CN109889124A - 一种提高正反向效率的正反转电机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高正反向效率的正反转电机及其控制方法。其中，采用具有第一绕组及与第一绕组的相位差均相差90度的第二绕组和第三绕组，以及切换电路的正反转电机，由切换电路将第一绕组作为主绕组、第二绕组作为副绕组接入电机的工作回路中；或者将第三绕组作为主绕组、第一绕组作为副绕组接入电机的工作回路中，从而可以保证在电机正转或者反转时，可以分别设计各自情形下的主绕组和副绕组的匝数、线径和阻值等参数，以保证电机在正转和反转时都能够获得高效率，解决了相关技术中正反转电机无法达到正反方向都具有高效率的问题。

Description

一种提高正反向效率的正反转电机及其控制方法

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体而言，涉及一种提高正反向效率的正反转电机及其控制方法。

背景技术

目前单相电容运转异步交流电动机(简称为电机)多数只能向一个方向旋转，不能应用于同时需要正转和反转的场合。

在相关技术中公开了一种正反转控制电路，其正反转电机包括相位差相差90度的两个绕组，在电机正转和反转时，这两个绕组在主绕组(又称为运行绕组)和副绕组(又称为启动绕组)之间切换，为电机提供正向启动角或者反向启动角。图1是根据相关技术的正反转电机系统的电路拓扑结构图。

图1所示的单相异步电机有两套绕组，一套为主绕组，一套为副绕组。当绕组L1为主绕组，L2为副绕组时，电机为正转，当绕组L2为主绕组，L1为副绕组时电机为反转。当选择电机正转时，绕组L1作为主绕组接入工作回路，绕组L2作为副绕组接入工作回路(与运行电容串联的绕组为副绕组)，达到正转的效果。当选择电机反转时，绕组L2作为主绕组接入工作回路，绕组L1作为副绕组接入工作回路(与运行电容串联的绕组为副绕组)，达到反转的效果。正反转状态下的电流流向如图2和图3所示。

然而，在单相异步电机中，电机转子的运转主要由主绕组提供。主绕组的匝数、线径和阻值，以及与之配合的副绕组的匝数、线径和阻值，都会影响电机效率。在图1所示的正反转电机中，假设通过对主绕组L1和副绕组L2的设计，电机效率能达到最优；当电机反转时，绕组L2作为主绕组、绕组L1作为副绕组，即主副绕组的匝数、线径和阻值同时改变，此时电机效率不能达到最优。

由此可见，上述专利申请的方案可应用于对电机效率要求不高的场合，当应用场合要求电机正反转都需要达到一定的效率时，上述方案无法兼顾。上述方案只能保证一个方向的效率为最优，另一个方向的效率需要做出牺牲，所以无法达到正反方向都具有高效率的需求。

发明内容

本发明提供了一种提高正反向效率的正反转电机及其控制方法，以至少解决相关技术中正反转电机无法达到正反方向都具有高效率的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种正反转电机，包括：第一绕组、第二绕组、第三绕组和切换电路，其中，所述第一绕组与所述第二绕组的相位差相差90度，所述第一绕组与所述第三绕组的相位差也相差90度，其中，

所述切换电路，用于将所述第一绕组作为主绕组、所述第二绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中；或者将所述第三绕组作为主绕组、所述第一绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中。

可选地，所述切换电路包括：第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中，

所述第一绕组的一端与火线接线端连接，另一端经由所述第一开关与第一零线接线端连接；

所述第二绕组的一端与所述火线接线端连接，另一端经由依次串联的所述第四开关和所述第二开关与第二零线接线端连接；

所述第三绕组的一端与所述火线接线端连接，另一端经由依次串联的所述第三开关和所述第二开关与所述第二零线接线端连接；

所述第二开关与所述第三开关连接的第一结点与所述电机的运行电容的第一接线端连接；

所述第一开关与所述第一绕组连接的第二结点与所述运行电容的第二接线端连接。

可选地，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关均为电磁继电开关。

第二方面，本发明实施例提供了一种正反转电机的控制方法，包括：在所述电机上电后，控制所述切换电路将所述第一绕组作为主绕组、所述第二绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中。

