CN107800347A - 交流电机控制方法、交流电机控制电路及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交流电机控制方法、交流电机控制电路及空调器，该交流电机调速电路包括给交流电机提供供电回路的第一整流电路、开关电路、续流电路和过零检测电路，以及控制开关电路进行开关状态切换的控制器。本发明的交流电机控制方法通过获取交流电机的目标转速值，并通过零检测电路检测交流电机调速电路输入的交流电压的过零信号，最后根据目标转速值在过零信号周期内输出脉宽逐渐降低的预设频率的连续PWM控制信号控制开关电路的开关状态切换，以驱动交流电机运行并达到目标转速值，能有效的解决加载在交流电机上的交流电压和交流电机运行的电流相位不一致问题，提升交流电机控制电路的功率因素。

Description

交流电机控制方法、交流电机控制电路及空调器

技术领域

本发明涉及交流电机控制领域，尤其涉及交流电机调速电路及空调器。

背景技术

现有的交流电机调速电路通过控制器输出高速的PWM(脉宽调制)信号控制电子开关的高速开关切换实现交流电机的调速，由于电机绕组的感性负载特性，实际加载在交流电机绕组上的电压和通过交流电机的电流的相位存在不一致，即电流相位滞后电压相位问题，这会对导致交流电机调速电路的功率因素低以及交流电机的使用效率低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种交流电机控制方法、交流电机控制电路及空调器，目的在于解决现有交流电机调速电路在控制过程中存在的加载上交流电机上的电压和运行的交流电流相位不一致交流电机调速电路的功率因素低以及交流电机的使用效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供的交流电机控制方法，应用于交流电机调速电路，其特征在于，所述交流电机调速电路包括给交流电机提供供电回路的第一整流电路、开关电路、续流电路和过零检测电路，以及控制所述开关电路进行开关状态切换的控制器，在所述开关电路的开关状态为导通时，交流电接入并经所述第一整流电路和开关电路对交流电机供电，在所述开关电路的开关状态为断开时，所述交流电机的绕组上产生的感应电动势通过所述续流电路进行泄放；所述交流电机控制方法包括：

获取所述交流电机的目标转速值以及所述交流电机调速电路输入的交流电压的过零信号；

根据所述目标转速值和所述过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值，并根据所述脉宽数据值生成脉宽逐渐降低的连续PWM控制信号；

在所述过零信号周期内输出连续PWM控制信号控制所述开关电路的开关状态切换，以驱动所述交流电机运行并达到所述目标转速值。

在一种可能的设计中，所述根据所述目标转速值和所述过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值包括：

根据所述目标转速值获取所述过零信号周期内每一个所述PWM控制信号的脉宽逐渐降低的脉宽数据值。

在一种可能的设计中，所述根据所述目标转速值和所述过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值包括：

根据所述目标转速值在所述过零信号周期内每间隔N个所述PWM控制信号，获取对应的PWM控制信号的脉宽逐渐降低的脉宽数据值，其中1≤N≤10。

在一种可能的设计中，所述根据所述目标转速值和所述过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值还包括：

检测所述交流电机调速电路输入的交流电压的电压值；

根据所述电压值确定对应的预设电压值区间；

根据所述预设电压值区间和所述目标转速值在所述过零信号周期内获取PWM控制信号的脉宽逐渐降低的脉宽数据值。

在一种可能的设计中，所述根据所述目标转速值和所述过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值还包括：

检测所述交流电机调速电路输入的交流电压的电压值以及所述交流电机的运行电流值；

根据所述电压值和所述运行电流值确定驱动所述交流电机的电压和电流相位数据值，并根据所述电压和电流相位数据值实时调整所述PWM控制信号的脉宽数据值，以使得所述电压和电流相位相差在预设值以内。

为实现上述目的，本发明还提供一种交流电机控制电路，包括给交流电机提供供电回路的第一整流电路、开关电路、续流电路和过零检测电路，以及控制所述开关电路进行开关状态切换的控制器，在所述开关电路的开关状态为导通时，交流电接入并经所述第一整流电路和开关电路对交流电机供电，在所述开关电路的开关状态为断开时，所述交流电机的绕组上产生的感应电动势通过所述续流电路进行泄放；其中，

所述控制器包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的交流电机控制程序，所述交流电机控制程序被所述处理器执行时实现所述的交流电机控制方法的步骤。

