CN108551290A - 一种pg电机控制电路、方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种PG电机控制电路、方法及设备，涉及电机控制技术领域，本发明实施例能够当检测到的交流电源电压零点超前于实际零点时，避免出现触发信号无法触发固态继电器导通的问题。该PG电机控制电路包括转速反馈电路、过零检测电路、电机驱动电路以及主控单元；转速反馈电路，用于检测PG电机的转速；过零检测电路，用于检测交流电源的电压零点；主控单元，用于若根据转速反馈电路检测到的PG电机的转速确定PG电机的转速不稳定，则在过零检测电路检测到电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号；电机驱动电路，用于利用预设脉冲宽度的触发信号触发固态继电器导通。本发明应用于对PG电机的控制。

Description

一种PG电机控制电路、方法及设备

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种PG电机控制电路、方法及设备。

背景技术

PG(Pulse Generator，脉冲输出)电机，是一种通过控制固态继电器的导通时间来控制电机的驱动电压的电机。因其具有无极调速的功能并且价格也相对低廉，因此被大量应用于空调等电器设备中。

PG电机的电机驱动电路中所使用的固态继电器具有在交流电源电压过零点时会自动断开，在交流电源电压过零点后重新向电机驱动电路发送触发信号以驱动固态继电器重新导通的特性。因此目前在对PG电机进行调速的方案中，在每次检测到交流电源电压过零点后，根据电机的当前转速以及目标转速，通过延迟一定时间后再向电机驱动电路发送触发信号的方式，控制固态继电器的导通持续时间，进而控制电机的驱动电压的有效值，实现对电机的调速。具体的，当需要加快电机转速时，则提早向电机驱动电路发送触发信号，延长固态继电器的导通持续时间，进而使驱动电压的有效值增大；需要减缓转速时，则推后向电机驱动电路发送触发信号，缩短固态继电器的导通持续时间，进而使驱动电压的有效值减小。

针对上述现有技术，发明人发现当电机在电网不稳定的地区运行时，此时通常会出现交流电源电压比正常电压低的情况，这就导致检测到的交流电源电压零点超前于实际零点。进而在根据所检测到的电压零点，向电机驱动电路发送触发信号时，由于此时交流电源电压可能还处于零点区域内，因此触发信号无法触发固态继电器导通，最终导致电机出现停止转动的现象，影响电机的运行。

发明内容

本发明提供一种PG电机控制电路、方法及设备，能够当检测到的交流电源电压零点超前于实际零点时，避免因向电机驱动电路发送的触发信号落入零点区域内，而出现触发信号无法触发固态继电器导通的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种PG电机控制电路，其中PG电机控制电路包括转速反馈电路、过零检测电路、电机驱动电路以及主控单元；主控单元分别与转速反馈电路、过零检测电路、电机驱动电路连接；转速反馈电路，用于检测PG电机的转速；过零检测电路，用于检测交流电源的电压零点；主控单元，用于若根据转速反馈电路检测PG电机的转速确定PG电机的转速不稳定，则在过零检测电路检测到电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号，其中预设脉冲宽度大于PG电机正常工作时所生成的触发信号的脉冲宽度；电机驱动电路，用于利用预设脉冲宽度的触发信号触发固态继电器导通，以便固态继电器导通后利用交流电源向PG电机提供驱动电压。

第二方面，本发明提供一种PG电机控制方法，应用于PG电机控制电路，该方法包括：检测PG电机的转速；检测交流电源的电压零点；若根据检测到的PG电机的转速确定PG电机的转速不稳定，则在检测到电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号，其中预设脉冲宽度大于PG电机正常工作时所生成的触发信号的脉冲宽度；利用预设脉冲宽度的触发信号触发固态继电器导通，以便固态继电器导通后利用交流电源向PG电机提供驱动电压。

