一种模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路，包括三角波发生器、D/A控制芯片、比较器、主电路、驱动电路、单相异步电动机、电流检测器、信号调理器，所述三角波发生器和所述D/A控制芯片均与所述比较器电性连接，所述比较器通过所述驱动电路与所述主电路电性连接，所述单相异步电动机与所述主电路电性连接，所述电流检测器和信号调理器与所述单相异步电动机电性连接，并将检测信号传递至所述D/A控制芯片。本实用新型电路构造简单，结合数字控制和模拟控制的优点，具有良好的动态控制响应性能和有效降低控制器输出电压的谐波含量，可以低成本实现所需的电机控制性能，提高电机运行效率和抑制电机各次谐波电流。
【专利说明】
一种模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及单相异步电动机控制的技术领域，尤其涉及一种模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路。
【背景技术】
[0002]单相异步电动机以其结构简单、运行可靠、价格便宜等优点一直是家用电器用于拖动机械设备的首选，但其控制成本较高，近些年有被无刷直流电动机取代的趋势，而无刷直流电动机的制造需要消耗大量稀有金属资源，因此，为了提高单相异步电动机的控制性能和降低控制成本，本实用新型提出利用模拟和数字综合控制技术，提高单相异步电动机的控制性能。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的一个目的是为了克服上述现有技术的不足，进而提供一种模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路，电路构造简单，结合数字控制和模拟控制的优点，简化了数字化控制下的计算载波和调制波交点产生功率器件PWM驱动信号的不精确算法，具有良好的动态控制响应性能和有效降低控制器输出电压的谐波含量，可以低成本实现所需的电机控制性能，提高电机运行效率和抑制电机各次谐波电流。
[0004]本实用新型的技术方案:
[0005]—种模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路，包括三角波发生器、D/A控制芯片、比较器、主电路、驱动电路、单相异步电动机、电流检测器、信号调理器，所述三角波发生器和所述D/A控制芯片均与所述比较器电性连接，所述比较器通过所述驱动电路与所述主电路电性连接，所述单相异步电动机与所述主电路电性连接，所述电流检测器和信号调理器与所述单相异步电动机电性连接，并将检测信号传递至所述D/A控制芯片。
[0006]进一步地，所述主电路包括交流电源、整流器、功率变换器，所述交流电源与所述整流器、功率变换器依次电性连接。
[0007]进一步地，所述电流检测器经所述信号调理器将检测信号输出至所述D/A控制芯片，由所述D/A控制芯片进行模数转换，并由所述D/A控制芯片输出复合信号与所述三角波发生器产生的三角波信号通过所述比较器进行比较，输出控制所述单相异步电动机的PWM驱动信号。
[0008]进一步地，所述单相异步电动机的绕组结构为整距。
[0009]本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果:本实用新型公开的模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路，电路构造简单，包括三角波发生器、D/A控制芯片、比较器、主电路、驱动电路、单相异步电动机、电流检测器、信号调理器，三角波发生器和D/A控制芯片均与比较器电性连接，比较器通过驱动电路与主电路电性连接，单相异步电动机与主电路电性连接，电流检测器和信号调理器与单相异步电动机电性连接，并将检测信号传递至所述D/A控制芯片。本实用新型结合数字控制和模拟控制的优点，简化了数字化控制下的计算载波和调制波交点产生功率器件PWM驱动信号的不精确算法，具有良好的动态控制响应性能和有效降低控制器输出电压的谐波含量，可以低成本实现所需的电机控制性能，提高电机运行效率和抑制电机各次谐波电流。
[0010]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型实施例的电路连接示意框图；
[0012]图2是本实用新型实施例的三角波与正弦波经比较器输出PffM驱动信号的原理图；
[0013]图3是本实用新型实施例的3次谐波抑制效果图；
[0014]图中卜三角波发生器;2-D/A控制芯片；3-比较器;4-主电路;5_驱动电路;6_单相异步电动机;7-电流检测器;8-信号调理器;9-交流电源；10-整流器;11-功率变换器。
【具体实施方式】
