CN106301134A - 一种可控硅调速吸油烟机的控制方法及控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可控硅调速吸油烟机技术，尤其涉及电机调速装置和控制方法。一种可控硅调速吸油烟机的控制方法，在市电交流过零点触发可控硅全波导通，调节全波导通占空比控制电机运转。本控制方法优化传统可控硅调速进行，在过零点触发可控硅全波导通，占空比调节全波导通百分数控制电机运转，由于过零点时电压和电流为零或最小，减少线路直流成份产生，能有效减小线路电磁噪音，控制方法成本低，电磁噪音小。本发明所提供的一种可控硅调速吸油烟机控制装置，它通过控制器光耦过零检测、可控硅调速对吸油烟机的电机转速进行控制，以及电机转子填充缓冲材料，消减振动噪音，实现对吸油烟机的多档位、低成本无级调速，有效降低电机运转振动噪音。
Description
技术领域
本发明涉及一种可控硅调速吸油烟机技术，尤其涉及可控硅调速吸油烟机的控制方法及控制装置。
背景技术
目前，大多数无级调速吸油烟机采用直流风机恒功率控制系统，一般包括电源电路、CPU、IPM电路、电流采样电路、三相直流风机；电源电路为CPU、IPM电路、三相直流风机供电；CPU通过采样电路采样、转速滤波计算、功率PI计算直流风机的速度值，输出PWM信号控制IPM电路，在一定电压和负载变化时直流风机恒功率输出，改变功率档能实现多档无级调速。然而，直流风机恒功率控制系统需电流采样电路、IPM电路、三相永磁直流电机等硬件的支持，成本相对较高。
另一种低成本控制方案，采用交流电机可控硅无级调速，一般包括电源电路、CPU、光耦过零检测电路、可控硅调速电路、交流电机；CPU通过过零检测电路采样市电交流信号过零点，计算控制角α时间，触发可控硅导通控制电机运转，改变控制角α，能够实现对吸油烟机的多档位无级调速。现有控制方法波形示意如图1所示，在非过零点触发导通可控硅，电流IT在导通时瞬时突变，电压和电流不同步，线路电磁噪音较大；由于可控硅在控制角α区间为阻断off，电机靠惯性运转，而可控硅在导通角θ区间为导通on，电机加速运转，电机断续工作，转速时快时慢，存在电机运转振动噪音较大的缺点。
发明内容
本发明为解决现有技术中吸油烟机无级调速控制装置成本高、噪音大的问题，提供了一种低成本、低电磁噪音、低振动噪音的可控硅调速吸油烟机控制方法和控制装置，通过优化控制方法，简化控制装置，达到低成本低电磁噪音的效果
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案如下：
一种可控硅调速吸油烟机的控制方法，包括
步骤一、电源输入分别为CPU模块、可控硅调速模块提供直流电源、交流电源；光耦过零检测模块采集市电电压的过零点信号，发送过零点信号的信息至CPU控制模块；
步骤二、CPU控制模块接收过零点信号，以n个交流电周期为控制周期，以2n次过零点为周期设立触发全波导通控制参考点，控制可控硅调速模块全波导通；
步骤三、输入档位，CPU控制模块根据档位信息计算出交流电导通周期m；
步骤四、检测到2m次过零点时，CPU控制模块控制可控硅调速模块断开；
步骤五、检测到2n次过零点时，设立下一个触发全波导通控制参考点，发送到CPU控制模块，重复步骤四。
所述n≥m，n≥2。
当m等于0时，CPU控制模块控制可控硅调速模块全波持续断开。
所述等m等于n时，CPU控制模块控制可控硅调速模块全波持续导通。
所述CPU控制模块在交流电导通周期m内输出以π为周期相位为0的栅极信号，栅极信号用于控制可控硅调速模块导通交流电。