可选地，控制所述切换电路将所述第一绕组作为主绕组、所述第二绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中包括：

控制第一开关和所述第四开关闭合、所述第二开关和所述第三开关断开，以启动所述电机。

可选地，所述方法还包括：

在所述电机上电后，控制所述切换电路将所述第三绕组作为主绕组、所述第一绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中。

可选地，控制所述切换电路将所述第三绕组作为主绕组、所述第一绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中包括：

控制所述第二开关和所述第三开关闭合、所述第一开关和所述第四开关断开，以启动所述电机。

可选地，所述方法还包括：

在所述电机运转后，控制副绕组退出所述电机的工作回路。

第三方面，本发明实施例提供了一种正反转电机的控制设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现第二方面所述的方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现第二方面所述的方法。

通过本发明实施例提供的正反转电机、正反转电机的控制方法、设备及介质，采用具有第一绕组及与第一绕组的相位差均相差90度的第二绕组和第三绕组，以及切换电路的正反转电机，由切换电路将第一绕组作为主绕组、第二绕组作为副绕组接入电机的工作回路中；或者将第三绕组作为主绕组、第一绕组作为副绕组接入电机的工作回路中，从而可以保证在电机正转或者反转时，可以分别设计各自情形下的主绕组和副绕组的匝数、线径和阻值等参数，以保证电机在正转和反转时都能够获得高效率，解决了相关技术中正反转电机无法达到正反方向都具有高效率的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的正反转电机系统的电路拓扑结构图；

图2是根据相关技术的正反转电机系统的电流流向的示意图一；

图3是根据相关技术的正反转电机系统的电流流向的示意图二；

图4是根据本发明实施例的正反转电机的电路拓扑结构图；

图5是根据本发明实施例的正反转电机系统的电路拓扑结构图；

图6是根据本发明实施例的正反转电机系统的电流流向的示意图一；

图7是根据本发明实施例的正反转电机系统的电流流向的示意图二；

图8是根据本发明实施例的正反转电机的控制设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，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描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实施例中提供了一种正反转电机。图4是根据本发明实施例的正反转电机的电路拓扑结构图。如图4所示，本实施例的正反转电路包括：第一绕组L1、第二绕组L2、第三绕组L3和切换电路X，其中，第一绕组L1与第二绕组L2的相位差相差90度，第一绕组L1与第三绕组L3的相位差也相差90度，其中，切换电路X，用于将第一绕组L1作为主绕组、第二绕组L2作为副绕组接入电机的工作回路中；或者将第三绕组L3作为主绕组、第一绕组L1作为副绕组接入电机的工作回路中。

上述的切换电路X的电路结构并非是唯一的，只要能够实现将第一绕组L1作为主绕组、第二绕组L2作为副绕组接入电机的工作回路中；或者将第三绕组L3作为主绕组、第一绕组L1作为副绕组接入电机的工作回路中的电路结构均是可以被构想的。在本实施例中将提供一种基本的切换电路结构来实现上述功能。

可选地，切换电路X包括：第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4，其中，第一绕组L1的一端与火线接线端L连接，另一端经由第一开关K1与第一零线接线端N1连接；第二绕组L2的一端与火线接线端L连接，另一端经由依次串联的第四开关K4和第二开关K2与第二零线接线端N2连接；第三绕组L3的一端与火线接线端L连接，另一端经由依次串联的第三开关K3和第二开关K2与第二零线接线端N2连接；第二开关K2与第三开关K3连接的第一结点与电机的运行电容的第一接线端A1连接；第一开关K1与第一绕组L1连接的第二结点与运行电容的第二接线端连接A2。

可选地，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3和第四开关K4均为电磁继电开关。这些电磁继电器开关接受一控制器的控制；该控制器可以是电机主板上的一个控制器。

在本实施例中还提供了一种正反转电机的控制方法，该控制方法用于控制图4所示的正反转电机。图5是本发明实施例的正反转电机系统的电路拓扑结构图，在图5中还示出了主板及运行电容C，在图5中省略了主板对K1～K4的控制部分，但在实际电路结构中这部分是存在的。