在一种可能的设计中，还包括第二整流电路和负载；

所述第二整流电路用于对输入的交流电进行整流后输出直流电，以为所述负载工作提供电源；

所述交流电机绕组上产生的感应电动势通过所述续流电路、第二整流电路和负载进行单向泄放。

在一种可能的设计中，所述续流电路包括第一续流模块和第二续流模块；

所述第一续流模块包括第一二极管，所述第一二极管的阳极为所述第一续流模块输入端，所述第一二极管的阴极为所述第一续流模块输出端；

所述第二续流模块包括第二二极管，所述第二二极管的阳极为所述第二续流模块输入端，所述第二二极管的阴极为所述第二续流模块输出端。

在一种可能的设计中，还包括PFC电路；

所述PFC电路串联在所述第二整流电路和所述负载之间，以为所述第二整流模块输出的直流电压进行功率因素校正。

为实现上述目的，本发明还提供一种空调器，所述空调器包括所述的交流电机控制电路。

本发明提供的交流电机控制方法，基于交流电机调速电路，该交流电机调速电路包括给交流电机提供供电回路的第一整流电路、开关电路、续流电路和过零检测电路，以及控制开关电路进行开关状态切换的控制器。本发明的交流电机控制方法通过获取交流电机的目标转速值，并通过零检测电路检测交流电机调速电路输入的交流电压的过零信号，最后根据目标转速值在过零信号周期内输出脉宽逐渐降低的预设频率的连续PWM控制信号控制开关电路的开关状态切换，以驱动交流电机运行并达到目标转速值，相对现有技术中以固定脉宽的方式输出PWM信号以驱动交流电机达到目标转速值，能有效的解决加载在交流电机上的交流电压和交流电机运行的电流相位不一致问题，提升交流电机调速电路的功率因素。

附图说明

图1为本发明交流电机控制方法第一实施例的电路结构图；

图2为本发明交流电机控制方法第一实施例中电流工作波形示意图；

图3为本发明交流电机控制电路第一实施例的控制器模块结构示意图；

图4为本发明交流电机控制电路第二实施例的电路结构图；

图5为基于图4的具体电路结构图；

图6为基于图4的另一具体电路结构图；

图7为本发明交流电机控制电路第三实施例的电路结构图；

图8为基于图7的具体电路结构图。

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。

参照图1，图1为本发明第一实施例提供的交流电机控制方法的基于交流电机调速电路结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

本实施例的交流电机调速电路包括给交流电机50提供供电回路的第一整流电路10、开关电路20、续流电路30和过零检测电路60，以及控制开关电路20进行开关状态切换的控制器40，其中，

开关电路20在开关状态为导通时，控制交流电接入并经第一整流电路10和开关电路20对交流电机50供电，在开关电路20在开关状态为断开时，交流电机50的绕组上产生的感应电动势通过续流电路30进行单向泄放；

这里第一整流电路10可以是分立的全桥整流电路或者集成的整流桥堆模块，第一整流电路10包括两个交流输入端，以及直流输出端正极和直流输出端负极。

这里的续流电路30可以是一个基于功率开关管如IGBT(Insulated GateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)的电子开关电路，在控制器40控制开关电路20断开时控制续流电路的电子开关闭合使得交流电机50的绕组上产生的感应电动势通过续流电路30进行泄放，或者是通过在续流电路30内部设置一个硬件电路，能够在开关电路20断开时使得续流电路30内部的电子开关自行导通，对交流电机50的绕组上产生的感应电动势通过续流电路30进行泄放，而在开关电路20闭合时，通过其内部电路使得续流电路30电子开关断开，保证了交流电机50的正常运行。

过零检测电路60用于检测该交流电机调速电路输入的交流电压的过零信号，这里的过零检测电流60可基于现有的分压电阻构成的过零检测电流或者其他电路结构等。

该交流电机控制方法包括：

S10，获取交流电机50的目标转速值以及交流电机调速电路输入的交流电压的过零信号；

S20，根据目标转速值和过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值，并根据脉宽数据值生成脉宽逐渐降低的连续PWM控制信号；

