专利名称：一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路及豆浆机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交流串激电机变频变脉宽的调速控制电路，及其安装有该调速电
路的豆浆机。
背景技术：
串激电机可以适用于交流和直流电源，且起动力矩大，转速高，尤其是在直流驱动 方式下，转速更高。该种类型的电机能够很好的满足豆浆机的需要。为了实现对豆浆机中的 串激电机的调速控制，现有技术中出现了针对豆浆机电机控制的调速电路。例如中国专利 号为CN200820043323.9号实用新型专利，公告日为2008年11月12日，公开了一种无级调 速豆浆机，包括机头、盛浆容器，机头上安装有电机，电机通过单片机智能控制电路控制运 转，所述电机(M)的主电路中串接一控制电机转速的可控硅，所迷单片机的一个I/0输出端 经电阻(Rl)与光耦可控硅(Ul)的控制极电连接，光耦可控硅(Ul)的阴极接可控硅(TRI) 的控制极，光耦可控硅(Ul)的阴极串接电阻(R2)后与供电电路电连接。该方案通过单片机 控制可控硅的导通，实现对电机的无级调速。再如中国专利号为CN200810198161. 0号发明 专利申请文本，
公开日为2009年1月28日，公开了一种制浆机电路，包括控制单元、执行单 元和电源单元，所述控制单元包括中央处理芯片，所述执行单元包括并联的电机和电加热 装置，其中电机串联有一个双向可控硅，电加热装置串联有第二继电器；所述中央处理芯片 通过光耦控制电路与双向可控硅连接，所述中央处理芯片通过第二继电器控制电路与电加 热装置连接；所述控制单元包括与中央处理芯片连接用于检测电源信号的过零检测电路。 由于电路中有双向可控硅和过零检测电路，所以可实现无级调速，以达到慢速启动、慢速停 止或慢速搅拌的目的。上述两方案中，采用的开关组件均是可控硅，用可控硅原理调速，使 得电机转速不均匀，电机动载荷大，造成电机冲击大，且电磁噪声大，并电机效率低，耗损发 热严重，温度高，电机易损，可靠性较差。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种能够使
电机运转平滑稳定，电磁噪声小，效率高的串激电机变频变脉宽的调速电路。 本实用新型所要解决的另一技术问题是提供一种电机转速平滑稳定，电磁噪声
小，效率高的豆浆机。 按照本实用新型提供的一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路，包括整流电 路、强弱电隔离器件、功率开关管(IGBT、场效应管等)、续流管和CPU，所述整流电路向所述 功率开关管提供直流控制电源，所述强弱电隔离器件连接功率开关管的控制端，所述CPU 产生的可变频率或可变脉宽的脉冲控制信号输入到所述强弱电隔离器件中，控制所述强弱 电隔离器件的工作，从而触发所述功率开关管的导通，所述功率开关管接入电机的供电电 路中，使得所述CPU产生的脉冲控制信号对电机实现变频或变脉宽的调速，所述续流管与 电机相连接构成续流回路，使得电机中的电感储能放电，维持电机继续运转，电机转速平滑，无冲击，电能转化为机械能，提高了电机做功能力，同时电机由交流变为直流供电，电机 铁损有很大减小，电机效率进一步提高。 按照本实用新型提供的一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路，还具有如下附 属技术特征 所述强弱电隔离器件采用光耦器件，所述光耦器件连接在所述功率开关管的控制 端，所述CPU的脉冲控制信号输出端与所述光耦器件的控制端相连接。 所述续流管与电机并联后连接于所述功率开关管的一端，在所述功率开关管关断
