CN105634374B

CN105634374B - 电机调速装置及家用电器

Info

Publication number: CN105634374B
Application number: CN201610201377.2A
Authority: CN
Inventors: 郭新生; 马列; 刘锦泉
Original assignee: Midea Group Co Ltd; GD Midea Environment Appliances Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Midea Group Co Ltd; GD Midea Environment Appliances Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2019-07-02
Anticipated expiration: 2036-03-31
Also published as: CN105634374A

Abstract

本发明公开了一种电机调速装置及家用电器，其中，电机调速装置包括：与电机并联的第一开关模块，第一开关模块包括串联连接的第一充电模块、第一二极管、第一稳压模块和第一开关管；与电机串联的第二开关模块，第二开关模块包括串联连接的第二充电模块、第二二极管、第二稳压模块和第二开关管；驱动第一开关模块的第一驱动器；驱动第二开关模块的第二驱动器；控制模块，控制模块用于通过第一PWM信号控制第一驱动器，并通过第二PWM信号控制第二驱动器，其中，第一PWM信号和第二PWM信号相互自锁。本发明实施例的电机调速装置能够提高控制调速的可靠性，简化电机调速电路中的直流供电电路，降低成本，且减小对应的封装体积。

Description

电机调速装置及家用电器

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种电机调速装置及家用电器。

背景技术

相关技术中，如图1所示，通过“单相交流电开关电路”PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)进行调制。具体地，对电机两端的电压进行高速开启和关闭，以便调节电机两端的平均电压，来达到调速的目的。当“电机感性电流泄放回路”为开关电路时，图1可以简化为图2。如图2所示，K1和K2之间的开关死区时间(即：K1关到K2开的时间以及K2关到K1开的时间)是根据K2开关时所产生的电压来控制，死区时间不可控，且受K1、K2器件的时间特性差异影响较大，可能导致K1和K2出现暂时短路，导致K1和K2温升高，甚至烧掉；且其需要有单独的直流电源电路供电，成本高，电路复杂，封装体积很难做到小型化。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电机调速装置。该电机调速装置能够提高控制调速的可靠性，简化电机调速电路中的直流供电电路，降低成本，减小封装体积。

本发明的第二个目的在于提出一种家用电器。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电机调速装置，包括：与电机并联的第一开关模块，其中，所述第一开关模块包括第一充电模块、第一二极管、第一稳压模块和第一开关管，所述第一充电模块、所述第一二极管、所述第一稳压模块串联后与所述第一开关管并联连接；与所述电机串联的第二开关模块，其中，所述第二开关模块包括第二充电模块、第二二极管、第二稳压模块和第二开关管，所述第二充电模块、所述第二二极管、所述第二稳压模块串联后与所述第二开关管并联连接；驱动所述第一开关模块的第一驱动器；驱动所述第二开关模块的第二驱动器；控制模块，所述控制模块用于通过第一PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号控制所述第一驱动器，并通过第二PWM信号控制所述第二驱动器，其中，所述第一PWM信号和所述第二PWM信号相互自锁。

根据本发明实施例的电机调速装置，通过第一开关模块中的第一充电模块、第一二极管、第一稳压模块，以及第二稳压模块中的第二充电模块、第二二极管、第二稳压模块维持电源电压的稳定，进而能够为控制模块提供稳定电压，由此，提高了电机调速的可靠性，且该装置无需设置单独的直流电源电路供电，成本低，电路复杂度低，封装体积小。

另外，根据本发明上述实施例的电机调速装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述第一充电模块包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一开关管的第一端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的阳极相连；第一电容，所述第一电容与所述第一电阻并联连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一稳压模块包括：第一稳压管，所述第一稳压管的阴极分别与所述第一二极管的阴极和第一电源相连，所述第一稳压管的阳极与所述第一开关管的第二端相连，并在所述第一稳压管和所述第一开关管之间形成第一节点；第二电容，所述第二电容与所述第一稳压管并联连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一驱动器的第一端与所述控制模块的第一PWM信号端相连，所述第一驱动模块的第二端通过第二电阻接地，所述第一驱动器的第三端通过第三电阻与第一电源相连，所述第一驱动器的第四端与所述第一开关管的第三端相连，并在所述第一驱动器和所述第一开关管之间形成第二节点。

根据本发明的一个实施例，所述第一驱动器为电耦合器或者等同的隔离变压器。

根据本发明的一个实施例，所述电机调速装置还包括：连接在所述第一节点和所述第二节点之间的第四电阻。

根据本发明的一个实施例，所述第二充电模块包括：第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第二开关管的第一端相连，所述第五电阻的另一端与所述第二二极管的阳极相连；第三电容，所述第三电容与所述第五电阻并联连接。

