CN108880390A - 一种单相交流电机的多级调速方法 - Google Patents

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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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Abstract

本发明提出一种单相交流电机的多级调速方法，包括：获取待输入的原始交流电波形；将单个半周期内的原始交流电波形与坐标横轴所围成的面积进行N等分，以连续的每m个等分为一组，每组选取连续的n个等分作为输出，n≤m≤N。本发明的调速方法解决了目前所存在的交流电机调速的问题，使得供给单相交流电机的交流电能量起伏控制在一个稳定的范围内，且实施成本低廉，控制方式稳定，极大地保证了单相交流电机在不同转速下都能稳定运行，同时可以有效降低噪声，可应用于对转速稳定性要求较高的产品，如新风系统、空气净化器、油烟机等。

Description

一种单相交流电机的多级调速方法
技术领域
本发明属于交流电机技术领域，尤其是一种单相交流电机的多级调速方法。
背景技术
交流电机具有制造较为便宜，相对于直流电机在结构简单、维护容易、对环境要求低以及节能和提高生产力等方面具有足够的优势，使得交流电机已经广泛运用于农业生产、交通运输、国防以及日常生活之中。但同时，交流电机仍然存在着启动性和调速性较差的缺点。
目前存在的交流调速方法主要有以下两种：
一、通过变频调速，即通过将交流电变换为直流电，通过将直流电变化成频率可控的交流电的调速方法。但是，这种方法要求提供特定的电路形式，成本较高，同时会在变化过程中存在着不可避免的能量损失。
二、通过电子开关控制，将交流电正弦波按半周期间歇性供给交流电机，从而达到调速目的。但此种方法会导致交流电机在低速工作时，转速不够稳定，可以明显感知到转速的变化，且噪声明显。
因此，针对以上所提到的问题，在单相交流电机调速控制领域需要一种可以对电机进行稳定控制，且成本较为廉价的调速方法。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种单相交流电机的多级调速方法，解决了目前所存在的交流电机调速的问题，使得供给单相交流电机的交流电能量起伏控制在一个稳定的范围内，且实施成本低，极大地保证了单相交流电机在不同转速下工作的稳定性。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种单相交流电机的多级调速方法，包括以下步骤：
步骤1：获取待输入至单相交流电机的原始交流电波形；
步骤2：将单个半周期内的原始交流电波形与坐标横轴所围成的面积进行N等分，从N个等分中以连续的m个等分为一组进行分组，连续选出M组，其中，M、N、m为正整数，M＝N/m，m≤N；
步骤3：每组选取连续的n个等分的交流电波形输出给单相交流电机，使得单相交流电极转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的n/m，其中，n≤m。
进一步的，本发明的单相交流电机的多级调速方法，步骤1中的原始交流电为市电交流电。
进一步的，本发明的单相交流电机的多级调速方法，步骤2中对单个半周期内的原始交流电波形与坐标横轴所围成的面积进行N等分的牛顿-莱布尼茨公式为：
其中，t1,t2,...,tN分别为每个等分所对应的时刻，sinx为原始交流电波形。
进一步的，本发明的单相交流电机的多级调速方法，步骤3每组选取的连续n个等分为每组中连续n个等分对应的时间间隔TN的和最大的连续n个等分，其中TN为每个等分的时间间隔，且TN＝tN-tN-1。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明的单相交流电机的多级调速方法为多级调速方法，使得供给单相交流电机的交流电能量起伏控制在一个稳定的范围内；
2、本发明的单相交流电机的多级调速方法实施成本低廉，控制方式稳定；
3、本发明的单相交流电机的多级调速方法极大地保证了单相交流电机在不同转速下都能稳定运行；
4、本发明的单相交流电机的多级调速方法在使转速平滑的同时可以有效降低噪声，可应用于对转速稳定性要求较高的产品，如新风系统、空气净化器、油烟机等。
附图说明
图1为本发明实施例一中波形分割图，阴影部分为所取部分波形。
图2为本发明实施例二中波形分割图，阴影部分为所取部分波形。
图3为本发明实施例三中波形分割图，阴影部分为所取部分波形。
图4为本发明的单相交流电机的多级调速方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
一种单相交流电机的多级调速方法，如图4所示，包括以下步骤：
步骤1：获取待输入至单相交流电机的原始交流电波形，原始交流电为市电交流电。
