[发明专利]实现单相交流电机多级调速的方法及控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及单相电机技术领域，尤其涉及一种实现单相交流电机多级调速的方法及控制电路。

背景技术

单相交流电机结构简单、启动快速、转速稳定，被广泛应用在电风扇、排风扇、抽油烟机等家用电器中。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当电动机向某一方向旋转时(如顺时针方向旋转)，这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小，转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大，转子将产生一定的电磁转矩顺着推动方向旋转起来。在输入交流电流频率固定和转子磁极对数不变的情况下，单相电动机的转速与输入的交流电压成正比。

单相交流电机通常采用抽头分压法选择不同的运转速度，如分两速、三速、五速等，通常电机只能分别接通抽头稳定运行在某一个速度，要想单相电机实现连续或多级调速，只能采用更换其他类型的电机并增加昂贵的变频调速或者直流调速控制器实现。另外一种调速方案为通过可控硅调节导通角改变电机交流电压的方法实现调速，但存在谐波电流污染电网和电机运行噪声严重等问题。

发明内容

本发明提供了一种实现单相交流电机多级调速的方法，解决了现有单相交流电机实现多级调速成本高昂或实现后会污染电网和电机运行噪声大的问题。

一种实现单相交流电机多级调速的方法，所述的单相交流电机包括低速抽头和高速抽头，低速抽头和高速抽头分别导入输入电流后，单相交流电机实现两种不同的转速，

将单相交流电机的输入电流划分为若干个连续的输入周期，每个输入周期含有n个周波，电机工作时，将每个输入周期内m个连续的周波输入到低速抽头，将每个输入周期内剩余的周波输入到高速抽头，单相交流电机通过调整m的大小调节转速，n、m为整数，n≥2，0≤m≤n。

在一输入周期内，本发明电机有两种输入电流，当接通低速抽头时，产生一个相对较小的旋转力矩，当接通高速抽头时，产生一个相对较大的旋转力矩。由于是一个周期性的旋转力矩大小切换，且切换时间相对频繁，因此在电机带动风轮运转时不会发生短时突变，而是经过叠加得到一个新的大小的转矩，使得转速稳定在最高转速和最低转速之间。

同时采取输入电机电流为整周波数，可以使产生的转矩周期性的交替连续变化，避免转动力矩被再次分割为大小不等的其他状态，避免谐波污染和降低噪声。

综上所述，当转速增大时，在一段时间内施加在电机上的平均电压也是逐渐增大的，其调速原理仍旧是通过调节输入电机的电压来调节转速。

优选地，所述的n不大于16，因为n太大，会造成电机蠕转(忽快忽慢)，达不到匀速转动的目的。

本发明还提供了一种单相交流电机输入电流的控制电路，由控制器和两个与控制器连接的双向可控硅组成，两个双向可控硅分别连接单相交流电机的高速抽头和低速抽头；输入电流被划分为若干连续的输入周期，每个输入周期包含n个周波，控制器通过控制两个双向可控硅将每个输入周期内的n个周波分为连续的两部分并分别输入到高速抽头和低速抽头。

该方法与前述的方法基本一致，只是将每个输入的周期内的其中一部分周波的电压调高或调低，电机可以有一个输入端或多个输入端，调速时只使用一个输入端。这样整个输入周期输入到电机中时，电机产生了两种大小的力矩，通过调整这两种力矩的时间比，就可以实现电机转速的调整。

本发明还提供了另一种实现单相交流电机多级调速的方法，包括：

将单相交流电机的输入电流划分为若干个连续的输入周期，每个输入周期含有p个周波，电机工作时，将每个输入周期内q个连续的周波直接输入单相交流电机，将每个输入周期内剩余的周波的电压调高或调低后再输入单相交流电机，单相交流电机通过调整q的大小调节转速，p、q为整数，p≥2，0≤q≤p。

优选地，所述的p不大于16，因为p太大，同样会造成电机蠕转，达不到匀速转动的目的。

优选地，每个输入周期内剩余的周波的电压被调高或调低后，增加的电压或减少的电压不超出原始电压的30％。电压增加太多或减少太多，同样会造成电机蠕转。