本实施例的正反转电机的控制方法优选由主板来执行，包括如下步骤：

步骤1，在电机上电后，切换电路将第一绕组作为主绕组、第二绕组作为副绕组接入电机的工作回路中，例如在图4所示的正反转电机中，控制第一开关K1和第四开关K4闭合、第二开关K2和第三开关K3断开，以启动电机。

经过上述的控制过程，电流以图6所示的情形流动，此时绕组L1作为主绕组，L2作为副绕组，电机顺时针转动，即电机正转。

步骤2，在电机上电后，切换电路将第三绕组作为主绕组、第一绕组作为副绕组接入电机的工作回路中，例如在图4所示的正反转电机中，控制第二开关K2和第三开关K3闭合、第一开关K1和第四开关K4断开，以启动电机。

经过上述的控制过程，电流以图7所示的情形流动，此时绕组L3作为主绕组，L1作为副绕组，电机逆时针转动，即电机反转。

在电机运转后，副绕组可以继续工作，与主绕组一同为转子提供动力，改善电机的功率因数。在一些实施例中，也可以控制副绕组退出电机的工作回路，而仅由主绕组为转子提供动力。

需要说明的是，上述步骤1和步骤2的顺序是可以调换的，即电机可以先正转再反转，也可以先反转再正转，并且无论在正转还是反转时，通过对L1～L3的匝数、线径和阻值的设计，都可能达到最优的电机效率。

另外，本发明实施例的正反转电机的控制方法可以由正反转电机的控制设备来实现，该正反转电机的控制设备优选设置在图7所示的主板上。图8示出了本发明实施例提供的正反转电机的控制设备的硬件结构示意图。

正反转电机的控制设备可以包括处理器81以及存储有计算机程序指令的存储器82。

具体地，上述处理器81可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

存储器82可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器82可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器82可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器82可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器82是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器82包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。

处理器81通过读取并执行存储器82中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种正反转电机的控制方法。

在一个示例中，正反转电机的控制设备还可包括通信接口83和总线80。其中，如图8所示，处理器81、存储器82、通信接口83通过总线80连接并完成相互间的通信。

通信接口83，主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。

总线80包括硬件、软件或两者，将正反转电机的控制设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线80可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。

另外，结合上述实施例中的正反转电机的控制方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种正反转电机的控制方法。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种正反转电机，其特征在于包括：第一绕组、第二绕组、第三绕组和切换电路，所述第一绕组与所述第二绕组的相位差为90度，所述第一绕组与所述第三绕组的相位差为90度，其中，

所述切换电路，用于将所述第一绕组作为主绕组、所述第二绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中；或者将所述第三绕组作为主绕组、所述第一绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中。

2.根据权利要求1所述的正反转电机，其特征在于，所述切换电路包括：第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中，

所述第一绕组的一端与火线接线端连接，另一端经由所述第一开关与第一零线接线端连接；

所述第二绕组的一端与所述火线接线端连接，另一端经由依次串联的所述第四开关和所述第二开关与第二零线接线端连接；

所述第三绕组的一端与所述火线接线端连接，另一端经由依次串联的所述第三开关和所述第二开关与所述第二零线接线端连接；

所述第二开关与所述第三开关连接的第一结点与所述电机的运行电容的第一接线端连接；

所述第一开关与所述第一绕组连接的第二结点与所述运行电容的第二接线端连接。

3.根据权利要求2所述的正反转电机，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关均为电磁继电开关。

4.一种权利要求1至3中任一项所述的正反转电机的控制方法，其特征在于包括：

在所述电机上电后，控制所述切换电路将所述第一绕组作为主绕组、所述第二绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，控制所述切换电路将所述第一绕组作为主绕组、所述第二绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中包括：

控制第一开关和所述第四开关闭合、所述第二开关和所述第三开关断开，以启动所述电机。

6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述电机上电后，控制所述切换电路将所述第三绕组作为主绕组、所述第一绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，控制所述切换电路将所述第三绕组作为主绕组、所述第一绕组作为副绕组接入所述电机的工作回路中包括：

控制所述第二开关和所述第三开关闭合、所述第一开关和所述第四开关断开，以启动所述电机。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述电机运转后，控制副绕组退出所述电机的工作回路。

9.一种正反转电机的控制设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现如权利要求4至8中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，

当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求4至8中任一项所述的方法。