专利名称：单相电机调速装置和烤烟设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机调速领域，特别是涉及一种单相电机调速装置和烤烟设备。
背景技术：
现有技术中的烤烟密集型烤房所采用的主风机大多为单相单风机结构，该主风机所使用电机均为1. 5KW或2. 2KW的电容式单相220V交流电机，电机极数4极，额定转速1440
转/分。主风机一旦启动，在整个烟叶烤制过程无法完成速度调节，特别是在需要较小的风量时，无法提供较小的风量，因此会导致烟叶烤制的质量不能达到满意的要求。采用这种主风机的烤房在全国大概有25万座，如果把主风机更换成双速电机或多速电机，成本及施工难度都较大。因此，现有技术中急需一种单向电机调速装置，以便将现有技术中主风机无法调速的问题，从而利于调节风机风量，确保烟叶烤制质量，实现烟农增收。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现风机在多种转速之间任意切换，使烟农在烟叶烤制阶段可以根据需要调节风机风量，提高了烟叶烤制质量的单相电机调速装置和烤烟设备。为解决上述技术问题，作为本发明的第一个方面，提供了一种单相电机调速装置，包括交流输入端、主电源变频逆变器、控制通信模块、交流旁路选择开关、控制器、控制面板和输出控制开关；控制面板与交流输入端和控制器连接，用于设定转速，控制器接收来自控制面板的设定转速；当设定转速为第一转速时，控制器控制来自交流输入端的交流电直接经过交流旁路选择开关后由输出控制开关输出，同时控制主电源变频逆变器停止工作；当设定转速为小于第一转速的第二转速时，控制器根据设定转速控制主变频逆变器，以使来自交流输入端的交流电经主变频逆变器后由输出控制开关输出。进一步地，单相电机调速装置还包括过欠压检测单元，与控制器电连接，用于在检测到电网电压超过预定的范围时向控制器发出过欠压保护信号，控制器接收到过欠压保护信号后直接使用来自交流输入端的交流电作为输出控制开关的输出。进一步地，单相电机调整装置还包括辅助EMC滤波器和辅助整流滤波器，交流输入端依次通过辅助EMC滤波器和辅助整流滤波器与控制通信模块连接，过欠压检测单元与辅助EMC滤波器连接。进一步地，单相电机调速装置还包括电流检测模块，与主电源变频逆变器和控制器连接，用于在检测到主电源变频器过流时向控制器发出过流保护信号，控制器接收到过流保护信号后直接使用来自交流输入端的交流电作为输出控制开关的输出。进一步地，单相电机调整装置还包括主EMC滤波器和主整流滤波器，交流输入端依次通过主EMC滤波器和主整流滤波器与主电源变频逆变器连接。
进一步地，单相电机调整装置还包括变频驱动单元，控制器通过变频驱动单元控制主电源变频逆变器。进一步地，单相电机调整装置还包括主电源输出滤波器，主电源变频逆变器通过主电源输出滤波器与输出控制开关连接。进一步地，单相电机调整装置还包括电压反馈模块，其输出端与主电源输出滤波器连接，其输出端与控制器连接。作为本发明的第二个方面，提供了一种烤烟设备，包括单相电机，还包括用于对单相电机进行调速的调速装置，调速装置是上述的单相电机调速装置。本发明为解决1. 5KW或2. 2KW以下功率的单相电容式电机调速而开发，可以实现该类电机的多级调速，其能够实现风机电机转速在960转/分、1020转/分、1080转/分、1140转/分、1440转/分之间任意切换，烟农在烟叶烤制阶段可以根据需要调节风机风量，提高了烟叶烤制质量。
