一种空调器及其交流异步电机控制电路和方法
【专利摘要】本发明属于电机控制【技术领域】，提供了一种空调器及其交流异步电机控制电路和方法。本发明提供了包括电流采样模块、电压反馈模块、主控制器、驱动模块以及斩波模块的交流异步电机控制电路，其电路结构简单且成本低；由电流采样模块对交流异步电机的定子电流进行采样，并输出采样电流经过电压反馈模块得到相应的采样电压，主控制器根据该采样电压从预设数据库中获取斩波控制角，并根据该斩波控制角输出相应的驱动信号至驱动模块，驱动模块根据该驱动信号使斩波模块根据所述斩波控制角调整交流异步电机的定子电压，以使交流异步电机按照与该定子电压对应的转速进行运转，从而能够对交流异步电机实现高精度的无级调速。
【专利说明】一种空调器及其交流异步电机控制电路和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电机控制【技术领域】，尤其涉及一种空调器及其交流异步电机控制电路 和方法。
【背景技术】
[0002] 在交流异步电机运转过程中，其转速受负载的影响较大，负载大则转速低，负载 小则转速高。目前，在现有技术中，在家用空调上用于带动贯流风扇的交流异步电机为 PG(pulse generator,脉冲发生器）电机，电机转子上有6对极的磁铁，电机定子上设置有霍 尔传感器，通过霍尔传感器检测电机转速，然后再将转速检测信号反馈给主控芯片，最后由 主控芯片调整对交流异步电机的驱动信号，以达到稳定转速或调整转速的目的。上述现有 技术虽然具有电机转速控制精度高的优点，但由于电机内部需要增加转子磁铁、霍尔传感 器电路、电机与PCB电路板之间的连接线以及连接线端子，所以提高了电机成本，无法在低 成本的情况下对电机实现高精度的转速控制。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种交流异步电机控制电路，旨在解决现有技术所存在的 无法在低成本的情况下对电机实现高精度转速控制的问题。
[0004] 本发明是这样实现的，一种交流异步电机控制电路，与交流异步电机连接，所述交 流异步电机控制电路包括：
[0005] 电流采样模块、电压反馈模块、主控制器、驱动模块以及斩波模块；
[0006] 所述电流采样模块的第一采样端和第二采样端均连接所述交流异步电机，所述电 流采样模块的零线端连接交流电零线，所述电压反馈模块的第一输入端和第二输入端分别 连接所述电流采样模块的第一输出端和第二输出端，所述电压反馈模块的输出端连接所述 主控制器，所述主控制器还连接所述驱动模块的受控端，所述驱动模块的驱动端连接所述 斩波模块的斩波受控端，所述斩波模块的火线端和输出端分别连接交流电火线和所述交流 异步电机；
[0007] 所述电流采样模块对所述交流异步电机的定子电流进行采样，并将采样电流输出 至所述电压反馈模块，所述电压反馈模块根据所述采样电流生成相应的采样电压，并将所 述采样电压反馈至所述主控制器，所述主控制器根据所述采样电压从预设数据库中获取斩 波控制角，并根据所述斩波控制角输出相应的驱动信号至所述驱动模块，所述驱动模块根 据所述驱动信号使所述斩波模块根据所述斩波控制角调整所述交流异步电机的定子电压， 以使所述交流异步电机按照与所述定子电压对应的转速进行运转。
[0008] 本发明的另一目的还在于提供一种空调器，其包括交流异步电机及上述的交流异 步电机控制电路。
[0009] 本发明的又一目的还在于提供一种基于上述交流异步电机控制电路的交流异步 电机控制方法，其包括以下步骤：
[0010] 电流采样模块对所述交流异步电机的定子电流进行采样，并将采样电流输出至电 压反馈模块；
[0011] 所述电压反馈模块根据所述采样电流生成相应的采样电压，并将所述采样电压反 馈至主控制器；
[0012] 所述主控制器根据所述采样电压从预设数据库中获取斩波控制角，并根据所述斩 波控制角输出相应的驱动信号至驱动模块；
[0013] 所述驱动模块根据所述驱动信号使斩波模块根据所述斩波控制角调整所述交流 异步电机的定子电压，以使所述交流异步电机按照与所述定子电压对应的转速进行运转。
[0014] 本发明提供了包括电流采样模块、电压反馈模块、主控制器、驱动模块以及斩波模 块的交流异步电机控制电路，其电路结构简单且成本低；由电流采样模块对交流异步电机 的定子电流进行采样，并将采样电流输出至电压反馈模块，电压反馈模块根据该采样电流 生成相应的采样电压，并将该采样电压反馈至主控制器，主控制器根据所述采样电压从预 设数据库中获取斩波控制角，并根据该斩波控制角输出相应的驱动信号至驱动模块，驱动 模块根据该驱动信号使斩波模块根据所述斩波控制角调整交流异步电机的定子电压，以使 交流异步电机按照与该定子电压对应的转速进行运转，从而能够对交流异步电机实现高精 度的无级调速，解决了现有技术所存在的无法在低成本的情况下对电机实现高精度转速控 制的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本发明实施例提供的交流异步电机控制电路的模块结构图；
