阶段随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或者等于 电子开关重新闭合时临界转速S2时，微处理器单元控制电子开关闭合，微处理器单元又以 电压值Ul作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值Ul，微处理器单元控制电子开 关始终闭合，启动绕组得电工作。本发明的单相交流电机的启动方法与现有技术相比，其优点在于利用检测电路 检测出电机主绕组的工作电流i并转换成电压信号U输入到微处理器单元或者滞环比较电 路的一个输入端，以电子开关断开时临界转速Si对应电压值Ul和电子开关重新闭合时临界转速S2对应电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态，功能进一步完善，控制简单实用，容 易实现，使电机工作更加可靠。
下面结合附图对本发明作详细的说明图1是本电机运行速度S与电机主绕组的工作电流i的关系图；图2是本发明单相交流电机的启动电路的方框图；图3是图2对应的电路图；图4是本发明的滞环比较电路的电路图。
具体实施例方式实施例1 如图1、图2所示，本发明单相交流电机的启动电路，包括检测电路2、整 流电路3、触发电路4和电子开关5，其中检测电路2与电机主绕组1串联在一起，电子开关 5与电机启动绕组6串联在一起，检测电路2将电机主绕组1电流参数转换成检测信号，该 检测信号经过整流电路3处理送到触发电路4的输入端，触发电路4根据该检测信号控制 电子开关5的开闭，从而控制电机启动绕组6的通电或者断电，触发电路4是一滞环比较电 路。滞环比较电路还连接有光电耦合电路，并通过光电耦合电路驱动电子开关5的开闭。电 子开关是双向可控硅。如图3、图4所示，单相交流电机的启动方法，利用检测电路2检测出电机主绕组1 的工作电流i并转换成电压信号U输入到滞环比较电路的一个输入脚，滞环比较电路的另 一个输入脚以电子开关断开时临界转速Sl对应电压值Ul和电子开关重新闭合时临界转速 S2对应电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较 基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态。所述的的不同阶段是指A)启动阶段转速从零开始上升，滞环比较电路以电压值Ul作为比较基准，输入 的电压信号U始终大于电压值Ul，滞环比较电路控制电子开关始终闭合，启动绕组一直工 作；B)正常工作阶段当转速上升到大于或者等于电子开关断开时临界转速Sl时，电 子开关断开，滞环比较电路开始变换以电压值U2作为比较基准，输入的电压信号U始终小 于电压值U2，滞环比较电路控制电子开关始终断开，启动绕组停止工作；C)重新闭合启动阶段随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或 者等于电子开关重新闭合时临界转速S2时，滞环比较电路控制电子开关闭合，滞环比较电 路又以电压值Ul作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值Ul，滞环比较电路控制 电子开关始终闭合，启动绕组得电工作。触发电路4也可以是微处理器单元。微处理器单元是单片机或者是数字信号处理 器DSP。微处理器单元预先存储两个电压比较基准电压Ul和U2，根据实际的信号实施比较 控制。利用检测电路2检测出电机主绕组1的工作电流i并转换成电压信号U输入到微处 理器单元的一个输入端，微处理器单元以电子开关断开时临界转速Sl对应电压值Ul和电 子开关重新闭合时临界转速S2对应的电压值U2作为比较基准，所述的U2大于Ul，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态。所述的的不同阶段是指A)启动阶段转速从零开始上升，微处理器单元以电压值Ul作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，微处理器单元控制电子开关始终闭合，启动绕组一直工 作；B)正常工作阶段当转速上升到大于或者等于电子开关断开时临界转速Sl时，电子开关断开，微处理器单元开始以电压值U2作为比较基准，输入的电压信号U始终小于电 压值U2，微处理器单元控制电子开关始终断开，启动绕组停止工作；C)重新闭合启动阶段随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或者等于电子开关重新闭合时临界转速S2时，微处理器单元控制电子开关闭合，微处理器单 元又以电压值Ul作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值Ul，微处理器单元控制 电子开关始终闭合，启动绕组得电工作。