根据本发明的一个实施例，所述第二稳压模块包括：第二稳压管，所述第二稳压管的阴极分别与所述第二二极管的阴极和第二电源相连，所述第二稳压管的阳极通过第六电阻与所述第二开关管的第三端相连，并在所述第二稳压管和所述第六电阻之间形成第三节点；第四电容，所述第四电容与所述第二稳压管并联连接。

根据本发明的一个实施例，所述第二驱动器的第一端通过第七电阻与所述控制模块的第二PWM信号端相连，所述第二驱动器的第二端通过第八电阻与第二电源相连，所述第二驱动器的第三端与所述第二开关管的第三端相连，其中，所述第二开关管的第二端接地。

根据本发明的一个实施例，所述第一电容和所述第三电容为涤纶电容或者金属膜电容。

根据本发明的一个实施例，所述第二电容和所述第四电容为电解电容。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种家用电器，包括：电机和本发明上述实施例的电机调速装置。该家用电器调速系统的可靠性高，且其中的电机调速装置不需单独设置直流电源供电电路，成本低，电路简单，封装体积小。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是相关技术中电机调速方法的示意图；

图2是相关技术中电机调速方法的原理图；

图3是根据本发明实施例的电机调速装置的结构示意图；以及

图4是根据本发明实施例的控制模块输出的PWM信号示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的电机调速装置及家用电器。

图3是根据本发明实施例的电机调速装置的结构示意图。如图3所示，该电机调速装置包括：第一开关模块110、第二开关模块120、第一驱动器130、第二驱动器140和控制模块150。

其中，第一开关模块110与电机并联。其中，如图3所示，第一开关模块110包括第一充电模块111、第一二极管D1、第一稳压模块112和第一开关管K1，第一充电模块111、第一二极管D1、第一稳压模块112串联后与第一开关管K1并联连接。

具体地，第一充电模块11包括第一电阻R1和第一电容C1，其中，第一电阻R1的一端与第一开关管K1的第一端相连，第一电阻R1的另一端与第一二极管D1的阳极相连，第一电容C1与第一电阻R1并联连接。

第一稳压模块112包括第一稳压管ZD1和第二电容C2，其中，第一稳压管ZD1的阴极分别与第一二极管D1的阴极和第一电源VCC1相连，第一稳压管ZD1的阳极与第一开关管K1的第二端相连，并在第一稳压管ZD1和第一开关管K1之间形成第一节点，第二电容C2与第一稳压管ZD1并联连接。

第二开关模块120与电机串联。其中，如图3所示，第二开关模块120包括第二充电模块121、第二二极管D2、第二稳压模块122和第二开关管K2，第二充电模块121、第二二极管D2、第二稳压模块122串联后与第二开关管K2并联连接。

具体地，第二充电模块122包括第五电阻R5和第三电容C3，其中，第五电阻R5的一端与第二开关管K2的第一端相连，第五电阻R5的另一端与第二二极管D2的阳极相连,第三电容C3与第五电阻R5并联连接。

第二稳压模块122包括第二稳压管ZD2和第四电容C4，其中，第二稳压管ZD2的阴极分别与第二二极管D2的阴极和第二电源VCC2相连，第二稳压管ZD2的阳极通过第六电阻R6与第二开关管K2的第三端相连，并在第二稳压管ZD2和第六电阻R6之间形成第三节点，第四电容C4与第二稳压管ZD2并联连接。

优选地，在本发明的一个实施例中，第一电容C1和第三电容C3可以为涤纶电容或者金属膜电容，第二电容C2和第四电容C4可以为电解电容。

第一驱动器130用于驱动第一开关模块110。

具体地，如图3所示，第一驱动器130的第一端与控制模块150的第一PWM信号端相连，第一驱动模块130的第二端通过第二电阻R2接地，第一驱动器130的第三端通过第三电阻R3与第一电源VCC1相连，第一驱动器130的第四端与第一开关管K1的第三端相连，并在第一驱动器130和第一开关管K1之间形成第二节点。

在本发明的实施例中，第一驱动器130可以为电耦合器或者等同的隔离变压器，其具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

第二驱动器140用于驱动第二开关模块120。

具体地，如图3所示，第二驱动器140的第一端通过第七电阻R7与控制模块150的第二PWM信号端相连，第二驱动器140的第二端通过第八电阻R8与第二电源VCC2相连，第二驱动器140的第三端与第二开关管K2的第三端相连，其中，第二开关管K2的第二端接地。

