电动机启动方法及启动器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及电动机【技术领域】，具体而言，涉及电动机启动方法及启动器。该电动机启动方法，包括：接收到电动机启动信号时，生成具有固定周期波形的驱动电源触发可控硅；对所述驱动电源的触发时间进行计时，当计时时间达到预设时间阈值时，切断所述驱动电源。本发明提供的该电动机启动方法及启动器，利用具有固定周期波形的驱动电源触发可控硅，并且对触发时间进行计时，根据计时的结果切断驱动电源，使得启动过程精确可控，由此避免了环境温度及启动器供电电源对启动过程的干扰，提高了电动机启动器对启动过程控制的精确度，更能满足电动机启动需求。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动机【技术领域】，具体而言，涉及电动机启动方法及启动器。 电动机启动方法及启动器
【背景技术】
[0002] 电动机驱动压缩机将低压气体提升为高压气体，是制冷系统中的关键设备。冰箱、 空调等制冷设备中使用的电动机正常工作中需要频繁的启动和停止以实现其制冷或制热 的功能，以使环境温度稳定在设定的数值。为实现电动机的启动，在电动机中设计有主绕组 及启动绕组，当电动机启动时，接通启动绕组和主绕组；电动机进入正常工作状态时，切断 启动绕组仅由主绕组进行工作。为控制主绕组与启动绕组之间的切换，在电动机中设置有 启动器。
[0003] 相关技术中常用的启动器包括高分子聚合物正温度系统PTC启动器、互感器型启 动器、PTC纯机械式起动器及重锤式启动器。
[0004] 其中，PTC启动器通过PTC的阻值随温度变化的特性控制电动机中可控硅的门极 电流，由此实现当电动机启动后经过一定时间，PTC发热温度升高，阻值变大从而减小可控 硅的驱动电流，最终关断可控硅，达到切断启动绕组回路的目的。此类启动器实现了延时关 断启动绕组，但从通电到PTC升温至关断启动绕组这段时间受环境温度、供电电压等因素 影响，无法做到精确控制。
[0005] 另一类是互感器启动器，此类启动器通过检测电机电流的大小（启动瞬间和正常 运行时电流大小不同），当电流回落后，互感器上用于驱动可控硅的触发电流变小，当达不 到可控硅的开通条件时，可控硅关断。此类启动器需要很精确的互感器，生产工序复杂， 成本相对较高，对可控硅的参数亦有极高的要求。
[0006] PTC纯机械式起动器，在PTC上会始终有功率损耗，能耗较高。传统机械重锤式， 此类启动器存在机械可靠性的限制，不能达到机器工作寿命的要求，亦会有打火隐患，不适 用于高效易燃易爆的冷媒环境。
[0007] 由此看出，相关技术中的电动机启动器存在对启动过程控制的精确度相对较低的 技术问题。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供电动机启动方法及启动器，以解决上述的问题。
[0009] 在本发明的实施例中提供了 一种电动机启动方法，包括：接收到电动机启动信号 时，生成具有固定周期波形的驱动电源触发可控硅；对所述驱动电源的触发时间进行计时， 当计时时间达到预设时间阈值时，切断所述驱动电源。
[0010] 优选地，所述接收到电动机启动信号时，生成具有固定波形的驱动电源触发可控 硅，包括：接收到电动机上电信号时，生成与电动机启动器的供电电源的波形周期相对应的 计数波；对应所述计数波的上升沿及下降沿，生成驱动波形，连续的所述驱动波形构成所述 驱动电源；或，接收到电动机上电信号时，利用波形生成器生成用于连续触发所述可控硅的 驱动电源。
[0011] 优选地，所述对所述驱动电源的触发时间进行计时，当计时时间达到预设时间阈 值时，切断所述驱动电源，包括：接收到电动机上电信号时，生成与所述驱动电源周期对应 的计数波；对所述计数波计数，当计数结果等于设定阈值时，发出切断信号，切断所述驱动 电源。