本发明另一目的在于提供一种可控硅调速吸油烟机的控制装置，包括：
电源，所述电源为CPU模块提供直流电源，所述电源为可控硅调速模块提供交流电源；
可控硅调速模块，用于控制电机导通；
CPU控制模块，控制交流电全波导通；
光耦过零检测模块，用于采集电机的交流电的过零信号；
电机，驱动油烟机；
输入模块，用于输入档位信息并发送到CPU控制模块；
所述CPU控制模块接收输入模块的档位信息、光耦过零检测模块的过零信号，设置控制参考点以及控制周期，于控制周期内控制可控硅模块导通或者断开。
所述电机内设置有降噪结构，所述降噪结构包括内硅钢片、外硅钢片、转轴，所述转轴贯穿设置内硅钢片中心位置，并与所述内硅钢片固定驱动连接，所述内硅钢片与外硅钢片之间设有间隙，所述内硅钢片、外硅钢片之间的每个空位均设置有减震缓冲材料，所述内硅钢片通过推动减震缓冲材料驱动外硅钢片运动。
所述减震缓冲材料均匀设置于所述内硅钢片与外硅钢片之间的每个空位。
一种可控硅调速吸油烟机的控制方法，通过5个步骤来实现油烟机速度控制，电源分别为CPU模块、可控硅调速模块提供直流电源、交流电源；光耦过零检测模块采集市电电压的过零点信号，发送过零点信号的信息至CPU控制模块；CPU控制模块接收过零点信号，以n个交流电周期为控制周期，以2n次过零点为周期设立触发全波导通控制参考点，控制可控硅调速模块全波导通；输入档位，CPU控制模块根据档位信息计算出交流电导通周期m；检测到2m次过零点时，CPU控制模块控制可控硅调速模块断开；检测到2n次过零点时，设立下一个触发全波导通控制参考点，发送到CPU控制模块；重复检测2m次过零点时，CPU控制模块控制可控硅调速模块断开，和检测2n次过零点时，设立下一个触发全波导通控制参考点，发送到CPU控制模块。
本控制方法的优化通过简单的控制设备来调节全波导通占空比控制电机运转，由于在过零点时电压和电流为零或最小，减少线路直流成份产生，能有效降低线路电磁噪音产生，本发明所述的控制方法控制成本低，电磁噪音低。
本发明所提供的一种可控硅调速吸油烟机控制装置，它通过控制器光耦过零检测、可控硅调速对吸油烟机的电机转速进行控制，以及电机转子填充减震缓冲材料，消减振动噪音结构，在实现对吸油烟机的多档位、低成本无级调速同时有效降低电机运转振动噪音。
附图说明
图1为现有技术控制方法波形图；
图2为本发明控制装置示意图；
图3为本发明控制方法波形图；
图4为本发明电机转子结构示意图；
图5为本发明电机内硅钢片结构示意图；
图6为本发明电机外硅钢片结构示意图。
图中1为CPU控制模块，2为光耦过零检测模块，3为输入模块，4为可控硅调速模块，5为电源模块，6为照明模块，7为电机，71为外硅钢片，72为内硅钢片，73为转轴，74为铆钉，75为减震缓冲材料，76为铸铝，77为凸缘。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，本实施例提供了一种电机转子填充减震缓冲材料75达到多档位低成本低振动噪音的电机控制装置。包括电机7、用于控制电机7导通时间的可控硅调速模块4以及控制交流电全波导通时间的CPU控制模块1，还包括采样电路过零信号的光耦过零检测模块2、输入模块3、电源模块5、照明模块6。
控制装置包括电机7，用于控制电机导通时间的可控硅调速模块4，包括CPU控制模块1，CPU控制模块1控制交流电全波导通时间；还包括光耦过零检测模块2，用于采集电机的交流电的过零信号；包括输入模块3，用于输入档位信息并发送到CPU控制模块1。