在本发明的一个实施例中，第二驱动器140可以是普通的三级管，例如三级管8050等。

优选地，在本发明的实施例中，第一开关管K1和第二开关管K2可以是MOS(Metal-Oxid-Semiconductor，金属-氧化物-半导体)管。

进一步地，该电机调速装置100还包括第一整流模块Z1和第二整流模块Z2。如图3所示，第一整流模块Z1的a1端分别与第一电阻R1的一端和第一开关管K1的第一端相连，第一整流模块Z1的c1端与第一节点相连；第二整流模块Z2的a2端分别与第二电阻R2的一端和第二开关管K2的第一端相连，第二整流模块Z2的c2端与第三节点相连；第一整流模块Z1的b1端与电机的一端相连，第一整理模块的d1端分别与电机的另一端和第二整流模块的b1端相连。其中，第一整流模块Z1由第三二极管～第六二极管(即D3～D6)组成，且第一整流模块Z1的b1端连接在火线L上，第二整流模块Z2由第七二极管～第十二极管(即D7～D10)组成，且第二整流模块Z2的d1端连接在零线N上。

优选地，第三二极管～第十二极管(即D3～D10)可以是nS(即纳秒)级高速开关管，例如快恢复二极管UF4007。

控制模块150用于通过第一PWM信号控制第一驱动器130，并通过第二PWM信号控制第二驱动器140，其中，第一PWM信号和第二PWM信号相互自锁。

具体地，如图4所示，控制模块150可以输出交替的第一PWM信号和第二PWM信号，两个信号具有自锁功能，即第一PWM信号在等待第二PWM信号为低电平时第二PWM信号为高电平。

需要说明的是，控制模块180上电初始化，第一PWM信号和第二PWM信号同时输出低电平，以保证第一开关管K1和第二开关管K2断开。

优选地，在本发明的实施例中，第二电源VCC2可以给控制模块150供电，控制模块150可以是单片机，其具有集成度高、质量轻、成本低等优点。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，该电机调速装置还可以包括第四电阻R4，其中，第四电阻R4连接在第一节点和第二节点之间。

为便于理解本发明实施例的电机调速装置的工作过程，可通过如下描述进行说明：

在本发明的一个实施例中，电机在待机状态，通电后，交流电通过第三二极管～第六二极管(即D3～D6)组成的第一整流模块Z1整流后，通过第一电阻R1、第一电容C1对第二电容C2进行充电，第一稳压管ZD1的稳压值决定了第一电源VCC1的电压高低。第一电容C1优选小容量的涤纶电容或者金属膜电容，第二电容C2优选电解电容，由于第一电容C1容量小，而且交流电经第一整流模块Z1后变为直流电，第一电容C1很快就充电完成，进而可以通过第一电阻R1继续对第二电容C2充电，并维持第一电压VCC1的电压稳定，同时第一电阻R1可以对第一电容C1进行自放电。同理交流电通过第七二极管～第十二极管(即D7～D10)组成的第二整流模块Z2整流后，通过第五电阻R5、第三电容C3对第四电容C4进行充电，第二稳压管ZD2的稳压值可以决定第二电源VCC2的电压高低，第三电容C3优选小容量的涤纶电容或者金属膜电容，第四电容C4优选电解电容，由于第三电容C3容量小，而且交流电经第二整流模块后变为直流电，第三电容C3很快就充电完成，通过第五电阻R5可以继续对第四电容C4充电，并维持第二电源VCC2的电压稳定，同时第二电源VCC2可以给控制模块150供电，第五电阻R5可以对第三电容C3进行自放电。

优选地，在本发明的实施例中，第一电阻R1、第五电阻R5为大电阻。由于第一电阻R1和第五电阻R5阻值较大，所以第一开关管K1、第二开关管K2处于关断状态，通过的电流比较小，功耗低。需要说明的是，此时控制模块150输出的第一PWM信号和第二PWM信号均为低电平。

如果控制模块150输出的第二PWM信号为高电平，则第二驱动器140导通，从而控制第二开关管K2导通，第二二极管D2截止，第四电容C4放电，由于第二开关管K2为MOS管，放电电流很小，第四电容C4有足够的电量维持第二开关管K2在整个PWM周期内第二电源VCC2的电压维持稳定。当控制模块150控制输出的第二PWM信号为低电平，则第二驱动器140关断，第二开关管K2关闭，第二开关管K2的漏极和源极两端的电压开始迅速上升，但是由于第三电容C3通过第二二极管D2对第四电容C4进行充电,降低了第二开关管K2的漏极和源极两端电压的突变，即降低了电压斜率，由此，不仅降低了第二开关管K2的高次谐波，又可迅速对第四电容C4进行充电，维持第二电源VCC2的稳定。

如果控制模块150输出的第一PWM信号为高电平，第一驱动器130导通，进而控制第一开关管K1导通，第一二极管D1截止，第二电容C2放电，由于第一开关管K1为MOS管，放电电流很小，第二电容C2有足够的电量维持第一开关管K1在整个PWM周期导通时第一电源VCC1的电压稳定。当控制模块150输出的第一PWM信号为低电平，第一驱动器130关断，第一开关管K1关闭，第一开关管K1的漏极和源极两端电压开始迅速上升，但是由于第一电容C1通过第一二极管D1对第二电容C2进行充电,降低了第一开关管K1的漏极和源极两端电压的突变，即降低了电压斜率，由此，不仅降低了第一开关管K1的高次谐波，又可迅速对第二电容C2进行充电，维持第一电源VCC1的稳定