第三方面，本发明实施例提供一种空调器风机，包括如上述第一方面PG电机控制电路以及PG电机。

第四方面，一种空调器，包括如上述第三方面空调器风机。

在本发明实施例所提供的PG电机控制电路，考虑到当出现检测到的交流电源电压零点超前于实际零点，进而导致向电机驱动电路发送的触发信号落入零点区域内时，由于此时触发信号无法触发固态继电器导通，因此就会出现PG电机转速不稳定的情况。进而本发明实施例中通过当检测到PG电机的转速不稳定时，增加向电机驱动电路发送的触发信号的脉冲宽度，以保证触发信号避开交流电源的零点区域，确保固态继电器导通。本发明实施例所提供的PG电机控制方法，能够在检测的交流电源电压零点超前于实际零点时，保证PG电机控制电路正常工作并使PG电机保持转速稳定，因而拓展了PG电机的工作电压范围，提高了空调用户的体验满意度。

基于同一发明构思，由于上述PG电机控制方法、空调器风机以及空调器所解决问题的原理以及有益效果可以参见上述第一方面的内容，重复之处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为电压正常的交流电源的电压波形示意图；

图2为对交流电源进行半波整流后形成的脉冲直流电压的波形示意图；

图3为现有技术中，对电压正常的交流电源检测电压零点所形成的零点信号的波形以及此时所生成触发信号的波形的示意图；

图4为现有技术中，对电压较低的交流电源检测电压零点所形成的零点信号的波形以及此时所生成触发信号的波形的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种PG电机控制电路的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种转速反馈电路的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种过零检测电路的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种电机驱动电路的结构示意图；

图9为利用本发明的PG电机控制电路检测电压零点所形成的零点信号的波形以及此时所生成触发信号的波形的示意图；

图10为本发明实施例提供的一种PG电机控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施例进行描述。

首先，对本发明的发明原理进行介绍：

目前，在对PG电机进行调速的过程中，检测交流电源的过零点时主要是通过先对交流电源进行半波整流，再利用过零检测电路在交流电源每次电压值小于一定阈值时输出一个零点信号的方式来检测过零点。例如对图1所示的电压正常的市电电网的交流电源进行过零点检测时，先对交流电源进行半波整流，形成如图2所示的脉冲直流电。然后如图3所示，当交流电源电压值每次小于一定阈值时，过零检测电路会输出一个高电平的零点信号，形成如图中零点信号的波形。然后根据转速需求，在每次生成零点信号后推迟延迟时间t1生成一个触发信号来触发固态继电器导通。在交流电源的电压正常的情况下，通过延迟时间t1的方式，即可使触发信号避开电压零点区域，实现固态继电器的导通。但当交流电源的电压低于正常电压时，过零检测电路所输出的零点信号可能远超前于实际零点，如图4所示其中过零检测电路在t2时刻时就触发了零点信号，而该零点信号距离实际零点之间还间隔了较长时间。这样一来，当推迟延迟时间t1后生成触发信号时，该触发信号可能仍然还处于电源的电压零点的范围内，此时就无法触发固态继电器导通。为了避免因过零检测电路的零点信号不准确而导致触发信号落入电压零点区域内的问题。本发明实施例中，通过在确定触发信号可能落入电压零点区域时，增大触发信号的脉冲宽度，以使触发信号能够跨过电压零点区域触发固态继电器的导通的方式，使得即便出现零点信号超前与实际零点的情况，依然能够保持电机转速稳定。

实施例一：

基于上述发明原理，本发明实施例提供一种PG电机控制电路，如图5所示，该PG电机控制电路10包括转速反馈电路101、过零检测电路102、电机驱动电路103以及主控单元104，其中主控单元104分别与转速反馈电路101、过零检测电路102、电机驱动电路103连接。另外，示例性的，为了实现其他功能，PG电机控制电路中还可以包括其他控制电路105，其他控制电路105与主控单元104连接，并通过与主控单元104的通信完成相应的控制操作。其中：

转速反馈电路101，用于检测PG电机的转速；

过零检测电路102，用于检测交流电源的电压零点；

主控单元104，用于若根据转速反馈电路101检测到的PG电机的转速确定PG电机的转速不稳定，则在过零检测电路102检测到电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号，其中预设脉冲宽度大于PG电机正常工作时所生成的触发信号的脉冲宽度；

其中，在一种实现方式中，主控单元104，还用于在转速反馈电路检测到的PG电机的当前转速后，根据PG电机的当前转速和PG电机的目标转速确定延迟时间。

另外，在一种实现方式中，为了使触发信号能够跨过电压零点进而成功触发固态继电器导通，主控单元104，可以利用公式：T＝T0+t，计算预设脉冲宽度，其中T表示预设脉冲宽度，T0表示上次生成的触发信号的脉冲宽度，t为预设值。