后，所述续流管与电机构成续流回路。 所述续流管为快速恢复二极管。 在所述整流电路之后设置有滤波电路。 在所述滤波电路之后设置有稳压电路，所述稳压电路将脉动直流变为稳定直流作 为所述功率开关管的控制电源。 还包括有开关继电器，所述开关继电器接入电机电路中，所述开关继电器的接通 早于所述功率开关管的接通，所述开关继电器的断开晚于所述功率开关管IGBT的断开。 所述CPU采用单片机。 按照本实用新型提供的一种豆浆机，包括壳体和主机，所述主机包括有电机、由所 述电机驱动的刀头和控制所述电机工作的控制电路，所述电机为交流串激电机，所述控制 电路中设有调速电路，所述调速电路包括整流电路、强弱电隔离器件、功率开关管、续流管 和CPU，所述整流电路向所述功率开关管提供直流控制和工作电源，所述强弱电隔离器件连 接功率开关管的控制端，所述CPU产生的可变频率或可变脉宽的脉冲控制信号输入到所述 强弱电隔离器件中，控制所述强弱电隔离器件的工作，从而触发所述功率开关管的导通，所 述功率开关管接入电机的供电电路中，使得所述CPU产生的脉冲控制信号对电机实现变频 或变脉宽的调速，所述续流管与电机相连接构成续流回路，使得电机中的电感储能放电维 持电机继续运转。
按照本实用新型提供的一种豆浆机还具有如下附属技术特征 所述主机还设置有加热组件，所述加热组件与所述调速电路相连接，所述调速电 路对所述加热组件实现可变频或可变脉宽的功率调节。 按照本实用新型提供的一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路与现有技术相 比具有如下优点首先，本实用新型采用交直流两用串激电机，通过功率开关管变频变脉宽 控制，电机转速平滑稳定，电磁噪声小，效率高，较常用的双向可控硅无级调速，性能有较大 的提高；其次，本实用新型设置有续流管，使得在功率开关管在关断时，续流管与电机构成 续流回路，续流管使电机的电感储能起再生作用，功率开关管功率损耗明显减少。 按照本实用新型提供的一种豆浆机与现有技术相比具有如下优点本实用新型将 上述的调速电路应用到豆浆机中，使得豆浆机的电机运行更加平稳，运行噪音减小，铁损小 电机发热少，温度降低，电机寿命提高，电磁骚扰小，整机安全可靠性提高。
图1是本实用新型的电路框图。 图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
参见图1和图2，在本实用新型给出的一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路， 包括整流电路1、强弱电隔离器件4、功率开关管IGBT5、续流管6和CPU。所述CPU采用单 片机。所述整流电路l向所述功率开关管IGBT5提供直流控制电源，所述强弱电隔离器件 4连接功率开关管IGBT的控制端G，所述CPU产生的可变频率或可变脉宽的脉冲控制信号 输入到所述强弱电隔离器件4中，控制所述强弱电隔离器件4的工作，从而触发所述功率开 关管IGBT的导通，所述功率开关管IGBT接入电机8的供电电路中，使得所述CPU产生的脉 冲控制信号对电机8实现变频或变脉宽的调速，所述续流管6与电机8相连接构成续流回 路，使得电机8中的电感储能放电维持电机继续运转。本实用新型设置了强弱电隔离器件 4，所述CPU通过控制强弱电隔离器件4的通断，实现对于强电通断的控制，可以直接使用市 电。本实用新型的CPU通过强弱电隔离器件4间接控制所述功率开关管IGBT，所述CPU输 出的可变频或可变脉宽的脉冲信号可以控制功率开关管IGBT的通断，从而实现对电机8的 供电电源的频率或脉宽的调整，最终达到电机调速的目的。本实用新型的调速电路是针对 串激电机而设计，能够满足串激电机的平滑无级调速需求。 本实用新型由于采用串激电机，在所述功率开关管IGBT关断时，电机8处于失电 状态，影响电机8的平稳运行。为了保证电机8的继续运转，本实用新型增加了续流管6。所 述续流管6与电机8并联后连接于所述功率开关管IGBT的一端C，在所述功率开关管IGBT 关断后，所述续流管6与电机8构成续流回路。由于电机是电感负载，由电阻和电感组成， 在脉冲高电平期间，功率开关管IGBT导通，Vce为零，电机通电而转动，同时电机电感储能， 在脉冲低电平期间，功率开关管IGBT关断，电机储能电感向续流管6放电，电流方向不变， 电机继续运转，续流管6使电机的电感储能起再生作用，功率开关管IGBT功率损耗明显减 少。并且使得电机8的运行更加平稳。 参见图1和图2，在本实用新型给出的上述实施例中，所述续流管6为快速恢复二 极管。采用快速恢复二极管可以满足续流回路的快速切换，使得电机8和续流管6构成合 格的续流回路，满足电机8的运行需求，也最大限度的减少功率开关管IGBT的功耗。 