CN102460939B

CN102460939B - 用于启动单相感应电机的装置

Info

Publication number: CN102460939B
Application number: CN201080032312.0A
Authority: CN
Inventors: O.哈蒂波格卢; A.I.尤策; M.尤克塞尔; M.巴卡克西茨
Original assignee: Arcelik AS
Current assignee: Arcelik AS
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2030-05-13
Also published as: US20120159984A1; EP2433353A1; BRPI1010816A2; WO2010133513A1; US9003826B2; CN102460939A; KR20120020149A; KR101247510B1

Abstract

本发明的电机（1）由电力网电压（Vac）馈电，并且包括主绕组（MW）；辅助绕组（AW）；串联连接于辅助绕组（AW）的第一三端双向可控硅元件（2），第一三端双向可控硅元件（2）设置成通过在启动的时刻被激励来启动电机（1），以使电机（1）运转；串联连接于主绕组（MW）的第二三端双向可控硅元件（3），第二三端双向可控硅元件（3）提供电机（1）继续运转；以及控制单元（4），控制单元（4）通过在需要时激励三端双向可控硅元件（2和3）来控制电机（1）的启动和运转。

Description

用于启动单相感应电机的装置

技术领域

本发明涉及一种改进了启动条件的电机。

背景技术

在一些现有技术的家用电器中，尤其是在冷却设备中，使用单相电机。电机由激励两个绕组，主绕组和辅助绕组的电路驱动。主绕组和辅助绕组在启动时被一起激励，并且用于启动电机所需的扭矩被提供。在实现电机启动之后，辅助绕组不被激励，并且通过触发主绕组，电机继续运转。

提供用于电机启动所需的扭矩的电压值的计算是极为重要的以便甚至在低电压下实现电机启动。然而，电力网（mains）电压的波动还导致传递至电机电路的电压的易变性。

在现有技术中，使用了多种方法以便提供用于电机的启动所需的最佳电压。这些方法中的一些涉及通过测量电力网电压来确定辅助绕组保持激活的时段，而一些涉及在通过测量主绕组中达到的电压而确定电机已经启动之后使辅助绕组去激活。

在现有技术的国际专利申请第WO2005053147号中，阐释了一种压缩机，该压缩机具有控制单元，该控制单元检查90度下电力网电压的频率，并且因此调节和使用最佳电机启动电压。在该具体实施方式中，电力网电压由控制单元操作。

在现有技术的美国专利申请第US4395671号中，阐释了一种电机，其中与主绕组电压成比例的输入电压的瞬时幅值波形被控制，并且当辅助绕组的电压小于瞬时幅值时，辅助绕组被去激活。

发明内容

本发明的目的是实现这样一种电机，其中，根据电力网电压的变化来调节启动。

在权利要求1及其各个从属权利要求中说明的为了达到本发明的目的而实现的电机通过主绕组和辅助绕组被同时激励而启动。通过向连接于绕组的第一和第二三端双向可控硅元件传递能量来保持绕组的激励。在保持电机启动之后，传递至连接于辅助绕组的第一三端双向可控硅元件的能量被切断，并且电机利用传递至连接于主绕组的第二三端双向可控硅元件的能量继续运转。三端双向可控硅元件的激励通过控制单元来提供。

用于电机的启动所需的电压的极限幅值被记录在控制单元的存储器中。控制单元测量电力网电压并将测得的电压幅值与极限幅值作比较。如果电力网电压的幅值较小，那么三端双向可控硅元件设置成在对应于电力网电压的高幅值的相位角下被激励，以获得极限幅值。如果电力网电压的幅值较高，那么极限幅值也可以设置在对应于电力网电压的低幅值的相位角下。因此，控制单元设置成相对于测得的电力网电压值在最佳的相位角下驱动三端双向可控硅元件。因此，三端双向可控硅元件能够相对于电力网电压在理想的角度下被激励。

在本发明的一个具体实施方式中，极限幅值在控制单元的存储器中被记录为200V。当电力网电压的幅值大约在极限幅值以下时，那么三端双向可控硅元件被激励比正常时段长的时段。因此，保证了电机的启动。

在极限幅值为200V的本发明的一个具体实施方式中，当电力网电压在200V至220V之间时，三端双向可控硅元件在电力网电压相位角为大约60°时被激励。

在极限幅值为200V的本发明的另一具体实施方式中，当电力网电压大于220V时，三端双向可控硅元件在电力网电压相位角为大约10°时被激励。由于电力网电压显著地高于极限幅值，所以三端双向可控硅元件在比正常时段短的时段内被激励。因此，为电机启动消耗了最佳的能量的数量。