[0012] 优选地，所述生成与所述驱动电源周期对应的计数波，包括：将电动机启动器的供 电电源与电动机供电零线比较，根据比较结果生成与驱动电源周期对应的计数波；或，利用 振荡器生成与所述驱动电源周期对应的计数波。
[0013] 本发明实施例还提供了一种电动机启动器，包括：驱动电源触发模块，用于接收到 电动机启动信号时，生成具有固定周期波形的驱动电源触发可控硅；计时模块，用于对所述 驱动电源的触发时间进行计时，当计时时间达到预设时间阈值时，切断所述驱动电源。
[0014] 优选地，所述驱动电源触发模块，包括：第一计数波生成器，用于接收到电动机上 电信号时，生成与电动机启动器的供电电源的波形周期相对应的计数波；驱动电源生成器， 用于对应所述计数波的上升沿及下降沿，生成驱动波形，连续的所述驱动波形构成所述驱 动电源；
[0015] 或，所述驱动电源触发模块为波形生成器，用于接收到电动机上电信号时，生成用 于连续触发所述可控硅的驱动电源。
[0016] 优选地，所述计时模块，包括：第二计数波生成器，用于接收到电动机上电信号时， 生成与所述驱动电源周期对应的计数波；计数器，用于对所述计数波计数，当计数结果等于 设定阈值时，发出切断信号，切断所述驱动电源。
[0017] 优选地，所述第二计数波生成器，包括：比较器；所述比较器包括两个输入端，该 两个输入端分别与电动机启动器的供电电源及所述电动机的供电零线连接，用于将所述供 电电源与电动机供电零线比较，并根据比较结果生成与驱动电源周期对应的计数波；
[0018] 或，所述第二计数波生成器为振荡器，用于生成与所述驱动电源周期对应的计数 波。
[0019] 优选地，所述启动器还包括：启动器供电电源处理模块，用于输出正电源VDD及负 电源VEE ;所述启动器供电电源处理模块包括：高压电容C1、二极管D1、二极管D2、蓄能电 容C2、蓄能电容C3、稳压二极管D3及稳压二极管D4 ;所述高压电容C1的一端与所述电动机 启动器的供电电源连接，另一端分别与所述二极管D1的阳极及所述二极管D2的阴极连接， 所述二极管D1的阴极、所述蓄能电容C2、所述蓄能电容C3及所述二极管D2的阳极依次串 联；所述二极管D1与所述蓄能电容C2的串联节点与所述稳压二极管D3的阴极连接；所述 二极管D2与所述蓄能电容C3的串联节点与所述稳压二极管D4的阳极连接；所述稳压二极 管D3的阳极分别与所述稳压二极管D4的阴极及所述蓄能电容C2与所述蓄能电容C3的串 联节点连接。
[0020] 优选地，所述启动器还包括：启动器供电电源处理模块，用于输出直流电源VDD ; 所述启动器供电电源处理模块包括：二极管D5、电阻R、稳压二极管D6、NM0S晶体管、蓄能 电容C4 ;所述二极管D5的阳极与所述电动机启动器的供电电源连接，所述二极管D5的阴 极分别与所述电阻R的一端及所述NM0S晶体管的漏极连接；所述电阻R的另一端分别与所 述稳压二极管D6的阴极及所述NM0S晶体管的栅极连接，所述稳压二极管D6的阳极分别与 所述电动机的供电零线及所述蓄能电容C4的一端连接；所述蓄能电容C4的另一端与所述 NMOS晶体管的源极连接。
[0021] 本发明实施例提供的电动机启动方法及启动器，利用具有固定周期波形的驱动电 源触发可控硅，并且对触发时间进行计时，根据计时的结果切断驱动电源，使得启动过程精 确可控，由此避免了环境温度及启动器供电电源对启动过程的干扰，提高了电动机启动器 对启动过程控制的精确度，更能满足电动机启动需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1示出了本发明实施例中电动机启动方法的流程图；
[0023] 图2示出了本发明实施例中电动机的部分结构示意图；