电机驱动电路103，用于利用预设脉冲宽度的触发信号触发固态继电器导通，以便固态继电器导通后利用交流电源向PG电机提供驱动电压。

其中，本发明实施例中PG电机的转速不稳定，具体是指PG电机转速出现正常涉及中不应该出现的反馈转速，比如风机突然减速或停止。这种转速的不稳定通常只有触发信号进入零点死区才会出现。具体实施时，可以根据具体的运行负载、工作电压等参数设定转速值出现什么变化时属于转速不稳定的情况。

示例性的，如图6所示，为本发明实施例提供的一种转速反馈电路101的结构示意图，其中转速反馈电路101包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2以及检测芯片IC1，其中其中检测芯片CN1的第一引脚1连接第一电源VCC1，第二引脚2通过第二电阻连接第一电源VCC1，第二引脚2还通过第一电阻R1连接转速反馈电路的输出端FEEDBACK，检测芯片IC1的第三引脚3接地，第一电容C1一端连接在输出端FEEDBACK、另一端接地，第二电容C2的一端连接第一电源VCC1、另一端接地。其中第一电源VCC1可以为5V的直流电源。

如图7所示，为本发明实施例提供的一种过零检测电路102的结构示意图，过零检测电路102包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一三极管Q1、光电耦合器TC。其中，第一二极管D1的正极连接交流电源的火线L、负极连接第三电阻R3的第一端，第二二极管D2的正极连接交流电源的火线N、负极连接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端通过第四电阻接地，第三电阻R3的第二端还连接第三二极管D3的负极、第三二极管D3的正极接地，第三电阻R3的第二端还连接光电耦合器TC的正极输入端，光电耦合器TC的负极输入端接地。光电耦合器TC的第一输出端连接第二直流电源VCC2，第二输出端连接第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端连接第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的集电极通过第五电阻连接第三直流电源VCC3，第一三极管Q1的集电极还连接过零检测电路的输出端ZERO IN，第一三极管Q1的发射极连接直流接地，第六电阻R6跨接在光电耦合器TC的第二输出端与直流接地之间，第四电容C4跨接在光电耦合器TC的第二输出端与直流接地之间，第三电容C3跨接在过零检测电路的输出端ZERO IN与直流接地之间。其中，通过二极管D1、D2对交流电源进行半波整流，并通过光电耦合器B检测交流电源的零点并通过三极管Q1的放大生成零点检测信号，并将零点检测信号输出至主控单元，以便主控单元确定过零检测电路检测到了电压零点。

如图8所示，为本发明实施例提供的一种电机驱动电路103的结构示意图，电机驱动电路103包括：第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第二三极管Q2、固态继电器B、第五电容C5、第六电容C6、电感H，驱动芯片IC2。其中，R8的一端连接电机驱动电路的输入端，另一端连接Q2的基极，Q2的发射极连接直流接地，Q2的集电极通过R9、R10连接第四直流电源VCC4，固态继电器B的两个输入端跨接在R10的两端，固态继电器B的第一输出端通过电感H连接交流电源火线L，固态继电器B的第二输出端连接驱动芯片IC2的第五引脚，驱动芯片IC2的第五引脚还通过第五电容C5、第十一电阻R11连接交流电源火线L，驱动芯片IC2的第三引脚通过第六电容C6连接交流电源零线N，驱动芯片IC2的第一引脚连接交流电源零线N。