[0015]以下将结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0016]结合图1至图3所示，本实施例公开的模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路，包括三角波发生器1、D/A控制芯片2、比较器3、主电路4、驱动电路5、单相异步电动机
6、电流检测器7、信号调理器8，三角波发生器I和D/A控制芯片2均与比较器3电性连接，比较器3通过驱动电路5与主电路4电性连接，单相异步电动机6与主电路4电性连接，电流检测器7和信号调理器8与单相异步电动机6电性连接，并将检测信号传递至所述D/A控制芯片2。
[0017]三角波发生器I可以发出三角波信号，三角波发生器I输出三角波幅值固定、频率可调的载波信号;D/A控制芯片2产生数字化的单相异步电动机6所需两路正交正弦波信号，由D/A接口输出模拟电压作为调制信号，再经匹配的比较器3，通过交流调制信号与模拟载波信号比较后直接输出精确的SPffM信号；
[0018]电流检测器7实现电机电流检测，由信号调理器8变换使得电机电流检测信号与电机控制芯片的A/D信号匹配；
[0019]对数字化的电流信号进行运算得到电机无功电流大小、谐波电流分量组成和谐波电流幅值大小及相位值，由此确定此转速下控制电机最小电流的电压幅值和抑制各次谐波电流的各次谐波电压大小，将各次谐波电压值相加得到各次谐波电压复合信号与控制电机电压信号相加，并由控制芯片的D/A接口输出；
[0020]功率变换器11为单相异步电动机6输出所需各相电压的幅值和相位以实现电机运行过程的最小化电流控制;包含最小化电流控制和谐波电流抑制的电压复合信号与三角波比较输出PWM驱动信号控制功率变换器11输出电机运行所需的电流，可精确抑制电机3次、5次、6次、7次、9次谐波电流的各次谐波电压信号。
[0021]考虑功率器件的开关频率，本实用新型可以精确抑制电机3次、5次、6次、7次、9次谐波电流，以开关频率为1kHz说明3次、5次、6次、7次、9次、11次谐波电压每周期经载波调制输出的段数分别为65段、39段、32段、27段、21段和17段，因此本实用新型可以精确抑制电机3次、5次、6次、7次、9次电流。
[0022]通过交流电源9为整套电路提供电压，并通过整流器10进行整流处理。
[0023]本实用新型结合数字控制和模拟控制的优点，简化了数字化控制下的计算载波和调制波交点产生功率器件PWM驱动信号的不精确算法，具有良好的动态控制响应性能和有效降低控制器输出电压的谐波含量，可以低成本实现所需的电机控制性能，提高电机运行效率和抑制电机各次谐波电流。
[0024]以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
【主权项】
1.一种模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路，其特征在于，包括三角波发生器(1)、D/A控制芯片(2)、比较器(3)、主电路(4)、驱动电路(5)、单相异步电动机(6)、电流检测器(7)、信号调理器(8)，所述三角波发生器(I)和所述D/A控制芯片(2)均与所述比较器(3)电性连接，所述比较器(3)通过所述驱动电路(5)与所述主电路(4)电性连接，所述单相异步电动机(6)与所述主电路(4)电性连接，所述电流检测器(7)和信号调理器(8)与所述单相异步电动机(6)电性连接，并将检测信号传递至所述D/A控制芯片(2)。2.根据权利要求1所述的一种模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路，其特征在于，所述主电路(4)包括交流电源(9)、整流器(10)、功率变换器(11)，所述交流电源(9)与所述整流器(1 )、功率变换器(11)依次电性连接。3.根据权利要求2所述的一种模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路，其特征在于，所述电流检测器(7)经所述信号调理器(8)将检测信号输出至所述D/A控制芯片(2)，由所述D/A控制芯片(2)进行模数转换，并由所述D/A控制芯片(2)输出复合信号与所述三角波发生器(I)产生的三角波信号通过所述比较器(3)进行比较，输出控制所述单相异步电动机(6)的PffM驱动信号。4.根据权利要求3所述的一种模拟和数字结合控制的单相异步电动机控制电路，其特征在于，所述单相异步电动机(6)的绕组结构为整距。
【文档编号】H02P25/02GK205430116SQ201620291126
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】康尔良, 贾雯博
【申请人】哈尔滨理工大学