参见图1和图2，在本实用新型给出的上述实施例中，所述强弱电隔离器件4采用 光耦器件，所述光耦器件连接在所述功率开关管IGBT的控制端G，所述CPU的脉冲控制信 号输出端与所述光耦器件的控制端相连接。本实用新型由于采用光耦器件，使得CPU的控 制信号与市电隔离，增加了安全性。当然，本实用新型的强弱电隔离器件4也可以采用变压 器，或者是其他形式的强弱电隔离器件。 参见图1和图2，在本实用新型给出的上述实施例中，在所述整流电路1之后设置 有滤波电路2。在所述滤波电路2之后设置有稳压电路3，所述稳压电路3将脉动直流变为 稳定直流作为所述功率开关管IGBT的控制电源。所述整流电路1为桥堆整流电路，所述滤 波电路2对整流电路1整流后的电源进行滤波。而稳压电路3对整流、滤波后的电源进行 稳压，满足功率开关管IGBT对于稳定电源的需求，使得功率开关管IGBT更好的工作，满足 调速的需要。 参见图1和图2，在本实用新型给出的上述实施例中，还包括有开关继电器7，所述 开关继电器7接入电机8电路中，所述开关继电器7的接通早于所述功率开关管IGBT的接通，所述开关继电器7的断开晚于所述功率开关管IGBT的断开。本实用新型开关继电器7 的通断由CPU控制，由于开关继电器7的接通早于功率开关管IGBT的接通，使开关继电器7 在无电流的情况下接通，开关继电器7的断开晚于功率开关管IGBT的断开，使开关继电器 7在无电流的情况下断开。因此，本实用新型的开关继电器7是在无电流的情况下动作，减 少了开关继电器触点的老化烧蚀以及触点的分断火化电磁骚扰。该开关继电器7也可以安 装在主供电线路中。 在本实用新型提供的一种豆浆机的实施例，包括壳体和主机，所述主机包括有电 机、由所述电机驱动的刀头和控制所述电机工作的控制电路，这些部件均是豆浆机的常规 部件。本实用新型的主要特点是所述电机为交流串激电机，所述控制电路中设有调速电路， 所述调速电路为上述实施例所述的调速电路。由于采用了串激电机，使得豆浆机的刀具转 速更高，运行更加平稳，对于豆类的粉碎更好，制出的豆浆口感更佳。而由于采用上述串激 电机的调速电路，更能增加和满足豆浆机粉碎工艺无级调速的需要。 参见图1和图2，在本实用新型给出的一种豆浆机的实施例，所述主机还设置有加 热组件10，所述加热组件10与所述调速电路相连接，所述调速电路对所述加热组件10实现 可变频或可变脉宽的功率调节。所述加热组件10的供电电路中还串接有开关继电器9，该 开关继电器9同样由CPU控制，通断次序与开关继电器7相同，同样可以实现继电器零电流 通断。本实用新型通过调速电路对加热组件10进行功率调节，使加热组件10实现无级功 率调节，可以更好的满足对豆浆进行加热熟化的工艺要求。改进现行的恒功元件断续加热 调功方法。 本实用新型的电机控制过程如下单片机CPU先通过I/0输出控制信号，使开关缝 电器7触点吸合，实现触点零电流开通，单片机CPU I/O输出脉冲信号到光藕器件4，其脉 冲逐渐增加，使电机实现软起动，电机平均的功率逐渐增加，达到所需转速。因此，在电机8 起动初期，电机转速是逐步提高，利于串激电机的平稳起动。(该处电机的起动是先调节频 率还是脉宽？)由于电机是电感负载，由电阻和电感组成，在脉冲高电平期间，功率开关管 IGBT导通，Vce为零，电机8通电而转动，同时电机电感储能，在脉冲低电平期间，IGBT关断， 电机储能电感向续流管6放电，电流方向不变，电机继续运转，续流管6使电动机的电感储 能起再生作用，IGBT功率损耗明显减少，根据豆浆工艺在不同阶段的要求，CPU 1/0输出不 同频率的脉冲和/或脉宽，实现无级控制电机转速，单片机集成电路CPU在关闭电机时，先 将I/O到光藕器件4的脉冲信号输出为零，再关闭继电器7，实现触点零电流的关断。 加热组件的控制过程开始加热，单片机CPU输出控制信号，开关继电器9通电，触 点闭合，实现零电流的开通，单片机I/O输出脉冲信号，到光藕器件4的输入端，功率开关管 5得脉冲控制信号，加热组件10供电，控制脉冲信号的占空比不同，电加热管得无级调节的 电功率，根据豆浆程序的要求，控制所需的功率，关闭加热时，先关闭单片集成电路到光藕 器件4的信号，再关闭开关继电器9实现触点零电流的关断。