S30，在过零信号周期内输出连续PWM控制信号控制开关电路20的开关状态切换，以驱动交流电机50运行并达到目标转速值。

具体的，交流电机调速电路工作时，当MCU40输出高频PWM信号控制开关电路20进行高速开关切过程中，当开关电路20导通时，交流电源通过整流电路10和开关电路20为交流电机50供电，当开关电路20断开时，由于交流电机50内部的绕组为感性负载，电流不能瞬间断开，因此产生感应电动势，此感应电动势通过续流电路30进行泄放，以此保护了感应电动势不会对开关电路20上产生反向冲击引起开关电路中的开关功率管失效，以此保证了交流电机50正常运行，通过控制器MCU40输出高频PWM信号的占空比大小，能调节在一个PWM供电周期内加载在交流电机50上的电压时间长短，因此实现了对其进行调速。在交流电机50运行的目标转速不同时，其MCU40输出的PWM控制信号中的占空比不同。由于交流电机50的绕组的电感特性，在控制交流电机50进行调速运行时，其加载在交流电机50上的交流电压和交流电机50运行的电流相位不一致，如图2所示，实际加载在交流电机调速电路上输入的电压波形如图中交流电压波形，而基于现有的固定脉宽的控制方式下通过交流电机50的运行电流如图中的S2波形所示，其PWM控制信号针对某一个目标转速下的PWM控制信号波形如图中的现有电机驱动信号波形所示，其PWM控制信号在每个周期T内的脉宽都固定不变为t0，从图中可以看出，S2滞后交流输入电压波形一定的相位，而与交流输入电压相位一致的电流应该如图中的S1波形所示，即现有调速方式的电流波形S2滞后正确的电流波形S1一定的相位，具体的在一个交流电压过零周期内：0-a时刻内S1的电流幅值要比S2大，而在a-b时刻类S1的电流幅值要比S2小，即在整个过零周期内S1的电流幅值从比S2小过渡到比S2大，为了实现对滞后的电流S2的相位校正以实现S1的波形，则需要在此周期内起始提示S2的电流幅值，而在后期降低其电流幅值，实现与S1同相位。

为实现上述目的，在基于现有的相对固定的目标转速对应的PWM控制信号的脉宽固定的控制原理基础上，对其进行改进，具体包括：通过零检测电流60检测交流电机调速电路输入的交流电压的过零信号，在一个过零信号周期内，输出脉宽逐渐降低的预设频率的连续PWM控制信号到开关控制电路20，如图2中所示的本发明电机驱动信号中，在一个交流电压过零周期及0-b时刻内，其PWM控制信号的脉宽是逐渐降低的，如图中的PWM控制信号的周期都为T，其脉宽从过零周期内的起始时刻其由t1、t2直到tn为逐渐变小的规律控制，不同于现有的电机驱动信号中的PWM控制信号的脉宽都为t0的固定脉宽控制方式。具体的，在过零周期内的起始时刻的t1、t2这些脉宽要比现有实际控制交流电机目标转速相同的固定脉宽t0要宽，其越接近起始时刻，其脉宽越宽，这样越接近起始时刻的脉宽内其控制交流电机50上产生的电流幅值要相对现有固定脉宽控制方式下的电流幅值越大；而在接近过零周期结束时刻的后期，其调速的脉宽tn和与tn相邻的一些脉宽要比固定脉宽t0窄，且越接近结束时刻，其脉宽比t0要越窄，这样越接近结束时刻的脉宽内其控制交流电机50上产生的电流幅值要相对现有固定脉宽控制方式下的电流幅值越小，即最后控制交流电机50上得到的电流波形与图2中S2相同或者接近，最终使得交流电机50上运行的电流相位相对电压相同或者接近。实验证明通过本发明实施例控制方法下的电压与电流相位差能控制在5％以内，即本发明实施例的交流电机调速电路功率因素能达到95％以上。

上述步骤S30中根据目标转速值在过零信号周期内输出脉宽逐渐降低的预设频率的连续PWM控制信号时，具体实现时，可通过前期实验得到针对目标转速值获得在一个过零信号周期内每个PWM控制信号的脉宽数据值，然后根据这些脉宽数据值取控制开关电路20的工作，控制交流电机50运行并达到目标转速值，这里针对目标转速值对应的一个过零信号周期内的每个PWM控制信号的脉宽数据值可事先存储在控制器内的存储器中，在控制时读取根据目标转速值查表即可，如以PWM控制信号为20KHz时，输入的交流电压工频为50Hz，则一个过零周期即10ms内有200个PWM控制信号脉冲，需要200个对应的脉宽数据值存储在存储器中，控制器在具体控制时在读取出这些脉宽数据值然后在一个过来周期类依次输出对应的PWM控制信号即可。