[0024] 图3示出了本发明实施例中电动机启动器的结构示意图；
[0025] 图4示出了本发明第一示例中电动机启动器的结构示意图；
[0026] 图5示出了本发明第一示例中所产生波形的示意图；
[0027] 图6示出了本发明第二示例中电动机启动器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0029] 本发明实施例提供了一种电动机启动方法，如图1所示，主要处理步骤包括：
[0030] 步骤S11 :接收到电动机启动信号时，生成具有固定周期波形的驱动电源触发可 控硅；
[0031] 步骤S12 :对驱动电源的触发时间进行计时，当计时时间达到预设时间阈值时，切 断驱动电源。
[0032] 本发明实施例的电动机启动方法，利用具有固定周期波形的驱动电源触发可控 硅，并且对触发时间进行计时，根据计时的结果切断驱动电源，使得启动过程精确可控，由 此避免了环境温度及启动器供电电源对启动过程的干扰，提高了电动机启动器对启动过程 控制的精确度，更能满足电动机启动需求。
[0033] 本发明中，利用具有固定波形的驱动电源对可控硅的触发进行控制，为了提高控 制的精度，则需要对驱动电源的波形、周期、峰值及触发时间进行控制。
[0034] 其中，提供上述具有固定周期波形的驱动电源触发可控硅的方式有多种，本发明 实施例中仅给出相关示例进行说明。
[0035] 因为电动机启动器的供电电源一般为正弦或余弦交流电，由此可以利用启动器供 电电源本身所具有的周期性，产生触发可控硅的驱动电源。
[0036] 具体地，当接收到电动机上电信号时，生成与电动机启动器的供电电源的波形周 期相对应的计数波；对应计数波的上升沿及下降沿，生成具有驱动波形，连续的驱动波形构 成驱动电源。
[0037] 另外，为了使生成的驱动电源的波形固定，还可以在接收到电动机上电信号时，利 用波形生成器生成用于连续触发可控硅的驱动电源。
[0038] 本发明实施例中生成的驱动电源的周期波形可根据实际需要设置，例如生成的波 形为方波、正弦波或余弦波等。
[0039] 本发明中，利用具有固定周期波形的驱动电源触发可控硅，因为驱动电源的周期 波形均固定，因此为实现对可控硅触发时间的精确控制，可通过对触发时间进行计时的方 式实现。
[0040] 具体地计时方式包括：因为接收到电动机上电信号时，驱动电源触发可控硅，因此 该接收到电动机上电信号时即开始计时。
[0041] 因为驱动电源具有固定周期，因此可以利用对驱动电源计数的方式实现对驱动电 源的计时。
[0042] 基于该思想，当接收到电动机上电信号时，生成与驱动电源周期对应的计数波；对 计数波计数，当计数结果等于设定阈值时，发出切断信号，切断驱动电源。
[0043] 通过对驱动电源计时的方式提高了对可控硅触发的精确程度。
[0044] 另外，相关技术中启动器，例如PTC启动器在启动结束后，仍需要消耗一定的电流 以维持PTC的温度，由此使得电动机在整个工作时间中存在一定的能耗。
[0045] 而本发明实施例的启动方法中，可控硅的触发时间达到设定值时，即切断驱动电 源，相对于现有技术更能节约能耗。
[0046] 对于上述生成计数波，可以利用振荡器直接生成与驱动电源周期对应的计数波。
[0047] 另外，因为电动机启动器的供电电源一般为具有固定周期的正弦或余弦电源，因 此可以利用启动器供电电源的周期性，生成相应的计数波。
[0048] 具体实现方式可以为：将电动机启动器的供电电源与电动机供电零线比较，根据 比较结果生成与驱动电源周期对应的计数波。
[0049] 将电动机启动器的供电电源与电动机供电零线比较时，当供电电源大于供电零线 时，生成正值方波，否则生成负值或零值方波；或当供电电源大于供电零线时，生成负值或 零值方波；否则，生成正值方波。