权利要求一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路，包括整流电路、强弱电隔离器件、功率开关管、续流管和CPU，其特征在于所述整流电路向所述功率开关管提供直流控制电源，所述强弱电隔离器件连接功率开关管的控制端，所述CPU产生的可变频率或可变脉宽的脉冲控制信号输入到所述强弱电隔离器件中，控制所述强弱电隔离器件的工作，从而触发所述功率开关管的导通，所述功率开关管接入电机的供电电路中，使得所述CPU产生的脉冲控制信号对电机实现变频或变脉宽的调速，所述续流管与电机相连接构成续流回路，使得电机中的电感储能放电维持电机继续运转。
2. 如权利要求1所述的一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路，其特征在于所述强弱电隔离器件采用光耦器件，所述光耦器件连接在所述功率开关管的控制端，所述CPU的脉冲控制信号输出端与所述光耦器件的控制端相连接。
3. 如权利要求1所述的一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路，其特征在于所述 续流管与电机并联后连接于所述功率开关管的一端，在所述功率开关管关断后，所述续流 管与电机构成续流回路。
4. 如权利要求3所述的一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路，其特征在于所述 续流管为快速恢复二极管。
5. 如权利要求1所述的一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路，其特征在于在所 述整流电路之后设置有滤波电路。
6. 如权利要求5所述的一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路，其特征在于在所 述滤波电路之后设置有稳压电路，所述稳压电路将脉动直流变为稳定直流作为所述功率开关管IGBT的控制电源。
7. 如权利要求1所述的一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路，其特征在于还包括有开关继电器，所述开关继电器接入电机电路中，所述开关继电器的接通早于所述功率 开关管的导通，所述开关继电器的断开晚于所述功率开关管的断开。
8. 如权利要求1所述的一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路，其特征在于所述功率开关管采用功率开关管IGBT，所述CPU采用单片机。
9. 一种豆浆机，包括壳体和主机，所述主机包括有电机、由所述电机驱动的刀头和控制所述电机工作的控制电路，其特征在于所述电机为交流串激电机，所述控制电路中设有调速电路，所述调速电路为上述任一权利要求所述的调速电路。
10. 如权利要求9所述的一种豆浆机，其特征在于所述主机还设置有加热组件，所述加热组件与所述调速电路相连接，所述调速电路对所述加热组件实现可变频或可变脉宽的 无级功率调节。
专利摘要一种交流串激电机变频变脉宽的调速电路，包括整流电路、强弱电隔离器件、功率开关管、续流管和CPU，所述整流电路向所述功率开关管提供直流控制电源，所述强弱电隔离器件连接功率开关管的控制端，所述CPU产生的可变频率或可变脉宽的脉冲控制信号输入到所述强弱电隔离器件中，控制所述强弱电隔离器件的工作，从而触发所述功率开关管的导通，所述功率开关管接入电机的供电电路中，使得所述CPU产生的脉冲控制信号对电机实现变频或变脉宽的调速，所述续流管与电机相连接构成续流回路，使得电机中的电感储能放电维持推动电机继续运转。本实用新型采用交直流两用串激电机，通过功率开关管变频变脉宽控制调速，电机转速平滑稳定，电磁噪声小，铁损小效率高，较常用的双向可控硅无级调速，性能有较大的提高。
文档编号A47J31/44GK201528313SQ20092023829
公开日2010年7月14日 申请日期2009年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者蔡镜波, 陈强 申请人:佛山市金星徽电器有限公司