[0016] 图2是本发明实施例提供的交流异步电机控制方法的实现流程图；
[0017] 图3是本发明实施例提供的交流异步电机控制电路的示例电路结构图。
【具体实施方式】
[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0019] 以下以在空调器中的应用为例，对本发明实施例提供的交流异步电机控制电路进 行说明：
[0020] 空调器包括交流异步电机和交流异步电机控制电路。图1示出了交流异步电机控 制电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0021] 交流异步电机控制电路100与交流异步电机200连接，交流异步电机控制电路100 包括电流采样模块101、电压反馈模块102、主控制器103、驱动模块104以及斩波模块105。
[0022] 电流采样模块101的第一采样端和第二采样端均连接交流异步电机200,电流采 样模块101的零线端连接交流电零线N，电压反馈模块102的第一输入端和第二输入端分别 连接电流采样模块101的第一输出端和第二输出端，电压反馈模块102的输出端连接主控 制器103,主控制器103还连接驱动模块104的受控端，驱动模块104的驱动端连接斩波模 块105的斩波受控端，斩波模块105的火线端和输出端分别连接交流电火线L和交流异步 电机200。
[0023] 电流采样模块101对交流异步电机200的定子电流进行采样，并将采样电流输出 至电压反馈模块102,电压反馈模块102根据该采样电流生成相应的采样电压，并将该采样 电压反馈至主控制器103,主控制器103根据该采样电压从预设数据库中获取斩波控制角， 并根据该斩波控制角输出相应的驱动信号至驱动模块104,驱动模块104根据该驱动信号 使斩波模块105根据上述的斩波控制角调整交流异步电机200的定子电压，以使交流异步 电机200按照与所述定子电压对应的转速进行运转。
[0024] 基于上述的交流异步电机控制电路100,本发明实施例还提供了一种交流异步电 机控制方法，如图2所示，其包括以下步骤：
[0025] S1.电流采样模块101对交流异步电机200的定子电流进行采样，并将采样电流输 出至电压反馈模块102;
[0026] S2.电压反馈模块102根据采样电流生成相应的采样电压，并将该采样电压反馈 至主控制器103 ;
[0027] S3.主控制器103根据采样电压从预设数据库中获取斩波控制角，并根据该斩波 控制角输出相应的驱动信号至驱动模块104 ;
[0028] S4.驱动模块104根据驱动信号使斩波模块105根据所述斩波控制角调整交流异 步电机200的定子电压，以使交流异步电机200按照与该定子电压对应的转速进行运转。
[0029] 需要说明的是，上述的驱动信号是占空比为α/π的脉冲信号，α为上述的斩波 控制角，^是圆周率。
[0030] 对于交流异步电机，其输出功率Ρ与转速η成正比例关系，S卩：P〇cn3,可记为ρ = ΚΧη3。电机转矩Τ与定子电压Uo成正平方关系，即：T = CXUo2/f XRh，其中C =磁极对数X 相数X匝数，Rh为转子电阻和漏电抗之和，由此可知，电机转矩T与定子电压Uo的关系为 T ^ Uo2。电机转矩T与输出功率P以及转速η的关系为T = 9550*P/n，结合P = KXn3,可 得电机转矩与转速η的关系为T 〇c η2,再结合T 〇c Uo2,便可知转速η与定子电压Uo也是成 正比关系的。而由于定子电流I = Uo/RD，RD为定子阻抗，是一个常数，所以n 〇c Uo 〇c I，因 此，转速η越高，定子电压Uo和定子电流I也就越大，反之亦然。
[0031] 在本发明实施例中，交流异步电机的定子电压Uo是由斩波模块105中的光耦可控 硅根据斩波控制角α对交流输入电压进行斩波所得到的，定子电压Uo与斩波控制角α的 关系如下式所示：
【权利要求】