由于交流电机调速电路对应的设备实际运行时会涉及不止一个目标转速，因此这需要在前期实验测得与这些目标转速对应的脉宽数据值组，如果目标转速比较多时，涉及的脉宽数据值的数据量就比较大，如上述一个目标转速需要200个脉宽数据值，则当目标转速有5个时，总共需要存储1000个脉宽数据值，数据量相对大，因此为了应对此问题，可根据目标转速值在所述过零信号周期内每间隔N个PWM控制信号，获取对应的PWM控制信号的脉宽逐渐降低的脉宽数据值，其中1≤N≤10，如N为1时每间隔1个PWM控制信号获取一次对应的脉宽数据值并存储在控制器的存储器中，这样一个过零信号周期内相对之前的200个数据只要一半即100个数据即可，控制器在进行控制时只要每间隔1个PWM控制信号根据读出的对应脉宽数据值刷新一次PWM控制信号，只要每次间隔的控制信号不太多以影响实际交流电机50的电压和电流的相位差，就可以大幅的降低控制器存储的数据量，优选的上述N取值范围可进一步优选为1≤N≤5。

本发明实施例的交流电机控制方法，基于交流电机调速电路，该交流电机调速电路包括给交流电机50提供供电回路的第一整流电路10、开关电路20、续流电路30和过零检测电路60，以及控制开关电路20进行开关状态切换的控制器40，开关电路20在开关状态为导通时，控制交流电接入并经第一整流电路10和开关电路20对交流电机50供电，在开关电路20在开关状态为断开时，交流电机50的绕组上产生的感应电动势通过续流电路30进行单向泄放；本发明实施例的交流电机控制方法通过获取交流电机50的目标转速值，并通过过零检测电路60检测交流电机调速电路输入的交流电压的过零信号，最后根据目标转速值在过零信号周期内输出脉宽逐渐降低的预设频率的连续PWM控制信号控制开关电路20的开关状态切换，以驱动交流电机50运行并达到目标转速值，相对现有技术中以固定脉宽的方式输出PWM信号以驱动交流电机50达到目标转速值，能有效的解决加载在交流电机50上的交流电压和交流电机50运行的电流相位不一致问题，提升交流电机调速电路的功率因素。

进一步的，基于本发明交流电机控制方法的第一实施例，本发明的交流电机控制方法的第二实施例中，在步骤根据目标转速值和过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值还包括：

S40，检测交流电机调速电路输入的交流电压的电压值；

S50，根据电压值确定对应的预设电压值区间；

S60，根据预设电压值区间和目标转速值在过零信号周期内获取PWM控制信号的脉宽逐渐降低的脉宽数据值。

当交流电机调速电路输入的交流电压不同时，其交流电机的转速会发生变化，因此，原有的在过零信号周期内的脉冲宽度逐渐降低的脉宽数据值不再适应改变后的转速，必须对其脉宽数据值进行调整，使得转速重新调整为原来的目标转速值。例如原来的交流电机调速电路输入的交流电压为220V时，其目标转速为1200RPM(转/分)，可根据目标转速值在存储器中查表获得对应一个过零周期内的所有PWM控制信号对应的脉宽数据值，而当交流电压降低为180V时，则转速会降低，需要增加每一个PWM控制信号中的脉宽，提高其运行转速以达到上述目标转速值。

在具体进行处理时，可通过前期实验将常用的交流电压范围分为多个区间，如以常用的交流输入电压为180-240V之间，可以10V为间隔电压值分为6个区间，然后根据实验获取每个区间的不同目标转速对应的脉宽数据值并存储在控制器5的存储器中。

本发明实施例需要增加交流电压检测电路，以此检测交流输入电压值判断当前交流电压所属的区间，然后根据区间和目标转速值查表获得对应的脉宽数据值在过零周期内生成连续的PWM控制信号去控制开关电路20以驱动交流电机50运行达到目标转速。如检测到当前交流输入电压为185V时，判断为其电压处于180-190V的区间，根据此区间和目标转速值获取对应的一系列脉宽数据值以此生成PWM控制信号去控制开关电路20以驱动交流电机50运行达到目标转速。

通过上述分析易知，当将电压分的区间越多，即每个区间的间隔电压越小时，其需要存储的不同目标转速值对应的脉宽数据值越多，以此控制交流电压的实际转速相对目标转速的波动越小，例如如果将上述电压180-240V以5V为间隔电压值分为12个区间，则电压在每个区间内波动时，其对应控制的实际转速与目标转速相对7个区间要小，以此控制根据准确，但是其存储的脉宽数据值的数据量成倍增加，当以1V为单位获取每个电压与目标转速对应的脉宽数据值时，此时控制实际转速最准确，当然数据量也是最大的。