步骤2：将单个半周期内的原始交流电波形与坐标横轴所围成的面积进行N等分，N等分的牛顿-莱布尼茨公式为：
其中，t1,t2,...,tN分别为每个等分所对应的时刻，sinx为原始交流电波形。
从N个等分中以连续的m个等分为一组进行分组，连续选出M组，其中，M、N、m为正整数，M＝N/m，m≤N。
步骤3：每组选取连续的n个等分的交流电波形输出给单相交流电机，所述n个等分为每组中时间间隔TN的和最大的连续n个等分，使得单相交流电极转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的n/m，其中，n≤m，TN为每个等分的时间间隔，且TN＝tN-tN-1。
实施例1
如图1所示，实现1/2调速的单相交流电机多级调速方法包括：
步骤1，获取待输入至单相交流电机的市电交流电波形。
步骤2，通过牛顿-莱布尼茨公式将单个半周期内的市电交流电波形与坐标横轴所围成的面积进行12等分：
得到t1,t2,...,t12，计算每个等分的时间间隔TN，TN＝tN-tN-1，得到T1,T2,...,T12。
然后以连续的每2个等分为一组进行分组，共分为6组，即：T1,T2为一组，T3,T4为一组，T5,T6为一组，T7,T8为一组，T9,T10为一组，T11,T12为一组。
然后对每一组的时间间隔数值进行比较，选取时间间隔较大的1个等分作为该组的输出值传输给输出端，即选取T1,T3,T5,T8,T10,T12作为输出，如图1中的阴影部分，从而实现将单相交流电机转速调至原始市电交流电供电时的1/2。
实施例2
如图2所示，实现1/3调速的单相交流电机多级调速方法包括：
步骤1，获取待输入至单相交流电机的原始交流电波形。
步骤2，通过牛顿-莱布尼茨公式将单个半周期内的交流电波形与坐标横轴所围成的面积进行12等分：
得到t1,t2,...,t12，计算每个等分的时间间隔TN，TN＝tN-tN-1，得到T1,T2,...,T12。
然后以连续的每3个等分为一组进行分组，共分为4组，即：T1,T2,T3为一组，T4,T5,T6为一组，T7,T8,T9为一组，T10,T11,T12为一组。
然后对每一组的时间间隔数值进行比较，选取时间间隔较大的1个等分作为该组的输出值传输给输出端，即选取T1,T4,T9,T12作为输出，如图2中的阴影部分，从而实现将单相交流电机转速调至原始交流电供电时的1/3。
实施例3
如图3所示，实现2/3调速的单相交流电机多级调速方法包括：
步骤1，获取待输入至单相交流电机的原始交流电波形。
步骤2，通过牛顿-莱布尼茨公式将单个半周期内的交流电波形与坐标横轴所围成的面积12等分：
得到t1,t2,...,t12，计算每个等分的时间间隔TN，TN＝tN-tN-1，得到T1,T2,...,T12。
然后以连续的每3个等分为一组进行分组，共分为4组，即：T1,T2,T3为一组，T4,T5,T6为一组，T7,T8,T9为一组，T10,T11,T12为一组。
然后对每一组的时间间隔数值进行比较，选取时间间隔的和较大的2个等分作为该组的输出值传输给输出端，即选取T1T2,T4T5,T8T9,T11T12作为输出，如图3中的阴影部分，从而实现将单相交流电机转速调至原始交流电供电时的2/3。
本发明的多级调速方法稳定可靠，用此方法控制电机，可以有效降低噪声，同时使转速平滑，可应用于对转速稳定性要求较高的产品，如新风系统、空气净化器、油烟机等。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种单相交流电机的多级调速方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取待输入至单相交流电机的原始交流电波形；
步骤2：将单个半周期内的原始交流电波形与坐标横轴所围成的面积进行N等分，从N个等分中以连续的每m个等分为一组进行分组，连续选出M组，其中，M、N、m为正整数，M＝N/m，m≤N；
步骤3：每组选取连续的n个等分的交流电波形输出给单相交流电机，使得单相交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的n/m，其中，n≤m。
2.根据权利要求1所述的单相交流电机的多级调速方法，其特征在于，步骤1中的原始交流电为市电交流电。
3.根据权利要求1所述的单相交流电机的多级调速方法，其特征在于，步骤2中对单个半周期内的原始交流电波形与坐标横轴所围成的面积进行N等分的牛顿-莱布尼茨公式为：
其中，t1,t2,...,tN分别为每个等分所对应的时刻，sinx为原始交流电波形。
4.根据权利要求1所述的单相交流电机的多级调速方法，其特征在于，步骤3每组选取的连续n个等分为每组中连续n个等分对应的时间间隔TN的和最大的连续n个等分，其中TN为每个等分的时间间隔，且TN＝tN-tN-1。
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