权利要求
单相交流电机的启动电路，包括检测电路(2)、整流电路(3)、触发电路(4)和电子开关(5)，其中检测电路(2)与电机主绕组(1)串联在一起，电子开关(5)与电机启动绕组(6)串联在一起，检测电路(2)将电机主绕组(1)电流参数转换成检测信号，该检测信号经过整流电路(3)处理送到触发电路(4)的输入端，触发电路(4)根据该检测信号控制电子开关(5)的开闭，从而控制电机启动绕组(6)的通电或者断电，其特征在于触发电路(4)是一滞环比较电路。
2.根据权利要求1所述的单相交流电机的启动电路，其特征在于滞环比较电路还连 接有光电耦合电路，并通过光电耦合电路驱动电子开关(5)的开闭。
3.根据权利要求1或2所述的单相交流电机的启动电路，其特征在于电子开关是双 向可控硅。
4.单相交流电机的启动方法，其特征在于利用检测电路(2)检测出电机主绕组(1) 的工作电流i并转换成电压信号U输入到滞环比较电路的一个输入脚，滞环比较电路的另 一个输入脚以电子开关断开时临界转速Sl对应电压值Ul和电子开关重新闭合时临界转速 S2对应电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较 基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态。
5.根据权利要求4所述的单相交流电机的启动方法，其特征在于所述的的不同阶段 是指A)启动阶段转速从零开始上升，滞环比较电路以电压值Ul作为比较基准，输入的电 压信号U始终大于电压值U1，滞环比较电路控制电子开关始终闭合，启动绕组一直工作；B)正常工作阶段当转速上升到大于或者等于电子开关断开时临界转速Sl时，电子开 关断开，滞环比较电路开始以电压值U2作为比较基准，输入的电压信号U始终小于电压值 U2，滞环比较电路控制电子开关始终断开，启动绕组停止工作；C)重新闭合启动阶段随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或者等 于电子开关重新闭合时临界转速S2时，滞环比较电路控制电子开关闭合，滞环比较电路又 以电压值Ul作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值Ul，滞环比较电路控制电子 开关始终闭合，启动绕组得电工作。
6.单相交流电机的启动方法，其特征在于利用检测电路(2)检测出电机主绕组(1) 的工作电流i并转换成电压信号U输入到微处理器单元的一个输入端，微处理器单元以电 子开关断开时临界转速Sl对应电压值Ul和电子开关重新闭合时临界转速S2对应的电压 值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机 的控制处于滞环控制的工作状态。
7.根据权利要求6所述的单相交流电机的启动方法，其特征在于所述的的不同阶段 是指A)启动阶段转速从零开始上升，微处理器单元以电压值Ul作为比较基准，输入的电 压信号U始终大于电压值U1，微处理器单元控制电子开关始终闭合，启动绕组一直工作；B)正常工作阶段当转速上升到大于或者等于电子开关断开时临界转速Sl时，电子开 关断开，微处理器单元开始以电压值U2作为比较基准，输入的电压信号U始终小于电压值 U2，微处理器单元控制电子开关始终断开，启动绕组停止工作；C)重新闭合启动阶段随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或者等于电子开关重新闭合时临界转速S2时，微处理器单元控制电子开关闭合，微处理器单元又 以电压值Ul作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值Ul，微处理器单元控制电子 开关始终闭合，启动绕 组得电工作。
全文摘要
单相交流电机的启动电路及启动方法，包括检测电路、整流电路、触发电路和电子开关，检测电路与电机主绕组串联，电子开关与电机启动绕组串联，检测电路将电机主绕组电流参信号经过整流电路处理送到触发电路，触发电路控制电子开关的开闭，从而控制电机启动绕组的通断电，触发电路是一滞环比较电路，启动方法利用检测电路检测出电机主绕组的工作电流i并转换成电压信号U输入到滞环比较电路的一个输入脚，滞环比较电路的另一个输入脚以电子开关断开时临界转速S1对应电压值U1和电子开关重新闭合时临界转速S2对应电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态。它结构简单、成本低、工作可靠。
文档编号H02P1/42GK101807871SQ20091003733
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者赵勇 申请人:中山大洋电机股份有限公司