本发明实施例中，考虑到当出现检测到的交流电源电压零点超前于实际零点，进而导致向电机驱动电路发送的触发信号落入零点区域内时，由于此时触发信号无法触发固态继电器导通，因此就会出现PG电机转速不稳定的情况。进而本发明实施例中通过当检测到PG电机的转速不稳定时，增加向电机驱动电路发送的触发信号的脉冲宽度，以保证触发信号避开交流电源的零点区域，确保固态继电器导通。如图9所示，利用本发明的PG电机控制电路检测电压零点所形成的零点信号的波形以及此时所生成触发信号的波形的示意图。从图中可以看出，以便由于交流电源电压过低导致检测到的零点信号的时间(即图9中的t2时刻)超前于实际零点的时间(即图9中的t3时刻)，导致推迟延迟t1后生成的触发信号落入电压零点的区域内，但由于本发明实施例中通过判断此时的转速不稳定已经确定触发信号落入了零点区域，因此生成的触发信号的脉冲宽度比电机正常工作时的脉冲宽度更宽，通过这种方式，能够将将触发信号延续至电压零点区域之外，从而能够成功触发固态继电器导通。本发明实施例所提供的PG电机控制方法，能够在检测的交流电源电压零点超前于实际零点时，保证PG电机控制电路正常工作并使PG电机保持转速稳定，因而拓展了PG电机的工作电压范围，提高了空调用户的体验满意度。另外，考虑到当交流电源的电压不够时，由于转速达不到设定转速要求，触发固态继电器导通的触发信号会逐渐提前，这就进一步增大了触发信号落入电压零点区域的可能性，而通过本发明实施例提供的PG电机控制电路，则可能有效避免触发信号落入电压零点区域而无法触发固态继电器的问题，因此对改进电网电压不稳定地区的PG电机的工作性能有较大提高。

在一种实施例中，本发明实施例所提供的PG电机控制电路中，

主控单元104，还用于比较延迟时间与时长阈值的大小。

进一步的，上述若根据转速反馈电路检测PG电机的转速确定PG电机的转速不稳定，则主控单元104在过零检测电路检测到电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号，具体包括：在确定延迟时长小于预设时长阈值之后，若根据转速反馈电路检测PG电机的转速确定PG电机的转速不稳定，则在过零检测电路检测到电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号。

示例性的，当根据PG电机的当前转速和目标转速确定延迟时间为(COUNT1)ms时，首先判断将(COUNT 1)ms与时长阈值(COUNT a)ms相比较：当确定(COUNT 1)≥(COUNT a)时，则可以确定触发信号并没有落入电压零点区域内，因此则不用增加触发信号的脉冲宽度，因此生成脉冲宽度为(COUNT 2)ms的触发信号，其中(COUNT 2)ms表示PG电机正常工作时所生成的触发信号的脉冲宽度。当确定(COUNT 1)＜(COUNT a)时，则可以确定此时触发信号可能落入电压零点区域内，因此再通过判断当前电机转速是否稳定，来确定是否需要增加触发信号的脉冲宽度：当电机转速不稳定时增加触发信号的脉冲宽度为(COUNT3)ms，当电机转速稳定时则说明触发信号没有落入零点区域，因此依然生成脉冲宽度为(COUNT2)ms的触发信号。

需要说明的是，本发明实施例中的时长阈值可以是根据交流电源的频率、电机的额定功率等参数计算出的一个常数，也可以根据当前电机的运行参数计算出的一个变量。

本发明实施例中，考虑到当生成触发信号的延迟时间很大时，触发信号落入电压零点的可能性就比较小，此时即便出现转速不稳定的情况，也不会是由于触发信号落入零点区域造成的。因此为了避免无效的增加触发信号的脉冲宽度，进而导致电路功耗增大、减少电路元件使用寿命，本发明实施例中通过先对生成触发信号的延迟时间进行判断，在确定延迟时间小于一定预设时间阈值后，再判断根据转速是否稳定判断是否需要增加触发信号的脉冲宽度的方式，有效的避免了触发信号脉冲宽度的无效增加。

实施例二：

本发明实施例还提供一种PG电机控制方法，应用于PG电机控制电路中，如图10所示，该方法包括：

S101、检测PG电机的转速。

S102、检测交流电源的电压零点。

S104、若根据检测到的PG电机的转速确定PG电机的转速不稳定，则在检测到电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号，其中预设脉冲宽度大于PG电机正常工作时所生成的触发信号的脉冲宽度。

其中，延迟时间可以在检测到PG电机的当前转速后，根据PG电机的当前转速和PG电机的目标转速来确定。

在一种实现方式中，在执行步骤S104之前，该方法还包括：

S103、比较延迟时间与时长阈值的大小。

进一步的，步骤S104具体包括：在确定延迟时长小于预设时长阈值之后，确定PG电机的转速不稳定，则在检测到电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号。