图1示意性示出了本发明中的单相电机调速装置的原理图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。作为本发明的第一方面，提供了一种单相电机调速装置，特别地，可应用于烤烟设备中，以便为烤烟设备的单相风机提供调速功能，解决其无法调速，导致烤烟在叶烤制过程中，因无法提供较小的风量，造成烟叶烤制的质量的问题。如图1所示，该单相电机调速装置包括交流输入端、主电源变频逆变器、控制通信模块、交流旁路选择开关、控制器、控制面板和输出控制开关；控制面板与交流输入端和控制器连接，用于设定转速，控制器接收来自控制面板的设定转速；当设定转速为第一转速(即高速模式)时，控制器控制来自交流输入端的交流电直接经过交流旁路选择开关后由输出控制开关输出，同时控制主电源变频逆变器停止工作；当设定转速为小于第一转速的第二转速(即低速模式)时，控制器根据设定转速控制主变频逆变器，以使来自交流输入端的交流电经主变频逆变器后由输出控制开关输出。其中，控制面板可用于设置转速并记录高低运行的时间，即记录速高低速烤烟的时间。控制通信模块将控制面板中设置的参数发送给控制器，完成与控制器的通信，并执行来自控制器的命令。主电源变频逆变器用于把直流信号通过SPWM变化变成交流脉冲信号。交流输入端可向控制器、控制面板、控制通信模块、风机等提供电源。主电源变频逆变器输出与控制面板设定的频率相对应频率的SPWM，并将其输出电压反馈给控制器，以便控制器控制其正常的工作。.交流旁路选择开关用于当设备有保护或故障信号时，自动运行到旁路输出。输出控制单元用于进行高低速模式的切换，对风机卸荷。优选地，控制通信模块接收控制器的指令，可根据该指令控制输出控制开关和交流旁路选择开关的打开或关闭。这样，当烤烟设备需要运转到高速模式时，主电源变频逆变器不工作，交流输入端输入的交流电通过交流旁路选择开关和输出控制开关直接给风机供电，使风机直接工作在市电工频模式。当烤烟设备需要运转到低速模式时，主电源变频逆变器工作，控制器根据控制面板设定的频率及电压通过输出控制开关给风机供电，使风机直接设定转速模式。优选地，单相电机调速装置还包括过欠压检测单元，与控制器电连接，用于在检测到电网电压超过预定的范围时向控制器发出过欠压保护信号，控制器接收到过欠压保护信号后直接使用来自交流输入端的交流电作为输出控制开关的输出。优选地，单相电机调整装置还包括辅助EMC滤波器和辅助整流滤波器，交流输入端依次通过辅助EMC滤波器和辅助整流滤波器与控制通信模块连接，过欠压检测单元与辅助EMC滤波器连接。其中，辅助整流滤波器用于将交流变成直流。优选地，单相电机调整装置还包括变频驱动单元，控制器通过变频驱动单元控制主电源变频逆变器。变频驱动单元驱动全桥的IGBT或M0SFET，以便进行高压和控制电源的隔离。 优选地，单相电机调速装置还包括电流检测模块，与主电源变频逆变器和控制器连接，用于在检测到主电源变频器过流时向控制器发出过流保护信号，控制器接收到过流保护信号后直接使用来自交流输入端的交流电作为输出控制开关的输出。电流检测模块用于检测上述IGBT或MOSFET的电流信号。也就是说，当在低速模式下，当检测到过欠压保护信号、过流保护信号时，都会自动切换到高速模式。此外，当控制器检测到输出故障信号、温度过热信号时，也会直接切换到高速模式。优选地，单相电机调整装置还包括主EMC滤波器和主整流滤波器，交流输入端依次通过主EMC滤波器和主整流滤波器与主电源变频逆变器连接。主EMC滤波器可防止调速器工作时，对电网的污染和干扰其他设备。主整流滤波器用于将交流变成纯正直流。申请人发现，为降低风机温升，延长风机使用寿命，必须给风机供电的电源设备输出谐波要小，因此，本发明在主电源变频逆变器的输出端采用纯正弦波输出对应频率和电压。相比之下，现有技术中的变频器主要是针对三相风机，在单相风机下运用会导致风机温升严重升高，影响风机使用寿命。优选地，单相电机调整装置还包括主电源输出滤波器，主电源变频逆变器通过主电源输出滤波器与输出控制开关连接。主电源输出滤波器用于把SPWM波形变成纯正弦波。优选地，单相电机调整装置还包括电压反馈模块，其输出端与主电源输出滤波器连接，其输出端与控制器连接，用于进行闭环控制，使主电源变频逆变器的输出稳定。优选地，根据风机功率大小要求，本发明中的单相电机调速装置提供两种类型1.5KW 和 2. 2KW。本发明中的单相电机调速装置具有以下特点(I)主电源变频逆变器采用微处理器控制的SPWM技术，纯正弦波输出，波形纯净。(2)独有的动态电流环控制技术确保主电源变频逆变器可靠运行。(3)负载适应能力强,包括电容性、电感性、混合性负载。(4)过载能力和抗冲击能力强。(5)具有输入过、欠压，输出过、欠压，过载等完善的保护功能。(6)主电源变频逆变器采用LED指示数码管显示电机转速和运行时间，状态一目了然。(7)自由切换，实现高低速模式变化。(8)可实现远程控制(内部预留插口)特别地，本发明中的单相电机调速装置的主要技术指标如下