[0050] 进一步地，因为驱动电源及用于计时的计数波的周期均可以与电动机启动器的 供电电源的周期产生对应关系，因此在具体实现启动器的启动控制时，可以利用启动器供 电电源的周期性产生计数波，利用该计数波的周期性产生相应的驱动电源及进行相应的计 时。
[0051] 本发明实施例还提供了一种电动机启动器，如图2所示，该启动器通过引入高精 度的模拟和数字电路组成控制电路，可以精确控制启动器中的可控硅的触发电流和触发时 间，实现对启动绕组工作时间的精确控制，不受环境温度和供电电压等因素影响；在整个启 动过程中对可控硅的触发方式和触发电流保持不变，可广泛适配大范围的可控硅参数，降 低对器件的要求；启动过程结束后也只需极低功耗即可维持启动绕组的关断状态。
[0052] 基于上述的设计思想，本发明实施例的启动器，如图3所示，包括：驱动电源触发 模块31，用于接收到电动机启动信号时，生成具有固定周期波形的驱动电源触发可控硅； 计时模块32,用于对驱动电源的触发时间进行计时，当计时时间达到预设时间阈值时，切断 驱动电源。
[0053] 对于上述的驱动电源触发模块31，包括：第一计数波生成器，用于接收到电动机 上电信号时，生成与电动机启动器的供电电源的波形周期相对应的计数波；驱动电源生成 器，用于对应计数波的上升沿及下降沿，生成驱动波形，连续的驱动波形构成驱动电源。
[0054] 另外上述的驱动电源触发模块31还可以为波形生成器，用于接收到电动机上电 信号时，生成用于连续触发可控硅的驱动电源。
[0055] 对于计时模块32,包括第二计数波生成器，用于接收到电动机上电信号时，生成与 驱动电源周期对应的计数波；计数器，用于对计数波计数，当计数结果等于设定阈值时，发 出切断信号，切断驱动电源。
[0056] 上述的第二计数波生成器，包括：比较器；比较器包括两个输入端，该两个输入端 分别与电动机启动器的供电电源及电动机的供电零线连接，用于将供电电源与电动机供电 零线比较，并根据比较结果生成与驱动电源周期对应的计数波；
[0057] 或者，上述的第二计数波生成器为振荡器，用于生成与驱动电源周期对应的计数 波。
[0058] 对于上述的第一计数波生成器及第二计数波生成器可以为同一模块。
[0059] 针对上述电动机启动器的设计思路，本发明实施例中进一步地提供了启动器的两 种具体示例。
[0060] 示例一：
[0061] 如图4所示，该电动机启动器包括比较器，比较器的两个输入端分别与电动机启 动器的供电电源S及电动机的供电零线N连接，用于将供电电源S与电动机供电零线N比 较，并根据比较结果生成与驱动电源周期对应的计数方波CK。
[0062] 如图5示出了供电电源S及方波CK的波形，从图中可以看出供电电源S为正弦波， 且供电电源S与方波CK周期相同；对应供电电源S的大于零的值，方波CK取值为正，对应 供电电源S的小于零的值，方波CK取值为零。
[0063] 如图5中的波形G所示，对应方波CK的上升沿驱动电源生成器生成一个固定时长 固定正值的方波波形，其输出到可控硅的G端，此为第一象限的触发；对应方波CK的下降沿 驱动电源生成器生成一个固定时长固定负值的方波波形，其输出到可控硅的G端，此为第 三象限的触发；连续生成的正值波形与负值波形组成驱动电源触发可控硅，其中驱动电源 的波形取值可以根据实际需要进行设定，例如，对应方波CK的上升沿驱动电源生成器生成 一个固定时长固定负值的方波波形，对应方波CK的下降沿驱动电源生成器生成一个固定 时长固定正值的方波波形。
[0064] 对于计时，本示例采用计数器对方波CK进行计数，当达到设定阈值时，发出切断 信号ro，切断驱动电源。
[0065] 例如，设定阈值为60,当方波CK的周期个数为60个时，输出切断信号ro，用于停 止各模块的工作进程，实现启动过程的精确控制同时节约功耗。以50Hz供电电源为例，整 个启动过程为1. 2秒；若供电电源为60Hz，则启动过程为1秒。
