[其他]一种数字式电子有级调速电扇

说明书

本发明属一种家用电器。

一般电扇用电抗法、绕组抽头法、自耦变压器法等进行有级调速;其缺点是级数太少，仅3-5级，且很难顾及40%额定功率以下分级的超低速运行。近年用可控硅移相斩波法进行电子无级调速;其缺点是电压波形严重畸变而成为电网公害并伴有高频电磁干扰;此外由于移相相位角与风速间是复杂的非线性关系和调速时电扇机电特性引起的时滞使得无级调速这一优点一般只能闭环使用，而电扇却是按开环系统设计的。因此根据自动控制的反馈原理，对于习惯上按开环纯线性方式调节的一般使用者来说要反复修正几次才能得到合适的风速，这一现象在调速范围两端尤为明显。

在模拟自然风方面人们希望其风速、时间间隔的变化均具随机性;但不是真正自然风的那种随机性，因为其不一定合符人们的需要;同时人们在用电扇有不同的强弱要求，因此希望选择随机性类型不同的模拟自然风。此外希望对其最高风速和最低风速也能选择和限制。此外选择的范围也要较大，现有技术中用微电脑控制的电扇具有模拟自然风功能，性能较好，但可选择和限制的模拟自然风种类却很少;其成本也较高。

本发明的目的是提供一种数字式电子有级调速电扇;可实现无电压波形畸变，从而根本上解决了高频电磁干扰的来源;有足够多的线性离散调节级数供数字式开环调速。它在起动及超低速运行时还可作数字设定补偿以改善性能。

在模拟自然风方面，风速、时间间隔的变化均可具随机性;最高风速和最低风速能选择和限制，并可选择的模拟自然风种类。同时能为模拟自然风提供的种类将大大多于现有的电扇。

本发明的原理是电扇的转速与输入的电功率是近似线性关系，因此限制输入的电功率可实现调速，类似于脉冲调速。方法是一个正弦波群中导通的正弦波个数与正弦波群的正弦波总个数之比即为输入电功率与可输入最大电功率之比，近似于调速比。本技术方案的内容是控制电机的双向可控硅为零触发和正负半周完整且成对地导通并受控于数字转换电路;该电路决定可控硅在一个工作周期中允许L个最小工作单元导通。其中：工作周期由M个最小工作单元组成，最小工作单元由N′个完整的正弦波组成;L用N位二进制数设置;N、N′、M、L均为正整数。零触发即控制电机的双向可控硅的触发脉冲的相位角基本上是零度，由一个电网过零检测电路输出的脉冲沿位于零相位角的时钟经2×N′分频后作为数字转换电路的时钟，这样数字转换电路输出的触发脉冲允许信号就保证了双向可控硅为零触发和正负半周完整且成对地导通。数字转换电路主要由计数器和译码电路组成，且随电路不同其输出的触发脉冲允许信号有两种波形;一种是L×N′个正弦波连续导通即在工作周期中触发脉冲允许信号只变化一次，另一种是L×N′个正弦波分散地导通即在工作周期中触发脉冲允许信号变化L次。

为了在起动时改善性能可用一个得电延时电路对L的高位、次高位设置有效电平补偿。为了在超低速运行时改善性能可用一个频率、占空比均可调的方波发生器对L的某些位作可选择的脉动补偿。

为了在模拟自然风方面得到风速、时间间隔的变化均可具随机性;最高风速和最低风速能选择和限制，可选择的模拟自然风种类相当多的效果，可用一个数字设定选择网络（开关选择网络）使L的每一位均可在一个随机数发生器的N位输出端及高低电平之间选择。这样随机数发生器使风速、时间间隔的变化均可具随机性;加上高低电平的组合模拟自然风的最高风速和最低风速就能选择和限制。随机数发生器的数值可按准随机数发生器变化规律变化;其变化的时间间隔即时钟有效沿间的脉宽可按另一个准随机数发生器数值大小变化规律变化，该准随机数发生器时钟来自一个频率可调的方波发生器的输出。为了得到更多的变化，准随机数发生器的N位输出端均可具有反相输出。这样开关选择网络每一位可有八或十种选择，其N位的组合输出编码就很可观了。随机数发生器的数值及其变化的时间间隔按准随机数发生器变化规律变化时，两个准随机数序列互相对位由开机随机状态决定并决定模拟自然风的类型。为了能选择模拟自然风，在于随机数发生器的数值及其变化的时间间隔之间互相对位可加手动移位，即在决定随机数发生器数值的准随机数发生器的时钟端加一个单个脉冲发生器，并在随机数发生器的手动移位时加提示装置，如发光二极管显示准随机数发生器的输出状态。为了得到进一步的随机性，可使可控硅触发允许信号按某种规律作同反相轮换输出。如用一个T触发器并控制一个由异或门构成的同反相转换器并使准随机数发生器的时钟二分频即可，这样准随机数序列的长度增加一倍。如T触发器受控于一个对时钟分频的计数器或者异或门构成的同反相转换器受控于一个频率、占空比可调的方波发生器，则准随机数序列的长度将增加十倍以上。