为解决上述电压分区的数据量与控制转速准确性之间矛盾的问题，可加入相关的算法，如将上述电压180-240V以20V为间隔电压值分为3个区间，然后根据实验获取每个区间内的两个边界电压对应的不同目标转速对应的脉宽数据值，而每个电压区间中的其他的脉宽数据值则可根据差值算法有边界值对应的脉宽数据值计算得到。如以200-220V区间为例，只需要获取电压为上边界V1即200V和下边界V2即220V对应的某一目标转速下的脉宽数据值T1和T2，则此区间中某一个电压V对应的脉宽数据值T根据差值算法计算为：T＝T1+(T2-T1)*(V-V1)/(V2-V1)。这样区间内的每一个电压值都能根据上述公式计算得到对应的脉宽数据值，既降低了脉宽数据值的数据量，也满足了对应控制实际转速相对目标转速的精度要求。

进一步的，基于本发明交流电机控制方法的第一实施例，本发明的交流电机控制方法的第三实施例中，上述步骤根据目标转速值和过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值还包括：

S70，检测交流电机调速电路输入的交流电压的电压值以及交流电机的运行电流值；

S80，根据电压值和运行电流值确定驱动交流电机的电压和电流相位数据值，并根据电压和电流相位数据值事实调整PWM控制信号的脉宽数据值，以使得电压和电流相位相差在预设值以内。

相对第一和第二实施例不同的时，本实施例中，需要增加交流电压检测电路，和交流电流检测电路，以实时检测交流电机调速电路的输入的交流电压和交流电机50运行的电流值，然后根据检测到的电压值和运行电流值确定驱动交流电机的电压和电流相位数据值，这里的相位数据值包括在交流电机50运行的开始阶段如在其开始运行的一个预设时间如10秒内根据在这段时间内见到的实时交流电压值计算出在一个交流电压工频周期内交流电压的相位数据，然后在后续交流电机50运行期间根据实时检测到的电流值计算出电流相位与电压相位的相位差数据，并根据此相位差数据实时调整脉宽数据值，使得电流相位与电压相位的差控制在预设值以下如控制在5％以内，并控制交流电机50达到目标转速值。相对前面第一和第二实施例，其脉宽数据值是根据实时检测并计算得到的电流相位与电压相位的相位差数据实时调整其脉宽，而不是基于前期实验测试得到的一个过零周期内的各个脉宽数据值存储在存储器中，在控制交流电机50运行时再通过查表调取这些脉宽数据值去控制上述交流电机调速电路的开关电路20运行，由于交流电机50所在设备在实际运行过程中，其运行环境如负载情况会发生变化，因此与前期实验的数据控制得到的电压和电流的相位差结果还是会存在一些差别，即前期的实验不能预测到实际运行中的各种情况，而本实施例是根据检测并计算得到的电流相位与电压相位的相位差数据实时调整其脉宽，即基于锁相环的闭环控制原理，能真正的在控制交流电机50运行时的各种负载情况发生变化时仍将电压与电流相位差能控制在预设值以内，实现交流电机调速电路功率因素校正的目标。

本发明还提出一种交流电机控制电路，包括给交流电机提供供电回路的第一整流电路10、开关电路20、续流电路30和过零检测电路60，以及控制开关电路20进行开关状态切换的控制器40，在开关电路20的开关状态为导通时，交流电接入并经第一整流电路10和开关电路20对交流电机50供电，在开关电路20的开关状态为断开时，交流电机50的绕组上产生的感应电动势通过续流电路30进行泄放，控制器40如图3所示，控制器40包括存储器42、处理器41以及存储在存储器42中并可在处理器上运行的交流电机控制程序43，交流电机50控制程序被处理器41执行时实现对交流电机50的驱动控制以达到目标转速值。其中处理器41执行交流电机控制程序43的控制方法同本发明交流电机控制方法的第一至第三实施例，在此不再赘述。

进一步的，基于本发明交流电机控制电路的第一实施例，本发明的交流电机控制电路的第二实施例中，如图4所示，交流电机控制电路还包括第二整流电路60和负载70，第二整流电路60用于对输入的交流电进行整流后输出直流电，以为负载70工作提供电源，交流电机绕组上产生的感应电动势通过续流电路30、第二整流电路60和负载70进行泄放。不同于本发明的第一实施例，这里续流电路30在对交流电机50绕组上产生的感应电动势进行泄放时，还通过了第二整流电路60和负载70，由于负载70的阻抗更低，能起到加速泄放的作用。这里第二整流电路60可以是分立的全桥整流电路或者如图1所示的集成整流桥堆模块DR1，第二整流电路60包括两个交流输入端，以及直流输出端正极和直流输出端负极，这里负载70为直流供电的负载如直流工作的电机，也可以是其他直流供电的具体电路，不是单纯的负载，如开关电源电路、电机驱动电路、压缩机驱动电路等。

