一种单相电机调速系统的制作方法

本实用新型属于电机控制技术领域，特别涉及了一种单相电机调速系统。

背景技术：

现有的单相电机调速方法大致可以分为两大类：

1、传统的带有启动电容和运行电容的可控硅调压调速法（如图1），其特点是结构简单，使用方便，成本低，但调速范围小，电机效率不能做到最优。传统的调压调速法，虽然采用可控硅崭波，能改变等效输入电压，但为了改善启动和高速时的电机性能，必须在在电机副相绕组上串联电容。电机启动以及低速时离心开关闭合，电容C1与C2并联后再与副相绕组串联，用于改善电机启动以及低速性能。当电机转速上升到离心开关断开速度时，离心开关自动断开，电容C2被断开。此时只有电容C1与副相绕组串联，用于改善电机高速性能。但是由于电容C1和C2一旦确定后，就不能被修改，因此不能兼顾整个速度区间的效率。

2、变频调速法，包括AC-DC-AC和 AC-AC变频法。其特点是调速范围宽，精度高，但技术复杂，成本高，维护和检修困难。在小功率交流电机的上应用很少。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本实用新型旨在提供一种单相电机调速系统，使电机在整个运行速度区间内效率都能达到最优，且操作简单，成本低廉，适于推广。

为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为：

一种单相电机调速系统，所述单相电机的主相绕组的一端与副相绕组的一端串联，主相绕组的另一端经第一电容与副相绕组的另一端串联，所述调速系统包括单相输入电源、第一双向可控硅、第二双向可控硅、第三双向可控硅、PWM控制器和转速传感器，单相输入电源的第一输出端经第一双向可控硅与主相绕组和第一电容的公共端相连，单相输入电源的第一输出端还经第二双向可控硅与副相绕组和第一电容的公共端相连，单相输入电源的第二输出端与主相绕组和副相绕组的公共端相连，所述第三双向可控硅与第一电容并联，所述转速传感器的输出端、第一～第三双向可控硅的控制端分别与PWM控制器相连，转速传感器采集单相电机的转速信号并传送给PWM控制器，PWM控制器根据转速信号驱动第一～第三双向可控硅，实现单相电机的调速。

本实用新型还提出了另一种单相电机调速系统，所述单相电机的主相绕组的一端与副相绕组的一端串联，主相绕组的另一端经第一电容与副相绕组的另一端串联，所述调速系统包括单相输入电源、第一双向可控硅、第二双向可控硅、第三双向可控硅、PWM控制器和转速传感器，所述第三双向可控硅串联在第一电容与副相绕组之间，单相输入电源的第一输出端经第一双向可控硅与主相绕组和第一电容的公共端相连，单相输入电源的第一输出端还经第二双向可控硅与副相绕组和第三双向可控硅的公共端相连，单相输入电源的第二输出端与主相绕组和副相绕组的公共端相连，所述转速传感器的输出端、第一～第三双向可控硅的控制端分别与PWM控制器相连，转速传感器采集单相电机的转速信号并传送给PWM控制器，PWM控制器根据转速信号驱动第一～第三双向可控硅，实现单相电机的调速。

基于上述技术方案的优选方案，所述第三双向可控硅均为三象限双向可控硅。

基于上述技术方案的优选方案，所述PWM控制器采用MSP430型单片机。

基于上述技术方案的优选方案，所述转速传感器采用光电编码器。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本实用新型与传统可控硅调速系统相比，增加了与电容并联或串联的双向可控硅，从而克服了图1中电容C1、C2不可调的缺点，使得电机在整个运行速度区间内效率都能达到最优，同时省去了电容C2和离心开关，成本更具优势。

附图说明

图1是传统可控硅电机调速系统的电路图。

图2是本实用新型提出的一种调速系统的电路图。

图3是本实用新型提出的另一种调速系统的电路图。

主要标号说明：RM：电机主相绕组的等效电阻；RA：电机主相绕组的等效电感；LM：电机副相绕组的等效电阻；LA：电机副相绕组的等效电感；BCR1：第一双向可控硅；BCR2：第二双向可控硅；BCR3：第三双向可控硅；C1：第一电容；AC：单相输入电源。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图2所示，一种单相电机调速系统（RA、RM、LA、LM组成电机模型），单相电机的主相绕组的一端与副相绕组的一端串联，主相绕组的另一端经第一电容C1与副相绕组的另一端串联，包括单相输入电源AC、第一双向可控硅BCR1、第二双向可控硅BCR2、第三双向可控硅BCR3、、PWM控制器和转速传感器，单相输入电源的第一输出端经第一双向可控硅与主相绕组和第一电容的公共端相连，单相输入电源的第一输出端还经第二双向可控硅与副相绕组和第一电容的公共端相连，单相输入电源的第二输出端与主相绕组和副相绕组的公共端相连，所述第三双向可控硅与第一电容并联，所述转速传感器的输出端、第一～第三双向可控硅的控制端分别与PWM控制器相连，转速传感器采集单相电机的转速信号并传送给PWM控制器，PWM控制器根据转速信号驱动第一～第三双向可控硅，实现单相电机的调速。

在本实施例中，所述第三双向可控硅均为三象限双向可控硅。所述PWM控制器采用MSP430型单片机。所述转速传感器采用光电编码器。

当电机需要正向运行时，PWM控制器发出PWM2信号关断第二双向可控硅BCR2，同时转速传感器实时检测电机转速并传送给PWM，根据不同转速，PWM控制器输出合适占空比的PWM1信号驱动第一双向可控硅BCR1， 从而选择合适的等效输入电压。同时，为了实现各个转速下效率最优，根据开关电容原理，PWM控制器输出合适的占空比信号PWM3来驱动第三双向可控硅BCR3，改变串联在副相绕组的等效电容值。

当电机需要反向运行时，PWM控制器发出PWM1信号关断第一双向可控硅BCR1，同时转速传感器实时检测电机转速并传送给PWM，根据不同转速，PWM控制器输出合适占空比的PWM2信号驱动第二双向可控硅BCR2。同时，PWM控制器输出合适的占空比信号PWM3来驱动第三双向可控硅BCR3，改变串联在副相绕组的等效电容值。

本实用新型还提出了上述系统的变形结构，如图3所示，将第三双向可控硅与第一电容并联的结构替换为第三双向可控硅与第一电容串联的结构。两种调速系统的控制方法原理相同，区别仅仅是PWM3信号的计算上，此处就不在赘述了。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。