[发明专利]SPIM电机驱动电路及方法

说明书

本发明提供一种SPIM电机驱动电路及方法，包括驱动器和交流单元；所述驱动器与SPIM电机的第一绕组相连，包括倍压整流单元、直流母线和半桥逆变单元；所述倍压整流单元与所述直流母线相连，所述直流母线与所述半桥逆变单元相连，所述半桥逆变单元与所述第一绕组的一端相连，所述第一绕组的另一端经过所述直流母线的中性点与所述倍压整流单元的输入交流电相连；所述交流单元与所述SPIM电机的第二绕组相连。本发明的SPIM电机驱动电路及方法能够实现较小的启动电流和较小的能量损耗，且仅需提供SPIM电机所需的部分能量。

技术领域

本发明涉及单相异步电机(Single Phase Induction Motor，SPIM)，特别是涉及一种SPIM电机驱动电路及方法。

背景技术

SPIM电机是指采用单相交流电源的异步电动机。由于只需要单相交流电，故SPIM电机具有使用方便、应用广泛、结构简单、成本低廉、噪声小、对无线电系统干扰小等优点，因而常用在功率不大的家用电器和小型动力机械中，如电风扇、洗衣机、电冰箱、空调、抽油烟机、电钻、医疗器械、小型风机及家用水泵等。

现有技术中，SPIM电机通常由定子、转子、轴承、机壳、端盖等构成。由于输出功率不大，SPIM电机的转子通常采用鼠笼型转子，定子上有一套工作绕组，称为主绕组(Main，简称为M绕组)，其在电动机的气隙中，只能产生正、负交变的脉振磁场，不能产生旋转磁场，故不能产生起动转矩。为了使电动机气隙中能产生旋转磁场，定子上还需要有套辅助绕组(Aux，简称为A绕组)。由于辅助绕组产生的磁场与主绕组的磁场在电动机气隙中合成产生旋转磁场，故电动机产生起动转矩，使得转子能够自行转动起来。

现有技术中的SPIM电机的启动方式如图1所示。但该方式下，主绕组启动电流过大，为额定电流的5-10倍，导致SPIM电机发热严重，造成了能源浪费。

SPIM电机启动后即开始进入运行状态，此时电容可保持如图1所示的连接方式，也可以采用如图2所示的部分连接方式，还可以采用如图3所示的仅主绕组连接方式。但是，上述SPIM电机运行方式下，由于SPIM电机设计本身不能保证启动与运行同时满足最优工作点，且电机磁链一般为椭圆形，故会导致转矩和转速波动，能耗较大；同时无法根据负载情况来调整控制所述SPIM电机处于最优工作点，也导致能耗较大。

当SPIM电机采用电力电子器件后，其可采用如图4-6所示的多种运行方式，具有启动电流小、磁链稳定控制、转速转矩波动小、能量损耗小、转速稳定控制等优点。但是，SPIM电机的所有能量均来自于驱动器，导致驱动器需要承受全部的电机功率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种SPIM电机驱动电路及方法，能够实现较小的启动电流和较小的能量损耗，且仅需提供SPIM电机所需的部分能量。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种SPIM电机驱动电路，包括驱动器和交流单元；所述驱动器与SPIM电机的第一绕组相连，包括倍压整流单元、直流母线和半桥逆变单元；所述倍压整流单元与所述直流母线相连，所述直流母线与所述半桥逆变单元相连，所述半桥逆变单元与所述第一绕组的一端相连，所述第一绕组的另一端经过所述直流母线的中性点与所述倍压整流单元的输入交流电相连所述交流单元与所述SPIM电机的第二绕组相连。

于本发明一实施例中，所述半桥逆变单元采用三电平逆变器或多电平逆变器。

于本发明一实施例中，所述直流母线采用两个串联的电解电容或电池。

于本发明一实施例中，所述倍压整流单元采用倍压电路、半桥倍压BOOST电路或者倍压型BOOST PFC电路。

于本发明一实施例中，所述交流单元包括交流电源和电容；所述交流电源和所述电容串联后连接在所述第二绕组两端。

本发明提供一种SPIM电机驱动方法，应用于上述的SPIM电机驱动电路，包括以下步骤；