在本发明的一个具体实施方式中，设置有测量电力网电压并将获取的信息传递给控制单元的传感器。

在本发明的一个具体实施方式中，本发明的电机被用作为冰箱的压缩机。

在本发明的一个具体实施方式中，本发明的电机被用作为空调的压缩机。

通过本发明，在不同的电力网电压值下以最佳的相位角实现了电机启动，并且防止了高电压值下的过多能量消耗。

附图说明

在所附权利要求中示出了为了达到本发明的目的而实现的电机，其中：

图1是本发明的电机和控制单元的示意图；

图2是示出本发明的一个具体实施方式中的电力网电压/电机启动时间的曲线图。

图3是示出本发明的另一具体实施方式中的电力网电压/电机启动时间的曲线图。

附图中示出的元件编号如下：

1. 电机

2. 第一三端双向可控硅元件

3. 第二三端双向可控硅元件

4. 控制单元

5. 传感器

给出下面的符号明细以便说明本发明。

Vac：电力网电压

λac：电力网电压的幅值

λ_limit：用于激励三端双向可控硅元件（2和3）的最小极限幅值

θ：电力网电压的相位角。

具体实施方式

本发明的电机（1）由电力网电压（Vac）馈电，并且包括主绕组（MW）；辅助绕组（AW）；串联连接于辅助绕组（AW）的第一三端双向可控硅元件（2），第一三端双向可控硅元件（2）设置成通过在启动的时刻被激励来启动电机（1），以便使电机（1）运转；串联连接于主绕组（MW）的第二三端双向可控硅元件（3），第二三端双向可控硅元件（3）提供电机（1）继续运转；以及控制单元（4），控制单元（4）通过在需要时激励三端双向可控硅元件（2和3）来控制电机（1）的启动和运转。（图1）。

电机（1）还包括控制单元（4），控制单元（4）：

-检测电力网电压（Vac）的正弦电压（Vac）；

-将三端双向可控硅元件（2和3）能够被激励的最小极限幅值（λ_limit）记录在其存储器中；

-将对于三端双向可控硅元件（2和3）能够被激励的不同幅值（λac）确定的相位角（θ）记录在其存储器中；

-如果电压（Vac）幅值（λac）低于极限幅值（λ_limit），则在电压（Vac）处于最高相位角（θ）时激励三端双向可控硅元件（2和3）;

-如果电压（Vac）幅值（λac）高于极限幅值（λ_limit），则在电压（Vac）的不同相位角（θ）下激励三端双向可控硅元件（2和3）（图2）。

控制单元（4）检测电力网电压（Vac）的正弦信号，并且通过观察电压（Vac）的相位角（θ）确定极限幅值（λ_limit）被保持时的时间（Tk），在该时间（Tk）下，电机（1）能够启动。通过确定用于电机（1）的启动所需的测得的电压（Vac）的最小幅值（λ_limit）来保持从极限幅值（λ_limit）测量电力网电压（Vac）值。控制单元（4）确定对应于检测到的幅值（λac）的电压（Vac）的角度（θa），并且在电压（Vac）达到该角度（θa）时激励三端双向可控硅元件（2和3）。由于电机（1）的主绕组（MW）和辅助绕组（AW）在极限幅值（λ_limit）被保持时被激励，所以用可能的最少量的能量提供电机（1）启动。通过不一定要等到保持高幅值（λac）防止了时间和能量的浪费。

例如，在电力网电压（Vac）为180V的情况下，极限幅值（λ_limit）在相位角（θ）是90°（270°、450°…）的奇数倍时被保持。在电力网电压（Vac）为190V的情况下，极限幅值（λ_limit）在相位角（θ）是80°（110°、260°…）的倍数时被保持。在电力网电压（Vac）为230V的情况下，极限幅值（λ_limit）在相位角（θa）是20°（160°、200°…）的倍数时被保持。在这种情况下，当电力网电压（Vac）例如为230V时，通过在相位角（θ）达到20°时激励三端双向可控硅元件（2和3）来启动电机（1）。结果，通过不在较大的角度下启动而防止了不必要的能量消耗，并且保护了三端双向可控硅元件（2和3）免于遭受高电压（Vac）而损坏。通过将这样获得的数据记录在其存储器中，使得控制单元（4）能够确定在什么角度（θa）下获得根据电力网电压（Vac）计算出的极限幅值（λ_limit）（图3和图4）。

在本发明的一个具体实施方式中，记录在控制单元（4）中的极限幅值（λ_limit）为200V。如果由控制单元（4）测得的电压（Vac）小于200V，那么三端双向可控硅元件（2和3）被激励较长的一段时间（T）。为了达到在低电力网电压（Vac）下电机（1）的启动所必需的极限幅值（λ_limit）（200V），三端双向可控硅元件（2和3）在电压（Vac）的最高绝对角（90°、270°等）下被激励。激励时间（T）设置成比正常条件下的激励时间（T）持续更长，以保证同时获取必需的能量。在激励时间（T）结束时，辅助绕组（AW）的激励被结束，并且电机（1）利用主绕组（MW）继续运转。

在本发明的一个相似的具体实施方式中，当测得的电力网电压（Vac）在200V到220V之间时，控制单元（4）在相位角（θa）为大约60°或其奇数倍（150°、240°）时激励三端双向可控硅元件（2和3）。

