电机及其调速电路和方法

申请号 CN201510897279.2 申请日 2015-12-07 公开(公告)号 CN105515283A 公开(公告)日 2016-04-20
申请人 珠海格力电器股份有限公司; 发明人 李岗; 蔡勋涛; 朱铂; 李和坤;
摘要 本 发明 公开了一种 电机 及其调速 电路 和方法。其中,该调速电路包括:预设电容,预设电容的两端连接至交流电源的两端;第一支路,第一支路通过预设电容连接至交流电源的两端,用于根据检测到的电机的当前转速调节预设电容的输出值,其中,输出值用于将电机的当前转速调节至预设转速;电机,电机与第一支路并联。本发明解决了有技术中的无级调速方案中由于 电压 或者 电流 不连续诱发电机出现噪的技术问题。
权利要求

1.一种电机的调速电路,其特征在于,包括:
预设电容,所述预设电容的两端连接至交流电源的两端;
第一支路,所述第一支路通过所述预设电容连接至所述交流电源的两端,用于根据检测到的电机的当前转速调节所述预设电容的输出值,其中,所述输出值用于将所述电机的当前转速调节至预设转速;以及
电机,所述电机与所述第一支路并联。
2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述第一支路还用于在所述预设电容的输出值增大时,调节所述电机的当前转速增大,当所述预设电容的输出值减小时,调节所述电机的当前转速减小。
3.根据权利要求2所述的电路,其特征在于,所述第一支路包括:
可控开关,所述可控开关的第一端与所述电机的第一端相连接,所述可控开关的第二端与所述第二支路的第二端相连接,用于根据检测到的所述电机的当前转速调节占空比,其中,所述占空比为在一个周期内所述可控开关的导通时间与所述周期的比值;以及预设负载,所述预设负载通过所述可控开关连接至所述电机的两端,其中,当所述占空比增大时,所述预设负载两端的电流增大,当所述占空比减小时,所述预设负载两端的电流减小。
4.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,所述预设转速包括第一预设转速和第二预设转速,当检测到所述电机的当前转速大于所述第一预设转速时,所述可控开关增大占空比,当检测到所述电机的当前转速小于所述第二预设转速时,所述可控开关减小占空比,其中,所述第一预设转速大于所述第二预设转速。
5.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,当所述预设负载两端的电流增大时,所述预设电容的输出值减小,当所述预设负载两端的电流减小时,所述预设电容的输出值增大。
6.一种电机的调速方法,其特征在于,通过权利要求1至5中任一项所述的调速电路进行电机的控制,所述方法包括:
比较检测到的电机的当前转速与预设转速的大小;
根据比较结果调节所述调速电路的预设电容的输出值,其中,所述预设电容通过所述电机连接至交流电源的两端;以及
根据所述预设电容的输出值控制所述电机的当前转速。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述预设电容的输出值包括输出电压值和输出电流值,所述预设转速包括第一预设转速和第二预设转速,根据比较结果调节所述调速电路的预设电容的输出值包括:
根据所述比较结果调节所述调速电路的可控开关的占空比的大小,其中,当所述比较结果为所述电机的当前转速大于所述第一预设转速时,增加所述调速电路的可控开关的占空比,当所述比较结果为所述电机的当前转速小于所述第二预设转速时,减小所述占空比的值,其中,所述第一预设转速大于所述第二预设转速;以及
根据所述占空比的大小调节所述预设电容的输出值,其中,当所述占空比增大时,所述预设电容的输出值减小,当所述占空比减小时,所述预设电容的输出值增大。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,根据所述占空比的大小调节所述调速电路的预设电容的输出值包括:
当所述占空比增大时,所述调速电路的预设负载两端的电流增大,控制所述预设电容的输出值减小;或
当所述占空比减小时,所述调速电路的预设负载两端的电流减小,控制所述预设电容的输出值增大。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,根据所述预设电容的输出值控制所述电机的转速包括:
当所述预设电容的输出值减小时,控制所述电机的当前转速降低至所述第一预设转速;或