进一步的，续流电路30包括第一续流模块31和第二续流模块32；第一续流模块31包括第一二极管，第一二极管的阳极为第一续流模块31输入端，第一二极管的阴极为第一续流模块31输出端；

第二续流电路块32包括第二二极管，第二二极管的阳极为第二续流模块32输入端，第二二极管的阴极为第二续流模块32输出端。

这里第一续流模块31和第二续流模块32为单向传导，即续流电路30在对交流电机50绕组上产生的感应电动势进行泄放时，只能进行单向泄放，即只能通过第一续流模块31的输入端向其输出端泄放，或者是通过第二续流模块32的输入端向其输出端泄放。

这里第二整流电路10可以是分立的全桥整流电路或者如图中所示的集成的整流桥堆模块。

这里当交流电源分别从N线出发和从L线出发对交流电机50供电时，在开关电路20断开时，其交流电机50绕组上产生的感应电动势分别通过其中一个续流模块31或者是续流模块32再经第二整流电路60和负载70进行泄放。如图3中当交流电源从N线出发时，其交流电机50绕组上产生的感应电动势通过第一续流模块31再经负载70、第二整流电路60进行泄放，而当交流电源从L线出发时，其交流电机50绕组上产生的感应电动势通过第二整流电路60、负载70和第二续流模块32进行泄放。

基于本实施例图4所示的交流电机控制电路的具体电路结构如图5或图6所示，其中第一整流电路10由四个二极管FD1-FD4组成，包括两个输入端和输出端正极和输出端负极，其中二极管FD1的阳极和二极管FD2阴极连接点为一输入端，二极管FD4的阳极和二极管FD3阴极连接点为另一输入端，二极管FD1的阴极和二极管FD4阴连接点为正极输出端，二极管FD2的阳极和二极管FD3阳极连接点为负极输出端，交流电机50串联于交流输入端ACL-IN和ACN-IN到第二整流模块30的两个输入端的交流回路中，其中电容FC1为交流电机50的启动电容，并联在交流电机50的启动绕组两端，本图中交流电机串联于ACN-IN即交流N线端，也可以串联在ACL-IN即交流L线端。开关电路20主要由第一IGBT开关管Q2组成，第一开关管Q2构成，实现开关电路20的开关切换，开关电路20还包括IGBT驱动电路，MCU40通过引脚P1输出PWM信号到IGBT驱动电路驱动第一开关管Q2的开关动作。

本发明实施例的交流电机控制电路还包括过零检测电流80，如图5所示，过零检测电流80有电阻R1和电阻R2组成的串联电路组成，通过此电路通过检测交流电压的实时大小以确定过零点，因此该电路还可以检测交流电压的大小，可应用到本发明交流电机控制方法的第一和第二实施例中。

图6所示的电路相对图5而言，增加了电流检测电流90，用于检测交流电机50的运行电流值，该电路基于串联在开关电路20的开关回路中的电阻FR5和差分电流采样电路组成，通过差分采样检测电阻FR5上的电压信号，输入到控制器40上，由于可以实时检测电机50的运行电流值，因此该电路可以引用到本发明交流电机控制方法的第三实施例中。

进一步的，基于本发明交流电机控制电路的第一实施例，本发明的交流电机控制电路的第三实施例中，如图7所示，交流电机控制电路还包括PFC电路A0，PFC电路A0串联在第二整流电路和负载之间，以为第二整流模块输出的直流电压进行功率因素校正，经PFC电路A0功率因素校正后的直流电供给负载70工作，这里的负载70为直流供电的负载如直流工作的电机，也可以是其他直流供电的具体电路，不是单纯的负载，如开关电源电路、电机驱动电路、压缩机驱动电路等。PFC电路A0除了上述的功率因素校正作用外，还可以参与续流回路，起到与第一续流模块31和第二续流模块32以及第二整流电路60形成续流回路的作用。

基于图7的具体电路图如图8所示，PFC电路A0主要由PFC电感L2、IGBT开关管Q1、二极管D1组成的有源PFC电路，MCU 40通过引脚P2输出PWM信号到IGBT驱动电路驱动开关管Q1工作，同时MCU通过由电阻R1和电阻R2组成的输入电压检测电路A1以及电阻R7和电阻R8组成的输出电压检测电路A2检测PFC电路A0的输入电压和输出电压，以此输出合适的PWM信号控制PFC电路A0工作。其中输入电压检测电路A1同时起到检测交流输入电压的过零信号和输入电压的电压大小的作用。