在本发明的一个具体实施方式中，如果测得的电力网电压（Vac）高于220V，那么当相位角（θa）为大约90°或其奇数倍（大约180°、360°…）时，控制单元（4）激励三端双向可控硅元件（2和3）较短的时间。为了达到在高电力网电压（Vac）下电机（1）的启动所必需的最佳电压（V），低幅值（λac）就足够了。为此，在电压（Vac）的绝对低相位角（θ=10°、170°…等）下激励三端双向可控硅元件（2和3）。三端双向可控硅元件（2和3）开始被激励而无需等到将达到高幅值（λac）时的角度。由于将在短时段内获得所必需的能量，所以在比正常条件下使用的激励时间（T）短的一段时段之后，辅助绕组（AW）的三端双向可控硅元件（2）被短路。结果，在高电力网电压（Vac）下保持了较少能量消耗。

在本发明的一个具体实施方式中，电机（1）包括传感器（5），传感器（5）检测电力网电压（Vac）并将检测的结果传递给控制单元（4）。传感器（5）定位在电网与控制单元（4）之间（图2）。

在本发明的一个具体实施方式中，控制单元（4）被使用在具有电机（1）的压缩机中，其中电机（1）提供在冰箱的冷却系统中的制冷剂的循环。

在本发明的另一个具体实施方式中，控制单元（4）被使用在具有电机（1）的压缩机中，其中电机（1）提供在空调的冷却系统中的制冷剂的循环。

在本发明的具体实施方式中，测量电力网电压（Vac），并且确定使得能够达到电机（1）启动所必需的极限幅值（λ_limit）的电力网电压（Vac）的相位角（θa）。当电压（Vac）达到所确定的相位角（θa）时，电机（1）的主绕组（MW）和辅助绕组（AW）的三端双向可控硅元件（2和3）被激励，因此通过尽可能地消耗最少量的能量来启动电机（1）。

应当理解，本发明不限于上面公开的具体实施方式，并且本领域普通技术人员能够容易地引入不同的具体实施方式。这些具体实施方式应当被认为落在本发明的权利要求所要求的保护范围内。

Claims

1.一种由电力网电压（Vac）馈电的电机（1），其包括：

主绕组（MW）；

辅助绕组（AW）；

串联连接于所述辅助绕组（AW）的第一三端双向可控硅元件（2），所述第一三端双向可控硅元件（2）设置成通过在启动的时刻被激励来使所述电机（1）运转，以保持启动；

串联连接于所述主绕组（MW）的第二三端双向可控硅元件（3），所述第二三端双向可控硅元件（3）设置成使所述电机（1）继续运转；以及

控制单元（4），所述控制单元（4）通过在需要时激励所述三端双向可控硅元件（2和3）来控制所述电机（1）的启动和运转，

其特征在于所述控制单元（4），所述控制单元（4）

- 检测作为正弦信号的电压（Vac）；

- 将所述三端双向可控硅元件（2和3）能够被激励的最小极限幅值（λ_limit）记录在其存储器中；

- 将对于所述三端双向可控硅元件（2和3）能够被激励的不同幅值确定的相位角（θ）记录在其存储器中；

- 如果所述电压（Vac）幅值（λac）低于所述极限幅值（λ_limit），则在所述电压（Vac）处于最大相位角（θ_max）时激励所述三端双向可控硅元件（2和3）;

- 如果所述电压（Vac）幅值（λac）高于所述极限幅值（λ_limit），则在不同于所述电压（Vac）的所述最大相位角（θ_max）的相位角（θ）下激励所述三端双向可控硅元件（2和3）。

2.根据权利要求1所述的电机（1），其特征在于所述控制单元（4），其中，所述极限幅值（λ_limit）为200V。

3.根据权利要求1或2所述的电机（1），其特征在于所述控制单元（4），当测得的电压（Vac）在200V至220V之间时，所述控制单元（4）在所述相位角（θa）为大约60°及其奇数倍时激励所述三端双向可控硅元件（2和3）。

4.根据权利要求1或2所述的电机（1），其特征在于所述控制单元（4），当测得的电压（Vac）高于220V时，所述控制单元（4）在所述相位角（θa）为大约180°及其奇数倍时激励所述三端双向可控硅元件（2和3）。

5.根据上述权利要求1至2中任一项所述的电机（1），其特征在于传感器（5），所述传感器（5）检测所述电力网电压（Vac）并将检测的结果传递给所述控制单元（4）。

6.根据权利要求3所述的电机（1），其特征在于传感器（5），所述传感器（5）检测所述电力网电压（Vac）并将检测的结果传递给所述控制单元（4）。

7.根据权利要求4所述的电机（1），其特征在于传感器（5），所述传感器（5）检测所述电力网电压（Vac）并将检测的结果传递给所述控制单元（4）。

8.一种冰箱，其特征在于压缩机，所述压缩机包括如上述权利要求中任一项所述的电机（1）。

9.一种空调，其特征在于压缩机，所述压缩机包括如权利要求1至7中任一项所述的电机（1）。