当所述预设电容的输出值增大时,控制所述电机的当前转速升高至所述第二预设转速。
10.一种电机,其特征在于,包括上述权利要求1至5中任一项所述电机的调速电路。

说明书全文

电机及其调速电路和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电机控制领域,具体而言,涉及一种电机及其调速电路和方法。

背景技术

[0002] 现有技术中,交流壳电机通常采用的调速方案包括抽头调速、阻容降压调速和可控调速等。其中,抽头调速和阻容降压调速可以实现电机的有级调速;可控硅调速可以实现电机的无级调速,但由于可控硅调速方案输入电机的电压为斩波电压,会诱发电机出现噪音。电机出现噪音会影响电机的稳定运行,并且,当电机安装于家用电器中,电机的噪音会对用户带了一定的影响。
[0003] 针对上述的问题,目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供了一种电机及其调速电路和方法,以至少解决现有技术中的无级调速方案中由于电压或者电流不连续诱发电机出现噪音的技术问题。
[0005] 根据本发明实施例的一个方面,提供了一种电机的调速电路,包括:预设电容,所述预设电容的两端连接至交流电源的两端;第一支路,所述第一支路通过所述预设电容连接至所述交流电源的两端,用于根据检测到的电机的当前转速调节所述预设电容的输出值,其中,所述输出值用于将所述电机的当前转速调节至预设转速;以及电机,所述电机与所述第一支路并联。
[0006] 进一步地,所述第一支路还用于在所述预设电容的输出值增大时,调节所述电机的当前转速增大,当所述预设电容的输出值减小时,调节所述电机的当前转速减小。
[0007] 进一步地,所述第一支路包括:可控开关,所述可控开关的第一端与所述电机的第一端相连接,所述可控开关的第二端与所述电机的第二端相连接,用于根据检测到的所述电机的当前转速调节占空比,其中,所述占空比为在一个周期内所述可控开关的导通时间与所述周期的比值;以及预设负载,所述预设负载通过所述可控开关连接至所述电机的两端,其中,当所述占空比增大时,所述预设负载两端的电流增大,当所述占空比减小时,所述预设负载两端的电流减小。
[0008] 进一步地,所述预设转速包括第一预设转速和第二预设转速,当检测到所述电机的当前转速大于所述第一预设转速时,所述可控开关增大占空比,当检测到所述电机的当前转速小于所述第二预设转速时,所述可控开关减小占空比,其中,所述第一预设转速大于所述第二预设转速。
[0009] 进一步地,当所述预设负载两端的电流增大时,所述预设电容的输出值减小,当所述预设负载两端的电流减小时,所述预设电容的输出值增大。
[0010] 根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种电机的调速方法,通过上述内容任一项所述的调速电路进行电机的控制,所述方法包括:比较检测到的电机的当前转速与预设转速的大小;根据比较结果调节所述调速电路的预设电容的输出值,其中,所述预设电容通过所述电机连接至交流电源的两端;以及根据所述预设电容的输出值控制所述电机的当前转速。
[0011] 进一步地,所述预设电容的输出值包括输出电压值和输出电流值,所述目标转速包括第一预设转速和第二预设转速,根据比较结果调节所述调速电路的预设电容的输出值包括:根据所述比较结果调节所述调速电路的可控开关的占空比的大小,其中,当所述比较结果为所述电机的当前转速大于所述第一预设转速时,增加所述电路的可控开关的占空比,当所述比较结果为所述电机的当前转速小于所述第二预设转速时,减小所述占空比的值,其中,所述第一预设转速大于所述预设转速;以及根据所述占空比的大小调节所述预设电容的输出值,其中,当所述占空比增大时,所述预设电容的输出值减小,当所述占空比减小时,所述预设电容的输出值增大。
[0012] 进一步地,根据所述占空比的大小调节所述电路的预设电容的输出值包括:当所述占空比增大时,所述调速电路的预设负载两端的电流增大,控制所述预设电容的输出值减小;或当所述占空比减小时,所述调速电路的预设负载两端的电流减小,控制所述预设电容的输出值增大。
[0013] 进一步地,根据所述预设电容的输出值控制所述电机的转速包括:当所述预设电容的输出值减小时,控制所述电机的当前转速降低至所述第一预设转速;或当所述预设电容的输出值增大时,控制所述电机的当前转速升高至所述第二预设转速。