图8所示的具体电路还包括滤波电路，滤波电路由电解电容E1组成，对整流桥堆DR1整流后的直流母线电压进行平滑滤波，为增加滤波效果，还可以再增加一个电解电容E2。

负载70此处为主要由IPM(Intelligent Power Module)和压缩机组成，构成压缩机驱动电路，当然这里压缩机也可以是直流电机，以此构成直流电机驱动电路。

当IGBT导通时，交流电源输出的电流经交流电机50、第一整流电路10和第一开关管Q2构成电流回路，为交流电机50工作提供电源。其电流回路具体如下：当交流电源的电流从ACL-IN即交流L线出发，经二极管FD1的阳极和阴极、第一开关管Q2的集电极和发射极、二极管FD3的阳极和阴极、交流电机50回到交流电源的ACN-IN即交流N线；当交流电源的电流从ACN-IN即交流N线出发，经交流电机50、二极管FD4的阳极和阴极、第一开关管Q2的集电极和发射极、二极管FD2的阳极和阴极、回到交流电源的ACL-IN即交流L线。这里开关电路20的第一开关管Q2也可以是MOS(金属氧化物半导体)功率管，此时IGBT驱动相应改为MOS驱动电路。

第一续流模块31和第二续流模块32分别由第一二极管FD5和第二二极管FD6组成，起到单向传导功能，第一二极管的阳极FD5为第一续流模块31输入端，第一二极管FD5的阴极为第一续流模块31输出端，第二二极管的阳极FD6为第二续流模块32输入端，第二二极管FD6的阴极为第二续流模块32输出端，第一二极管FD5和第二二极管FD6分别在开关电路20关闭时，对在交流电机50的绕组线圈产生的不同极性的感应电动势提供续流回路。具体如下：当交流电源的电流方向是从L线出发在交流电机50的绕组线圈产生感应电动势时，其续流回路从L线出发经整流桥堆DR1正极输出端即第4脚、直流母线正极、PFC电感L2进入直流负载70、直流母线负极进入第一二极管FD5的阳极和阴极、二极管FD3的阳极和阴极、交流电机50回到交流电源的N线；当交流电源的电流方向是从N线出发在交流电机50的绕组线圈产生感应电动势时，其续流回路从N线出发经交流电机50、二极管FD4的阳极和阴极、第二二极管FD6的阳极和阴极、直流母线正极进入直流负载70、直流母线负极进入整流桥堆DR1负极输出端即第1脚、最后回到交流电源的L线，续流回路中交流电机50的电流方向与开关电路20导通时的电流方向相同，其感应电动势经过回路中整流桥堆DR1由直流负载70进行续流泄放，保证了电机的可靠运行。从上述可以看出，由于第一续流模块31和第二续流模块32连接在第一整流电路10的输出端，其续流回路除了经过第一整流电路10和负载70，还需要第二整流电路60参与。

进一步的，开关电路20还可以包括第一RC吸收电路，第一RC吸收电路包括第二电容FC3和第二电阻FR4，第二电容FC3的一端连接第二电阻FR4的一端，第二电容FC3的另一端连接第一开关管Q2的集电极，第二电阻FR4的另一端连接第一开关管Q2的发射极。当开关电路20的开关管在截止时在交流电机50的绕组线圈产生感应电动势形成的高电压，第一吸收单元经过第二整流模块30能对感应电动势形成辅助续流泄放，起到抑制高电压作用，同时由于交流电机50的绕组线圈产生感应电动势通过第二整流模块30会传递到开关电路20上形成高电压，因此第一吸收单元也同时对开关电路20上高电压进行抑制，且能吸收开关电路20开关切换时形成的高频电磁噪声，改善EMC性能。

进一步的，实施例提供的交流电机调速电路还可以包括第二RC吸收电路，第二RC吸收电路包括第三电容FC2和第三电阻FR1，第三电容FC2的一端连接第三电阻FR1的一端，第三电容FC2的另一端连接交流电机组50主绕组的一端，第三电阻FR1的另一端连接交流电机组主绕组50的另一端。与第一RC吸收电路的作用相同，当开关电路20的开关管在截止时在交流电机50的绕组线圈产生感应电动势形成的高电压时，第二RC吸收电路对感应电动势形成续流泄放，起到抑制高电压作用，同时第二RC吸收电路经过第一整流电路10能对开关电路20的开关管上的高电压进行抑制，且能吸收开关电路20开关切换时形成的高频电磁噪声，改善EMC性能。