电源模块5、照明模块6。照明模块6连接CPU控制模块1以提供照明，该电源模块5分别提供CPU控制模块1、照明模块6、可控硅调速模块4所需的交流或直流电源，输入模块3为CPU控制模块1输入人机交互所需的开关、风速、照明等控制信号，光耦过零检测模块2检测交流电过零信号，并送到CPU控制模块1，为可控硅调速模块4控制提供可控硅触发全波导通控制参考点，可控硅调速模块4连接电机7，接收输入模块3的档位信息、光耦过零检测模块2的过零信号，控制可控硅调速模块4导通断开。
本实施例提供了一种可控硅调速吸油烟机的控制方法，包括
步骤一、电源分别为CPU模块1、可控硅调速模块4提供直流、交流电源；光耦过零检测模块2采集市电电压的过零点信号，发送过零点信号的信息至CPU控制模块1；
步骤二、CPU控制模块1接收过零点信号，以n个交流电周期为控制周期，以2n次过零点为周期设立触发全波导通控制参考点，控制可控硅调速模块4全波导通；
步骤三、输入档位，CPU控制模块1根据档位信息计算出交流电导通周期m；
步骤四、检测到2m次过零点时，CPU控制模块1控制可控硅调速模块4断开；
步骤五、检测到2n次过零点时，设立下一个触发全波导通控制参考点，发送到CPU控制模块1，重复步骤四。
n≥m，n≥2。
当m等于0时，CPU控制模块1控制可控硅调速模块4全波持续断开。
等m等于n时，CPU控制模块1控制可控硅调速模块4全波持续导通。
CPU控制模块1在交流电导通周期m内输出以π为周期相位为0的栅极信号，栅极信号用于控制可控硅调速模块4导通交流电。
本控制方法对传统可控硅调速进行算法优化，在过零点触发可控硅全波导通，占空比调节全波导通百分数控制电机运转，由于在过零点时电压和电流为零或最小，减少线路直流成份产生，能有效降低线路电磁噪音产生，本发明的控制方法控制成本低，电磁噪音小。
如图3所示，由于一个正弦交流电全波周期含有两个过零点，检测到连续两个过零点，判断为一个正弦全波周期。本实施例以n＝10，m＝1为例，即以10个交流电周期，调整电机7转速为全速运转的10％。交流电输入，经光耦过零检测模块2采样过零点信号，输入CPU控制模块1；CPU控制模块1接收过零点信号，以10个交流电周期为控制周期，以20次过零点为周期设立触发全波导通控制参考点，控制可控硅调速模块4全波导通；输入模块3输入档位，CPU控制模块1根据档位信息计算出交流电全波导通周期；在控制参考点后，光耦过零检测模块2检测到2次过零点，CPU控制模块1控制可控硅调速模块4断开；检测到20次过零点时，CPU控制模块1进入下一个参考点，CPU控制模块1设立下一个触发全波导通控制参考点，重复下一个控制周期的导通断开的控制动作。
在10个正弦全波中触发导通1个全波，全波导通占空比为10％；可控硅全波导通控制均为过零点时，输出可控硅栅极信号IG，控制触发正弦全波全导通。
改变全波导通占空比，从而改变电机7运转有效时间达到控制电机转速，实现对吸油烟机的多档无级调速。以此类推，若要控制电机转速为全速运转的20％，则在10个正弦全波中触发导通2个全波，全波导通占空比为20％；若要控制电机转速为全速运转的100％，则在10个正弦全波全部触发导通，全波导通占空比为100％；改变全波导通占空比，电机转速在全速10％～100％控制调节，实现多档无级调速。当m等于0时CPU控制模块1控制可控硅调速模块4全波持续断开。当m等于n时，CPU控制模块1控制可控硅调速模块4全波持续导通。
由于在交流过零点触发可控硅导通，电压Vin和电流IT为零或最小，线路直流成份较小，有效减少线路电磁噪音。
电机本身存在振动噪音，以及本实施例通过可控硅全波导通占空比调节控制电机转速，由于可控硅调速模块4在不导通全波区间为断开，电机靠惯性运转，而可控硅调速模块4在导通全波区间为导通，电机加速运转，电机7出现间断通电工作，转速存在时快时慢，产生振动噪音，尤其是吸油烟机低风速时，可控硅断开时间相对较长，电机带动风轮运转振动噪音较明显。
