[发明专利]用于静音可变的电机速度控制的方法和装置

说明书

相关申请

本申请要求于2005年6月6日提交的、标题与本发明相同的、共同转让的美国临时申请No.60/687,828的优先权，其全部公开的内容被结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及用于给交流(AC)负载如电机负载特别是给AC风扇电机提供可变功率的负载控制设备，更具体地，本发明涉及一种静音可变的风扇速度控制，其允许在风扇速度控制中基本上完全可变。

背景技术

用于风扇电机的已知的控制器存在的问题为：过去使用的一些技术有严重的缺陷。例如，已知的完全可变风扇速度控制。图1A显示了现有技术中的完全可变风扇速度控制10，其中通过开关电路14来控制开关12以改变所述触发三极管开始导通时的相位角，由此提供可变的速度控制，所述开关12典型地包括双向半导体开关，例如触发三极管。所述风扇速度控制10被耦合在AC电源16和风扇电机18之间。如本领域技术人员所熟知的，通过控制触发三极管开始导通时的相位角(即，所述AC电源每半个周期触发三极管的导通时间)，可以控制提供给风扇电机的功率量并由此可以控制风扇电机的速度。

虽然现有技术中风扇速度控制10提供了基本上完全可变的速度控制，但是这种电路存在这样的问题：当通过所述相位角技术来控制风扇电机时，在该风扇电机中可能产生机械噪声和噪声，这会令人烦恼和分心。图1B显示了所述AC输入线电压30A的波形、通过开关施加给风扇电机的电机电压30B、以及通过所述风扇电机的电机电流30C。如从上述波形可以看出，所述电机电压30B具有大的不连续性以及由此的谐波，其导致在所述风扇电机中产生噪声和振动。图1C显示了进一步的波形：图表{a}和{b}显示了接近低速工作和接近高速工作时的线电压32A以及通过所述风扇电机的电机电流32B、32C的波形，图表{c}和{d}显示了接近低速工作和接近高速工作时线电压32A以及风扇电机两端的电机电压32D、32E的波形。提供给所述风扇电机的电机电压32D、32E中的谐波引起了大量的令人分心的噪声和振动，因此期望一种更好的解决方案。

图1D显示了另一种现有技术的方法，该方法提供一种静音的风扇速度控制20。在这种方法中，多个半导体开关21、22、23，例如触发三极管，被提供。电容24被提供与开关22串联而电容25被提供与开关23串联。与风扇电机相串联的电容的不同的值导致不同的风扇速度。通过控制开关22、23来选择性地在电路中插入或者移除电容24、25，多个离散的风扇速度被提供。如果图1D中的开关21被导通，则所述风扇电机18以全速工作。如果开关22或23或这些开关的组合被导通，则依据它们串联的电容，风扇电机将以某个较慢的速度工作。由此，通过图1D所示的电路，可以获得多达四个不同的离散的速度。

但是，这不允许连续或者完全或者接近完全的可变的速度控制。可以通过提供另外的电容和开关来获得更多的离散的速度等级，但是随着更多的元件被添加，电路将会变得不必要的复杂、大型和昂贵。这种类型的速度控制的示例被描述于1991年2月12日公布的、题为SWITCHING CIRCUITPROVIDING ADJUSTABLE CAPACITIVE SERIES VOLTAGE DROPPINGCIRCUIT WITH A FRACTIONAL HORSEPOWER MOTOR的美国专利No.4992709，其被公开的全部内容作为引用被结合于此。

不过，图1D中所示的系统提供了静音的风扇速度控制。图1E显示了图1D中的现有技术的风扇速度控制20的线电压34A、电机电压34B、以及电机电流34C的波形。如所观察的，所述波形相当的连续和平滑，没有图1A中所示系统的不连续性。由于开关21、22、23要么是导通的或者要么是断开的，而且不是根据图1A中风扇速度控制的相位切断技术来被操作，因此这些波形没有显示出不连续性。图1F显示了进一步的波形：其中图表{a}和{b}显示了在接近低速工作和接近高速工作时线电压36A和通过风扇电机的电机电流36B、36C的波形，图表{c}和{d}显示了在接近低速工作和接近高速工作时线电压36A和风扇电机两端的电机电压36D、36E的波形。

虽然这种现有技术的系统提供了静音的风扇速度控制，但是它仍存在速度不能连续地或完全可变地或接近完全可变地被控制的缺陷。

因此，期望一种更令人满意的解决方案，其提供静音的风扇速度控制和接近完全的可变的速度控制、以及甚至连续的可变的风扇速度控制的优点。

发明内容