根据本发明实施例的电机调速装置，通过第一开关模块中的第一充电模块、第一二极管、第一稳压模块维持第一电源电压的稳定，以及第二稳压模块中的第二充电模块、第二二极管、第二稳压模块维持第二电源电压的稳定，进而能够为控制模块提供稳定电压，由此，提高了自身的可靠性，且无需设置单独的直流电源电路供电，降低了成本，降低了电路复杂度，减小了封装体积。

进一步地，本发明的实施例还提出了一种家用电器，包括电机和本发明上述实施例的电机调速装置。该家用电器中的电机调速装置能够维持供电电源的稳定，进而有效控制开关模块的开启和关闭，由此，提高该家用电器调速系统的可靠性，且该家用电器中的电机调速电路直流供电电路的复杂度低，封装体积小，成本低。

在本发明的一个实施例中，该家用电器可以但不限于是空调器、洗衣机、风扇等。

另外，根据本发明实施例的家用电器其他构成以及作用对本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种电机调速装置，其特征在于，包括：

与电机并联的第一开关模块，其中，所述第一开关模块包括第一充电模块、第一二极管、第一稳压模块和第一开关管，所述第一充电模块、所述第一二极管、所述第一稳压模块串联后与所述第一开关管并联连接；

与所述电机串联的第二开关模块，其中，所述第二开关模块包括第二充电模块、第二二极管、第二稳压模块和第二开关管，所述第二充电模块、所述第二二极管、所述第二稳压模块串联后与所述第二开关管并联连接；

驱动所述第一开关模块的第一驱动器；

驱动所述第二开关模块的第二驱动器；

控制模块，所述控制模块用于通过第一PWM信号控制所述第一驱动器，并通过第二PWM信号控制所述第二驱动器，其中，所述第一PWM信号和所述第二PWM信号相互自锁。

2.如权利要求1所述的电机调速装置，其特征在于，所述第一充电模块包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一开关管的第一端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的阳极相连；

第一电容，所述第一电容与所述第一电阻并联连接。

3.如权利要求1所述的电机调速装置，其特征在于，所述第一稳压模块包括：

第一稳压管，所述第一稳压管的阴极分别与所述第一二极管的阴极和第一电源相连，所述第一稳压管的阳极与所述第一开关管的第二端相连，并在所述第一稳压管和所述第一开关管之间形成第一节点；

第二电容，所述第二电容与所述第一稳压管并联连接。

4.如权利要求3所述的电机调速装置，其特征在于，所述第一驱动器的第一端与所述控制模块的第一PWM信号端相连，所述第一驱动器的第二端通过第二电阻接地，所述第一驱动器的第三端通过第三电阻与第一电源相连，所述第一驱动器的第四端与所述第一开关管的第三端相连，并在所述第一驱动器和所述第一开关管之间形成第二节点。

5.如权利要求4所述的电机调速装置，其特征在于，所述第一驱动器为电耦合器或者等同的隔离变压器。

6.如权利要求4所述的电机调速装置，其特征在于，还包括：

连接在所述第一节点和所述第二节点之间的第四电阻。

7.如权利要求2所述的电机调速装置，其特征在于，所述第二充电模块包括：

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第二开关管的第一端相连，所述第五电阻的另一端与所述第二二极管的阳极相连；

第三电容，所述第三电容与所述第五电阻并联连接。

8.如权利要求3所述的电机调速装置，其特征在于，所述第二稳压模块包括：

第二稳压管，所述第二稳压管的阴极分别与所述第二二极管的阴极和第二电源相连，所述第二稳压管的阳极通过第六电阻与所述第二开关管的第三端相连，并在所述第二稳压管和所述第六电阻之间形成第三节点；

第四电容，所述第四电容与所述第二稳压管并联连接。

9.如权利要求1所述的电机调速装置，其特征在于，所述第二驱动器的第一端通过第七电阻与所述控制模块的第二PWM信号端相连，所述第二驱动器的第二端通过第八电阻与第二电源相连，所述第二驱动器的第三端与所述第二开关管的第三端相连，其中，所述第二开关管的第二端接地。

10.如权利要求7所述的电机调速装置，其特征在于，所述第一电容和所述第三电容为涤纶电容或者金属膜电容。

11.如权利要求8所述的电机调速装置，其特征在于，所述第二电容和所述第四电容为电解电容。

12.一种家用电器，其特征在于，包括：

电机；

如权利要求1-11中任一项所述的电机调速装置。