针对电机运转振动噪音大的缺点，对电机7转子进行结构改动，电机转子消振降噪结构示意图如图4、图5、图6所示，电机7包括转子、定子，转子包括内硅钢片72、外硅钢片71、转轴73，转轴73贯穿设置内硅钢片72中心位置，并与内硅钢片72固定驱动连接，内硅钢片72、外硅钢片71分别设置相互交错的凸缘77，凸缘77之间设置有减震缓冲材料75。
内硅钢片72、外硅钢片71之间的每个空位均设置有减震缓冲材料75，内硅钢片通过推动减震缓冲材料74驱动外硅钢片71运动。减震缓冲材料75均匀设置于内硅钢片72与外硅钢片71之间的每个空位。内硅钢片72凸缘77与外硅钢片71之间设有间隙，外硅钢片71凸缘77与内硅钢片72之间设置有间隙。
凸缘77为以转轴73为圆心的扇环形结构，扇环形结构所对应的圆心角为40°。凸缘77环形均匀分布，凸缘77为以转轴73为圆心的扇环形结构。扇环形结构的侧面过圆心的半径，工作过程中内硅钢片72、外硅钢片71对减震缓冲材料75的挤压力垂直于侧面，因此内硅钢片72、外硅钢片71与减震缓冲材料75不会产生沿侧面方向的相对滑动，减震缓冲材料75在工作过程中不会产生磨损，其性能十分稳定。
内硅钢片72、外硅钢片71分别设置数量相等的凸缘77，凸缘77的数量为2个，凸缘77设置的数量不能太少。如果仅仅设置一个容易导致内硅钢片72、外硅钢片71偏心，高速运转时振动更加严重，设置太多，限于圆周之内，宽度不足，单个凸缘77强度不够，凸缘77之间的间隙太小，减震缓冲材料75厚度不足，影响减震效果，当电机大功率启动容易损坏转子。本实施例内硅钢片72、外硅钢片7分别设置3个扇环形凸缘77，扇环形结构所对应的圆心角为40°。
减震缓冲材料75设置为扇环形结构，设置于凸缘77两侧的间隙内。无论电机正转还是反转或者无论电机加速还是减速，凸缘77两侧均设置同样大小的减震缓冲材料75，避免减震缓冲材料75不均匀分布而造成的偏心。另外无论是内硅钢片72、外硅钢片71产生的振动还是与电机连接部件所产生的振动，减震缓冲材料75均能有效的减弱这个位置所传递的振动。
内硅钢片72凸缘77与外硅钢片71之间设有间隙，外硅钢片71凸缘77与内硅钢片72之间设置有间隙。间隙设置为0.05mm～1mm。本实施例中间隙设置为0.1mm。间隙能够保证电机转子在加速运转或断续运转时，内硅钢片72、外硅钢片71围绕转轴73存在相对转动，缓冲材料变形缓冲相对转动时的能量，达到减震目的，同时限制减震缓冲材料75变形时外硅钢片71偏离转轴73轴心的距离，使偏离位置限制在一定范围内，减小偏心振动，同时保证转子磁力线受间隙影响最小。
内硅钢片72、外硅钢片71分别由多片内硅钢片、外硅钢片构成，内硅钢片通过铆钉74连接成一体，外硅钢片通过铸铝76固定成一体，铸铝76减少与定子的间隙，形成闭合回路磁场，内硅钢片为外环设有扇环形凸缘77的环状结构，外硅钢片内环设有扇环形凸缘77的环状结构。
电机断续或者连续运转产生的振动能量通过转轴73传到内硅钢片72，挤压减震缓冲材料75，减震缓冲材料75作为缓冲带消减振动能量，消减后的振动能量再传到外硅钢片71，同时也向电机及吸油烟机风胃、壳体向外传播，达到减震静音的效果。内外硅钢片71之间的动力通过扇环形的凸缘77传递，凸缘77为以转轴73为圆心的扇环形结构，转动时，凸缘77与减震缓冲材料75只存在垂直接触面的挤压力，凸缘77与减震缓冲材料75之间不存在滑动，不存在摩擦，减震缓冲材料75的减震性能不会因为磨损而发生衰退。