[0014] 根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种电机,其特征在于,包括上述内容中所提供的任一项所述电机的调速电路。
[0015] 在本发明实施例中,采用预设电容,所述预设电容的两端连接至交流电源的两端;第一支路,所述第一支路通过所述预设电容连接至所述交流电源的两端,用于根据检测到的电机的当前转速调节所述预设电容的输出值,其中,所述输出值用于将所述电机的当前转速调节至预设转速;电机,所述电机与所述第一支路并联的方式。通过第一支路根据检测到的电机的转速调节预设电容的输出值,当预设电容的输出值发生变化时,可以控制增大电机的转速或控制降低电机的转速,实现电机的无级调速,并且通过预设电容的续流作用,使得输入电机的电压(或者电流)为连续的电压(或者电流),避免了由于电机的电压(或者电流)不连续导致在电机调速过程中带来噪音,相对于现有技术中电机的无级调速方案,达到了电机在无级调速过程中不会出现噪音的目的,进而解决了有技术中的无级调速方案中由于电压或者电流不连续诱发电机出现噪的技术问题。
附图说明
[0016] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0017] 图1是根据本发明实施例的一种电机的调速电路的示意图;以及
[0018] 图2是根据本发明实施例的一种电机的调速方法的流程图

具体实施方式

[0019] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
[0020] 需要说明的是,本发明的说明书权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0021] 根据本发明实施例,提供了一种电机的调速电路。
[0022] 图1是根据本发明实施例的一种电机的调速电路的示意图,如图1所示,该电路包括预设电容10、第一支路20和电机30:
[0023] 预设电容10的两端连接至交流电源的两端。
[0024] 具体地,如图1所示,将预设电容10接入交流电源,进行阻容降压。如图1所示,在预设电容10的输出端分为两个支路,即第一支路20和电机30所在的支路。
[0025] 现有技术的电机无级调速方案中,电机的电流和电压波形为非连续波形,该非连续波形导致电机在调速过程中出现噪音,不利于电机的运行。而设置在交流电源上的预设电容10,为调速电路续流,使得电流和电压波形为连续的全波波形,此时,电机在调速过程中不会出现噪音的问题。
[0026] 第一支路20通过预设电容10连接至交流电源的两端,用于根据检测到的电机的当前转速调节预设电容的输出值,其中,输出值用于将电机的当前转速调节至预设转速。
[0027] 具体地,如图1所示,第一支路通过预设电容连接至交流电源AC的两端,第一支路根据控制器检测到的电机转速调节预设电容两端的电压值(或者电流值),进而调节预设电容的输出值。其中,通过安装在电机的转速传感器(例如,霍尔传感器)来检测电机的当前转速,并将检测到的当前转速传输至控制器,控制器根据接收到的转速判断电机是否运行在正常范围内。
[0028] 电机30与第一支路20并联。
[0029] 具体地,如图1所示,电机与第一支路并联,并通过预设电容连接至交流电源AC的两端。
[0030] 在本发明实施例中,通过第一支路根据检测到的电机的转速调节预设电容的输出值,当预设电容的输出值发生变化时,可以控制增大电机的转速或控制降低电机的转速,实现电机的无级调速,并且通过预设电容的续流作用,使得输入电机的电压(或者电流)为连续的电压(或者电流),避免了由于电机的电压(或者电流)不连续导致在电机调速过程中带来噪音,相对于现有技术中电机的无级调速方案,达到了电机在无级调速过程中不会出现噪音的目的,进而解决了有技术中的无级调速方案中由于电压或者电流不连续诱发电机出现噪的技术问题。
[0031] 可选的,如图1所示,第一支路还用于在预设电容的输出值增大时,调节电机的转速增大,当预设电容的输出值减小时,调节电机的转速减小。
[0032] 需要说明的是,在本发明实施例中,电机选取为交流铁壳电机。
[0033] 预设电容的输出值可以为电压值,还可以为电流值。若预设电容输出的电压值(或者输出的电流值)增大时,则电机两端的电压值(或者电流值)增大;若预设电容C输出的电压值(或者输出的电流值)减小时,则电机两端的电压值(或者电流值)减小。若电机两端的电压值(或者电流值)增大,则电机的转速升高;若电机两端的电压值(或者电流值)减小,则电机的转速降低。