[0066] 如图4所示，本发明实施例的电动机启动器还包括：启动器供电电源处理模块，用 于输出正电源VDD及负电源VEE，其中输出的正电源VDD及负电源VEE用于为启动器各模块 供电；
[0067] 具体地，启动器供电电源处理模块包括：高压电容C1、二极管D1、二极管D2、蓄能 电容C2、蓄能电容C3、稳压二极管D3及稳压二极管D4 ;
[0068] 高压电容C1的一端与电动机启动器的供电电源S连接，另一端分别与二极管D1 的阳极及二极管D2的阴极连接，二极管D1的阴极、蓄能电容C2、蓄能电容C3及二极管D2 的阳极依次串联；二极管D1与蓄能电容C2的串联节点与稳压二极管D3的阴极连接；二极 管D2与蓄能电容C3的串联节点与稳压二极管D4的阳极连接；稳压二极管D3的阳极分别 与稳压二极管D4的阴极及蓄能电容C2与蓄能电容C3的串联节点连接。
[0069] 本示例的电动机启动器在实现过程中，利用比较器，同时实现了上述的第一计数 波生成器与第二波计数器的功能，实现了电路的简洁设计，使电路结构更加合理更能满足 电路的实际设计需求。
[0070]示例二：
[0071] 如图6所示，本示例的电动机启动器包括：波形生成器、振荡器及计数器；其中波 形生成器，用于接收到电动机上电信号时，生成用于连续触发可控硅的驱动电源；振荡器， 用于生成与驱动电源周期对应的计数波；计数器，用于对计数波计数，当计数结果等于设定 阈值时，发出切断信号，切断驱动电源。
[0072] 该示例的电动机启动器还包括：启动器供电电源处理模块，用于输出直流电源 VDD，输出的直流电源VDD用于为启动器的各模块供电。
[0073]启动器供电电源处理模块包括：二极管D5、电阻R、稳压二极管D6、NM0S晶体管、蓄 能电容C4 ;
[0074] 二极管D5的阳极与电动机启动器的供电电源连接，二极管D5的阴极分别与电阻 R的一端及NM0S晶体管的漏极连接；电阻R的另一端分别与稳压二极管D6的阴极及NM0S 晶体管的栅极连接，稳压二极管D6的阳极分别与电动机的供电零线及蓄能电容C4的一端 连接；蓄能电容C4的另一端与NM0S晶体管的源极连接。
[0075] 本示例中方波CK的生成方式也可以采用示例一中采用比较器将供电电源S与电 动机供电零线N比较，并根据比较结果生成与驱动电源周期对应的计数方波CK ;同理示例 一中采用比较器生成计数方波CK的方式也可采用本示例中的振荡器生成。
[0076] 本示例中启动器供电电源处理模块输出的直流电源VDD用于为启动器各模块提 供电源。
[0077] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人 员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种电动机启动方法，其特征在于，包括： 接收到电动机启动信号时，生成具有固定周期波形的驱动电源触发可控硅； 对所述驱动电源的触发时间进行计时，当计时时间达到预设时间阈值时，切断所述驱 动电源。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收到电动机启动信号时，生成具有 固定波形的驱动电源触发可控硅，包括： 接收到电动机上电信号时，生成与电动机启动器的供电电源的波形周期相对应的计数 波；对应所述计数波的上升沿及下降沿，生成驱动波形，连续的所述驱动波形构成所述驱动 电源； 或，接收到电动机上电信号时，利用波形生成器生成用于连续触发所述可控硅的驱动 电源。