另外，在一种实现方式中，可以利用公式：T＝T₀+t，计算预设脉冲宽度，其中T表示预设脉冲宽度，T₀表示上次生成的触发信号的脉冲宽度，t为预设值。

S105、利用预设脉冲宽度的触发信号触发固态继电器导通，以便固态继电器导通后利用交流电源向PG电机提供驱动电压。

由于本发明实施例中的方法可以应用于上述实施例一中的PG电机控制电路，因此其所能够获得的技术效果也可参照上述实施例一，本发明实施例再次不再赘述。

需要说明的是，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

实施例三：

本发明实施例还提供一种空调器风机，该空调器包括上述的PG电机控制电路以及PG电机。

实施例四：

一种空调器，其特征在于，包括上述的空调器风机。

基于同一发明构思，由于上述PG电机控制方法、空调器风机以及空调器所解决问题的原理以及有益效果可以参见上述实施例一的内容，重复之处不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种PG电机控制电路，其特征在于，所述PG电机控制电路包括转速反馈电路、过零检测电路、电机驱动电路以及主控单元；所述主控单元分别与所述转速反馈电路、所述过零检测电路、所述电机驱动电路连接；

所述转速反馈电路，用于检测所述PG电机的转速；

所述过零检测电路，用于检测交流电源的电压零点；

所述主控单元，用于若根据所述转速反馈电路检测到的PG电机的转速确定所述PG电机的转速不稳定，则在所述过零检测电路检测到所述电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号，其中所述预设脉冲宽度大于所述PG电机正常工作时所生成的触发信号的脉冲宽度；

所述电机驱动电路，用于利用所述预设脉冲宽度的触发信号触发固态继电器导通，以便固态继电器导通后利用所述交流电源向所述PG电机提供驱动电压。

2.根据权利要求1所述PG电机控制电路，其特征在于，

所述主控单元，还用于比较所述延迟时间与时长阈值的大小；

所述若根据所述转速反馈电路检测PG电机的转速确定所述PG电机的转速不稳定，则在所述过零检测电路检测到所述电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号，具体包括：

在确定所述延迟时长小于所述预设时长阈值之后，若根据所述转速反馈电路检测PG电机的转速确定所述PG电机的转速不稳定，则在所述过零检测电路检测到所述电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号。

3.根据权利要求1所述PG电机控制电路，其特征在于，

所述主控单元，还用于在所述转速反馈电路检测到的PG电机的当前转速后，根据所述PG电机的当前转速和所述PG电机的目标转速确定所述延迟时间。

4.根据权利要求1所述PG电机控制电路，其特征在于，

所述主控单元，还用于利用公式：T＝T0+t，计算所述预设脉冲宽度，其中T表示预设脉冲宽度，T0表示上次生成的触发信号的脉冲宽度，t为预设值。

5.一种PG电机控制方法，应用于PG电机控制电路，其特征在于，

检测所述PG电机的转速；

检测交流电源的电压零点；

若根据检测到的PG电机的转速确定所述PG电机的转速不稳定，则在检测到所述电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号，其中所述预设脉冲宽度大于所述PG电机正常工作时所生成的触发信号的脉冲宽度；

利用所述预设脉冲宽度的触发信号触发固态继电器导通，以便固态继电器导通后利用所述交流电源向所述PG电机提供驱动电压。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

比较所述延迟时间与时长阈值的大小；

所述若确定所述PG电机的转速不稳定，则在检测到所述电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号，具体包括：

在确定所述延迟时长小于所述预设时长阈值之后，确定所述PG电机的转速不稳定，则在检测到所述电压零点后推迟延迟时间生成预设脉冲宽度的触发信号。

7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到所述PG电机的当前转速后，根据所述PG电机的当前转速和所述PG电机的目标转速确定所述延迟时间。

8.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述方法还包括：

利用公式：T＝T₀+t，计算所述预设脉冲宽度，

其中T表示预设脉冲宽度，T₀表示上次生成的触发信号的脉冲宽度，t为预设值。

9.一种空调器风机，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述PG电机控制电路以及PG电机。

10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求9所述空调器风机。