[0034] 可选的,如图1所示,第一支路包括:可控开关40和预设负载50,其中:
[0035] 可控开关的第一端与电机的第一端相连接,可控开关的第二端与电机的第二端相连接,用于根据检测到的电机的当前转速调节占空比,其中,占空比为在一个周期内可控开关的导通时间与周期的比值。
[0036] 预设转速包括第一预设转速和第二预设转速,当控制器检测到电机的转速大于第一预设转速时,控制可控开关增大占空比,当控制器检测到电机的转速小于第二预设转速时,控制可控开关减小占空比,其中,第一预设转速大于第二预设转速。
[0037] 预设负载50通过可控开关连接至电机的两端,其中,当占空比增大时,预设负载两端的电流增大,当占空比减小时,预设负载两端的电流减小。
[0038] 当预设负载两端的电流增大时,预设电容的输出值减小,当预设负载两端的电流减小时,预设电容的输出值增大。
[0039] 需要说明的是,可控开关可以选取为晶闸管、场效应管等开关。作为优选,在本发明实施例中,可控开关可以选取为可控硅(又称为晶闸管)。
[0040] 具体地,可控开关可以为可控硅,且通过预设负载连接至电机的两端,当转速传感器检测到电机的转速大于第一预设转速或小于第二预设转速时,通过调节可控硅(即,可控开关)的导通,来调节可控硅(即,可控开关)的占空比τ,其中,τ=ton/(ton+toff),ton为可控硅(即,可控开关)在一个周期内的导通时间,toff为可控硅(即,可控开关)在一个周期内的关断时间,(ton+toff)为一个周期T,τ为占空比。
[0041] 在整机运行时,整机控制器接收转速传感器检测到的电机转速,当转速传感器检测到电机的转速大于第一预设转速时,可控硅增加占空比,使得流过预设负载的电流加大,此时预设电容的输出电压下降,控制电机转速降低至第一预设转速以下。当整机控制器接收转速传感器检测到的电机转速低于第二预设转速时,可控硅减少占空比,使得流过预设负载的电流减小,此时预设电容的输出电压上升,控制电机转速上升至第二预设转速以上。
[0042] 本发明提供的电机的调速电路,利用预设电容限流和动态分配预设电容、预设为负载两端电压的特性,通过在预设电容的后级需要调速的铁壳电机两端并联一个电路(即第一支路),第一支路经过可控硅,在可控硅的输出端接一个预设负载。通过调整并联电路(即第一支路)可控硅(即,可控开关)的占空比,调整并联电路(即第一支路)的电流,进而调整预设电容的输出电压,已达到调整电机输入电压的目的,实现交流铁壳电机的无级调速。
[0043] 根据本发明实施例,提供了一种电机的调速方法的实施例,需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0044] 图2是根据本发明实施例的一种电机的调速方法的流程图,如图2所示,该方法包括如下步骤S102至步骤S106:
[0045] 步骤S102,比较检测到的电机的当前转速与预设转速的大小。
[0046] 具体地,通过转速传感器检测电机的转速,并通过控制器中的数据采集装置采集检测到的电机的转速。
[0047] 步骤S104,根据比较结果调节预设电容的输出值,其中,预设电容通过电机连接至交流电源的两端。
[0048] 步骤S106,根据预设电容的输出值控制电机的当前转速。
[0049] 具体地,通过将检测到的电机与预设转速比较,确定电机是否运行在正常范围内。当电机的转速未处于正常范围内时,可调节预设电容的输出值,并通过预设电容的输出值控制电机在正常范围内运行。
[0050] 在本发明实施例中,通过第一支路根据检测到的电机的转速调节预设电容的输出值,当预设电容的输出值发生变化时,可以控制增大电机的转速或控制降低电机的转速,实现电机的无级调速,并且通过预设电容的续流作用,使得输入电机的电压(或者电流)为连续的电压(或者电流),避免了由于电机的电压(或者电流)不连续导致在电机调速过程中带来噪音,相对于现有技术中电机的无级调速方案,达到了电机在无级调速过程中不会出现噪音的目的,进而解决了有技术中的无级调速方案中由于电压或者电流不连续诱发电机出现噪的技术问题。
[0051] 可选的,预设电容的输出值包括输出电压值和输出电流值,预设转速包括第一预设转速和第二预设转速,根据比较结果调节电路的预设电容的输出值包括如下步骤S1041至步骤S1043:
[0052] 步骤S1041,根据比较结果调节可控开关的占空比的大小,其中,当比较结果为电机的当前转速大于第一预设转速时,增加可控开关的占空比,当比较结果为电机的当前转速小于第二预设转速时,减小占空比的值,其中,第一预设转速大于预设转速。