本发明还提供一种空调器，空调器包括室内机部分和室外机部分，其中室外机控制器和/或者室内机控制器可包括本发明实施例所述的交流电机控制电路以控制室内机风机电机或者室外机风机电机运行，能有效提升电机控制电路的功率因素。

在本说明书的描述中，参考术语“第一实施例”、“第二实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置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、方法、装置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。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种交流电机控制方法，所述交流电机控制方法应用于交流电机调速电路，其特征在于，所述交流电机调速电路包括给交流电机提供供电回路的第一整流电路、开关电路、续流电路和过零检测电路，以及控制所述开关电路进行开关状态切换的控制器，在所述开关电路的开关状态为导通时，交流电接入并经所述第一整流电路和开关电路对交流电机供电，在所述开关电路的开关状态为断开时，所述交流电机的绕组上产生的感应电动势通过所述续流电路进行泄放；所述交流电机控制方法包括：

获取所述交流电机的目标转速值以及所述交流电机调速电路输入的交流电压的过零信号；

根据所述目标转速值和所述过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值，并根据所述脉宽数据值生成脉宽逐渐降低的连续PWM控制信号；

在所述过零信号周期内输出所述连续的PWM控制信号控制所述开关电路的开关状态切换，以驱动所述交流电机运行并达到所述目标转速值。

2.如权利要求1所述的交流电机控制方法，其特征在于，所述根据所述目标转速值和所述过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值包括：

根据所述目标转速值获取所述过零信号周期内每一个所述PWM控制信号的脉宽数据值。

3.如权利要求1所述的交流电机控制方法，其特征在于，所述根据所述目标转速值和所述过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值包括：

根据所述目标转速值在所述过零信号周期内每间隔N个所述PWM控制信号，获取对应的PWM控制信号的脉宽数据值，其中1≤N≤10。

4.如权利要求2或3所述的交流电机控制方法，其特征在于，所述根据所述目标转速值和所述过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值还包括：

检测所述交流电机调速电路输入的交流电压的电压值；

根据所述电压值确定对应的预设电压值区间；

根据所述预设电压值区间和所述目标转速值在所述过零信号周期内获取PWM控制信号的脉宽数据值。

5.如权利要求1所述的交流电机控制方法，其特征在于，所述根据所述目标转速值和所述过零信号值确定交流电压的过零信号周期内对应的PWM控制信号的脉宽数据值还包括：

检测所述交流电机调速电路输入的交流电压的电压值以及所述交流电机的运行电流值；

根据所述电压值和所述运行电流值确定驱动所述交流电机的电压和电流相位数据值，并根据所述电压和电流相位数据值实时调整所述PWM控制信号的脉宽数据值，以使得所述电压和电流相位相差在预设值以内。

6.一种交流电机控制电路，其特征在于，包括给交流电机提供供电回路的第一整流电路、开关电路、续流电路和过零检测电路，以及控制所述开关电路进行开关状态切换的控制器，在所述开关电路的开关状态为导通时，交流电接入并经所述第一整流电路和开关电路对交流电机供电，在所述开关电路的开关状态为断开时，所述交流电机的绕组上产生的感应电动势通过所述续流电路进行泄放；其中，

所述控制器包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的交流电机控制程序，所述交流电机控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的交流电机控制方法的步骤。

7.如权利要求6所述的交流电机控制电路，其特征在于，还包括第二整流电路和负载；

所述第二整流电路用于对输入的交流电进行整流后输出直流电，以为所述负载工作提供电源；

所述交流电机绕组上产生的感应电动势通过所述续流电路、第二整流电路和负载进行单向泄放。

8.如权利要求6或7所述的交流电机控制电路，其特征在于，所述续流电路包括第一续流模块和第二续流模块；

所述第一续流模块包括第一二极管，所述第一二极管的阳极为所述第一续流模块输入端，所述第一二极管的阴极为所述第一续流模块输出端；

所述第二续流模块包括第二二极管，所述第二二极管的阳极为所述第二续流模块输入端，所述第二二极管的阴极为所述第二续流模块输出端。

9.如权利要求8所述的交流电机控制电路，其特征在于，还包括PFC电路；

所述PFC电路串联在所述第二整流电路和所述负载之间，以为所述第二整流模块输出的直流电压进行功率因素校正。

10.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括如权利要求6至9任一项所述的交流电机控制电路。