本电机具有良好的减震效果，减震性能不衰退。
由上述可知，CPU控制模块1接收输入模块3的控制信号，通过光耦过零检测模块2采样交流信号过零点，通过改变全波导通占空比调节控制调节电机转速，以及使用电机转子填充缓冲材料消减振动噪音结构，在实现对吸油烟机的多档位、低成本无级调速同时有效降低电机运转振动噪音。由于在交流过零点触发可控硅全波导通，电压Vin和电流IT为零或最小，减少线路直流成份产生，能有效减少线路电磁噪音。可见，本发明提供的基于可控硅调速吸油烟机控制装置及方法，与现有直流风机恒功率控制系统需高成本的电流采样电路、IPM电路及三相永磁直流电机等硬件支持对比，本发明仅需在现有可控硅调速电机7转子进行改动，通过机电配合的方式，优化的控制方法，低成本地实现无级调速，同时解决现有可控硅无级调速电磁噪声大、电机运转振动噪音大的缺点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种可控硅调速吸油烟机的控制方法，其特征在于，包括
步骤一、电源为CPU模块提供直流电源，电源为可控硅调速模块提供交流电源，光耦过零检测模块采集市电电压的过零点信号，发送过零点信号的信息至CPU控制模块；
步骤二、CPU控制模块接收过零点信号，以n个交流电周期为控制周期，以2n次过零点为周期设立触发全波导通控制参考点，控制可控硅调速模块全波导通；
步骤三、输入档位，CPU控制模块根据档位信息计算出交流电导通周期m；
步骤四、检测到2m次过零点时，CPU控制模块控制可控硅调速模块断开；
步骤五、检测到2n次过零点时，设立下一个触发全波导通控制参考点，发送到CPU控制模块，重复步骤四。
2.如权利要求1所述的一种可控硅调速吸油烟机的控制方法，其特征在于：所述n≥m，n≥2。
3.如权利要求2所述的一种可控硅调速吸油烟机的控制方法，其特征在于：当m等于0时，CPU控制模块控制可控硅调速模块全波持续断开。
4.如权利要求2所述的一种可控硅调速吸油烟机的控制方法，其特征在于，所述等m等于n时，CPU控制模块控制可控硅调速模块全波持续导通。
5.如权利要求1至4任意一项所述的一种可控硅调速吸油烟机的控制方法，其特征在于，所述CPU控制模块在交流电导通周期m内输出以π为周期相位为0的栅极信号，栅极信号用于控制可控硅调速模块导通交流电。
6.一种可控硅调速吸油烟机的控制装置，其特征在于，包括如权利要求1所述
电源，所述电源为CPU模块提供直流电源，所述电源为可控硅调速模块提供交流电源；
可控硅调速模块，用于控制电机导通；
CPU控制模块，控制交流电全波导通；
光耦过零检测模块，用于采集电机的交流电的过零信号；
以及电机，驱动油烟机；
输入模块，用于输入档位信息并发送到CPU控制模块；
所述CPU控制模块接收输入模块的档位信息、光耦过零检测模块的过零信号，设置控制参考点以及控制周期，于控制周期内控制可控硅模块导通或者断开。
7.如权利要求6所述的一种可控硅调速吸油烟机的控制装置，其特征在于，所述电机内设置有降噪结构，所述降噪结构包括内硅钢片、外硅钢片、转轴，所述转轴贯穿设置内硅钢片中心位置，并与所述内硅钢片固定驱动连接，所述内硅钢片与外硅钢片之间设有间隙，所述内硅钢片、外硅钢片之间的每个空位均设置有减震缓冲材料，所述内硅钢片通过推动减震缓冲材料驱动外硅钢片运动。
8.如权利要求7所述的一种可控硅调速吸油烟机的控制装置，其特征在于，所述减震缓冲材料均匀设置于所述内硅钢片与外硅钢片之间的每个空位。
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