[0053] 步骤S1043,根据占空比的大小调节预设电容的输出值,其中,当占空比增大时,预设电容的输出值减小,当占空比减小时,预设电容的输出值增大。
[0054] 需要说明的是,可控开关可以选取为晶闸管、电晶体管和IGBT等开关。作为优选,在本发明实施例中,可控开关可以选取为可控硅(又称为晶闸管)。
[0055] 具体地,当检测到电机的转速高于第一预设转速时,表明电机未在正常范围内运行,此时,控制可控硅(即,可控开关)增加占空比τ,其中,τ=ton/(ton+toff),ton为可控硅(即,可控开关)在一个周期内的导通时间,toff为可控硅(即,可控开关)在一个周期内的关断时间,τ为占空比。其中,通过减小可控硅(即,可控开关)的导通角增加导通时间ton,进而增大占空比τ。当检测到电机的转速低于第二预设转速时,同样表明电机未在正常范围内运行,此时,控制可控硅(即,可控开关)减小占空比τ。
[0056] 其中,当占空比增大时,预设电容的输出电压减小;当占空比减小时,预设电容的输出电压增大。
[0057] 可选的,根据占空比的大小调节电路的预设电容的输出值包括如下两种情况:
[0058] 情况一,当占空比增大时,电路的预设负载两端的电流增大,控制预设电容的输出值减小。
[0059] 具体地,当可控硅(即,可控开关)调节占空比增大时,使得流过预设负载的电流增大,如图1所示的电路,根据电流定律可知,预设电容的电流增大,导致预设电容两端的电压增大,进而预设电容的输出电压和电流减小。
[0060] 情况二,当占空比减小时,电路的预设负载两端的电流减小,控制预设电容的输出值增大。
[0061] 具体地,当可控硅(即,可控开关)调节占空比减小时,使得流过预设负载的电流减小,如图1所示的电路,根据电流定律可知,预设电容的电流减小,导致预设电容两端的电压减小,进而预设电容的输出电压和电流增大。
[0062] 可选的,根据预设电容的输出值控制电机的转速包括以下两种情况:
[0063] 情况三,当预设电容的输出值减小时,控制电机的当前转速降低至第一预设转速。
[0064] 情况四,当预设电容的输出值增大时,控制电机的当前转速升高至第二预设转速。
[0065] 具体地,当预设电容的输出电压减小时,电机两端的电压减小,此时,电机的转速下降,直至降低至第一预设转速以下。当预设电容的输出电压增大时,电机两端的电压增大,此时,电机的转速上升,直至上升至第二预设转速以上。
[0066] 本发明提供的电机调速方法,相对于传统的电机调速方法可以对铁壳交流电机进行无级调速,且不会因为电机的调速而产生噪音,极大的扩展了交流铁壳电机的使用范围和通用性。相对于现有技术中的电机调速方案更加方便、成本更加低廉。
[0067] 根据本发明实施例还提供了一种电机。该电机包括:上述内容所提供的任意一种电机的调速电路。
[0068] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
[0069] 在本发明的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
[0070] 在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的技术内容,可通过其它的方式实现。其中,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如所述单元的划分,可以为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,单元或模的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
[0071] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0072] 另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0073] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0074] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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