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述驱动电源的触发时间进行计 时，当计时时间达到预设时间阈值时，切断所述驱动电源，包括： 接收到电动机上电信号时，生成与所述驱动电源周期对应的计数波；对所述计数波计 数，当计数结果等于设定阈值时，发出切断信号，切断所述驱动电源。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述生成与所述驱动电源周期对应的计 数波，包括： 将电动机启动器的供电电源与电动机供电零线比较，根据比较结果生成与驱动电源周 期对应的计数波；或，利用振荡器生成与所述驱动电源周期对应的计数波。
5. -种电动机启动器，其特征在于，包括： 驱动电源触发模块，用于接收到电动机启动信号时，生成具有固定周期波形的驱动电 源触发可控硅； 计时模块，用于对所述驱动电源的触发时间进行计时，当计时时间达到预设时间阈值 时，切断所述驱动电源。
6. 根据权利要求5所述的启动器，其特征在于，所述驱动电源触发模块，包括：第一计 数波生成器，用于接收到电动机上电信号时，生成与电动机启动器的供电电源的波形周期 相对应的计数波；驱动电源生成器，用于对应所述计数波的上升沿及下降沿，生成驱动波 形，连续的所述驱动波形构成所述驱动电源； 或，所述驱动电源触发模块为波形生成器，用于接收到电动机上电信号时，生成用于连 续触发所述可控硅的驱动电源。
7. 根据权利要求5所述的启动器，其特征在于，所述计时模块，包括：第二计数波生成 器，用于接收到电动机上电信号时，生成与所述驱动电源周期对应的计数波；计数器，用于 对所述计数波计数，当计数结果等于设定阈值时，发出切断信号，切断所述驱动电源。
8. 根据权利要求7所述的启动器，其特征在于，所述第二计数波生成器，包括：比较器； 所述比较器包括两个输入端，该两个输入端分别与电动机启动器的供电电源及所述电动机 的供电零线连接，用于将所述供电电源与电动机供电零线比较，并根据比较结果生成与驱 动电源周期对应的计数波； 或，所述第二计数波生成器为振荡器，用于生成与所述驱动电源周期对应的计数波。
9. 根据权利要求5所述的启动器，其特征在于，还包括：启动器供电电源处理模块，用 于输出正电源VDD及负电源VEE ; 所述启动器供电电源处理模块包括：高压电容Cl、二极管D1、二极管D2、蓄能电容C2、 蓄能电容C3、稳压二极管D3及稳压二极管D4 ; 所述高压电容C1的一端与所述电动机启动器的供电电源连接，另一端分别与所述二 极管D1的阳极及所述二极管D2的阴极连接，所述二极管D1的阴极、所述蓄能电容C2、所述 蓄能电容C3及所述二极管D2的阳极依次串联；所述二极管D1与所述蓄能电容C2的串联 节点与所述稳压二极管D3的阴极连接；所述二极管D2与所述蓄能电容C3的串联节点与所 述稳压二极管D4的阳极连接；所述稳压二极管D3的阳极分别与所述稳压二极管D4的阴极 及所述蓄能电容C2与所述蓄能电容C3的串联节点连接。
10.根据权利要求5所述的启动器，其特征在于，还包括：启动器供电电源处理模块，用 于输出直流电源VDD ; 所述启动器供电电源处理模块包括：二极管D5、电阻R、稳压二极管D6、NMOS晶体管、蓄 能电容C4 ; 所述二极管D5的阳极与所述电动机启动器的供电电源连接，所述二极管D5的阴极分 别与所述电阻R的一端及所述NMOS晶体管的漏极连接；所述电阻R的另一端分别与所述稳 压二极管D6的阴极及所述NMOS晶体管的栅极连接，所述稳压二极管D6的阳极分别与所述 电动机的供电零线及所述蓄能电容C4的一端连接；所述蓄能电容C4的另一端与所述NMOS 晶体管的源极连接。
【文档编号】H02P1/16GK104124903SQ201410383442
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】刘永强, 张军峰, 何波 申请人:刘永强