1. 一种交流异步电机控制电路，与交流异步电机连接，其特征在于，所述交流异步电机 控制电路包括： 电流采样模块、电压反馈模块、主控制器、驱动模块以及斩波模块； 所述电流采样模块的第一采样端和第二采样端均连接所述交流异步电机，所述电流采 样模块的零线端连接交流电零线，所述电压反馈模块的第一输入端和第二输入端分别连接 所述电流采样模块的第一输出端和第二输出端，所述电压反馈模块的输出端连接所述主控 制器，所述主控制器还连接所述驱动模块的受控端，所述驱动模块的驱动端连接所述斩波 模块的斩波受控端，所述斩波模块的火线端和输出端分别连接交流电火线和所述交流异步 电机； 所述电流采样模块对所述交流异步电机的定子电流进行采样，并将采样电流输出至所 述电压反馈模块，所述电压反馈模块根据所述采样电流生成相应的采样电压，并将所述采 样电压反馈至所述主控制器，所述主控制器根据所述采样电压从预设数据库中获取斩波控 制角，并根据所述斩波控制角输出相应的驱动信号至所述驱动模块，所述驱动模块根据所 述驱动信号使所述斩波模块根据所述斩波控制角调整所述交流异步电机的定子电压，以使 所述交流异步电机按照与所述定子电压对应的转速进行运转。
2. 如权利要求1所述的交流异步电机控制电路，其特征在于，所述驱动信号是占空比 为α/π的脉冲信号，其中，α为所述斩波控制角，π是圆周率。
3. 如权利要求1所述的交流异步电机控制电路，其特征在于，所述预设数据库中包含 多组数据，每组数据中包含形成映射关系的转速、定子电压、斩波控制角、采样电流及采样 电压。
4. 如权利要求1所述的交流异步电机控制电路，其特征在于，所述电流采样模块包括 第一电容和电流互感器，所述第一电容的第一端和第二端分别为所述电流米样模块的第一 采样端和第二采样端，所述电流互感器的初级线圈的第一端连接所述第一电容的第二端， 所述电流互感器的初级线圈的第二端为所述电流采样模块的零线端，所述电流互感器的次 级线圈的第一端和第二端分别为所述电流采样模块的第一输出端和第二输出端。
5. 如权利要求1所述的交流异步电机控制电路，其特征在于，所述电压反馈模块包括： 第一电阻、双向二极管、电解电容、第二电阻及第二电容； 所述第一电阻的第一端与所述双向二极管的输入极的共接点为所述电压反馈模块的 第一输入端，所述第一电阻的第二端为所述电压反馈模块的第二输入端，所述双向二极管 的输出极与所述电解电容的正极共接于所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端与 所述第二电容的第一端的共接点为所述电压反馈模块的输出端，所述电解电容的负极与所 述第一电阻的第二端及所述第二电容的第二端接地，并同时与所述电解电容的负极及所述 第一电阻的第二端连接。
6. 如权利要求1所述的交流异步电机控制电路，其特征在于，所述驱动模块包括： 第三电阻、第四电阻及ΝΡΝ型三极管； 所述第三电阻的第一端为所述驱动模块的受控端，所述第三电阻的第二端与所述第四 电阻的第一端共接于所述ΝΡΝ型三极管的基极，所述第四电阻的第二端与所述ΝΡΝ型三极 管的发射极共接于地，所述ΝΡΝ型三极管的集电极为所述驱动模块的驱动端。
7. 如权利要求1所述的交流异步电机控制电路，其特征在于，所述斩波模块包括： 第五电阻、光耦可控硅、电感、第六电阻及第三电容； 所述第五电阻的第一端为所述斩波模块的斩波受控端，所述第五电阻的第二端连接所 述光耦可控硅的发光二极管的阴极，所述光耦可控硅的发光二极管的阳极连接直流电源， 所述光耦可控硅中的双向可控硅的第一端连接所述电感的第一端，所述光耦可控硅中的双 向可控硅的第二端与所述第六电阻的第一端的共接点为所述斩波模块的火线端，所述第六 电阻的第二端连接所述第三电容的第一端，所述电感的第二端与所述第三电容的第二端的 共接点为所述斩波模块的输出端。
8. -种空调器，包括交流异步电机，其特征在于，所述空调器还包括如权利要求1至7 任一项所述的交流异步电机控制电路。
9. 一种基于权利要求1所述的交流异步电机控制电路的交流异步电机控制方法，其特 征在于，所述交流异步电机控制方法包括以下步骤： 电流采样模块对所述交流异步电机的定子电流进行采样，并将采样电流输出至电压反 馈模块； 所述电压反馈模块根据所述采样电流生成相应的采样电压，并将所述采样电压反馈至 王控制器； 所述主控制器根据所述采样电压从预设数据库中获取斩波控制角，并根据所述斩波控 制角输出相应的驱动信号至驱动模块； 所述驱动模块根据所述驱动信号使斩波模块根据所述斩波控制角调整所述交流异步 电机的定子电压，以使所述交流异步电机按照与所述定子电压对应的转速进行运转。
10. 如权利要求9所述的交流异步电机控制方法，其特征在于，所述驱动信号是占空比 为α/π的脉冲信号，其中，α为所述斩波控制角，π是圆周率。
11. 如权利要求9所述的交流异步电机控制方法，其特征在于，所述预设数据库中包含 多组数据，每组数据中包含形成映射关系的转速、定子电压、斩波控制角、采样电流及采样 电压。
【文档编号】H02P25/16GK104113260SQ201410228038
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】张保强 申请人:邯郸美的制冷设备有限公司, 美的集团武汉制冷设备有限公司