权利要求
1.一种单相电机调速装置，其特征在于，包括交流输入端、主电源变频逆变器、控制通信模块、交流旁路选择开关、控制器、控制面板和输出控制开关；所述控制面板与所述交流输入端和所述控制器连接，用于设定转速，所述控制器接收来自所述控制面板的所述设定转速；当所述设定转速为第一转速时，所述控制器控制来自所述交流输入端的交流电直接经过所述交流旁路选择开关后由所述输出控制开关输出，同时控制所述主电源变频逆变器停止工作；当所述设定转速为小于所述第一转速的第二转速时，所述控制器根据所述设定转速控制所述主变频逆变器，以使来自所述交流输入端的交流电经所述主变频逆变器后由所述输出控制开关输出。
2.根据权利要求1所述的单相电机调速装置，其特征在于，所述单相电机调速装置还包括过欠压检测单元，与所述控制器电连接，用于在检测到电网电压超过预定的范围时向所述控制器发出过欠压保护信号，所述控制器接收到所述过欠压保护信号后直接使用来自所述交流输入端的交流电作为所述输出控制开关的输出。
3.根据权利要求2所述的单相电机调速装置，其特征在于，所述单相电机调整装置还包括辅助EMC滤波器和辅助整流滤波器，所述交流输入端依次通过所述辅助EMC滤波器和辅助整流滤波器与所述控制通信模块连接，所述过欠压检测单元与所述辅助EMC滤波器连接。
4.根据权利要求1所述的单相电机调速装置，其特征在于，所述单相电机调速装置还包括电流检测模块，与所述主电源变频逆变器和所述控制器连接，用于在检测到所述主电源变频器过流时向所述控制器发出过流保护信号，所述控制器接收到所述过流保护信号后直接使用来自所述交流输入端的交流电作为所述输出控制开关的输出。
5.根据权利要求1所述的单相电机调速装置，其特征在于，所述单相电机调整装置还包括主EMC滤波器和主整流滤波器，所述交流输入端依次通过所述主EMC滤波器和主整流滤波器与所述主电源变频逆变器连接。
6.根据权利要求1所述的单相电机调速装置，其特征在于，所述单相电机调整装置还包括变频驱动单元，所述控制器通过所述变频驱动单元控制所述主电源变频逆变器。
7.根据权利要求1所述的单相电机调速装置，其特征在于，所述单相电机调整装置还包括主电源输出滤波器，所述主电源变频逆变器通过所述主电源输出滤波器与所述输出控制开关连接。
8.根据权利要求7所述的单相电机调速装置，其特征在于，所述单相电机调整装置还包括电压反馈模块，其输出端与所述主电源输出滤波器连接，其输出端与所述控制器连接。
9.一种烤烟设备，包括单相电机，其特征在于，还包括用于对所述单相电机进行调速的调速装置，所述调速装置是权利要求1至8中任一项所述的单相电机调速装置。
全文摘要
本发明涉及一种单相电机调速装置，包括交流输入端、主电源变频逆变器、控制通信模块、交流旁路选择开关、控制器、控制面板和输出控制开关；控制面板与交流输入端和控制器连接，用于设定转速，控制器接收来自控制面板的设定转速；当设定转速为第一转速时，控制器控制来自交流输入端的交流电直接经过交流旁路选择开关后由输出控制开关输出，同时控制主电源变频逆变器停止工作；当设定转速为小于第一转速的第二转速时，控制器根据设定转速控制主变频逆变器，以使来自交流输入端的交流电经主变频逆变器后由输出控制开关输出。本发明可以实现电机多级调速，在烟叶烤制时可根据需要调节风机风量，提高了烟叶烤制质量。
文档编号H02P27/06GK103001575SQ20131000626
公开日2013年3月27日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者汪伯军, 谢汇川, 许安定, 杨超, 陈益银, 李朝文 申请人:中国烟草总公司重庆市公司烟草科学研究所, 成都众辉科技有限公司