CN112838803A - 风扇及罩极式电机调速系统及罩极式电机调速方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风扇及罩极式电机调速系统及罩极式电机调速方法，罩极式电机调速系统包括主控模块、以及分别与主控模块通信连接的开关机检测模块、转速设置模块、交流电压过零检测模块、可控硅驱动电路模块；开关机检测模块用于检测开关机指令；转速设置模块用于设置转速档位设置值；交流电压过零检测模块用于检测交流输入电压过零点；可控硅驱动电路模块与外部电机通信连接；主控模块在开关机检测模块检测到开机指令后，主动检测交流电压过零检测模块是否检测到的交流输入电压过零点，并根据转速设置模块设置的转速值，调节可控硅驱动电路模块在一个交流输入电压周期内的导通时间，以达到对外部电机预设的转速，可减少电机线圈，降低电机成本。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种风扇及罩极式电机调速系统及罩极式电机调速方法。
背景技术
单相异步罩极式电动机由于其结构简单，工作可靠，成本低廉，小家电领域应用广泛，如电风扇，暖风机，电吹风等等。
单相异步罩极式电动机的调速方法有电抗器调速、绕组抽头调速、自耦变压器调速和可控硅装置调速，目前以绕组抽头调速方法使用比较普遍。
抽头调速是通过改变电机线圈的电感量来调速的，这就无形增加了电机的制作成本和复杂程度。同时驱动电路方面也相应需要增加控制电路。电机的转速档位由减速电感线圈的数量决定了，一旦电机做好无法改变。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述调速不便的缺陷，提供一种风扇及罩极式电机调速系统及罩极式电机调速方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种罩极式电机调速系统，包括主控模块、以及分别与所述主控模块通信连接的开关机检测模块、转速设置模块、交流电压过零检测模块、可控硅驱动电路模块；
所述开关机检测模块用于检测开关机指令；
所述转速设置模块用于设置转速档位设置值；
所述交流电压过零检测模块用于检测交流输入电压过零点；
所述可控硅驱动电路模块与外部电机通信连接；
所述主控模块在所述开关机检测模块检测到开机指令后，主动检测所述交流电压过零检测模块是否检测到的交流输入电压过零点，并根据所述转速设置模块设置的转速值，调节所述可控硅驱动电路模块在一个交流输入电压周期内的导通时间，以达到对外部电机预设的转速。
优选地，所述交流电压过零检测模块包括串联的第一电阻、第二电阻、以及与所述第一电阻、第二电阻之间连接后接地的第一电容，所述第一电阻连接电源，所述第二电阻连接所述主控模块上的过零检测端口。
优选地，所述开关机检测模块包括第一开关、第三电阻，所述第一开关分别连接所述主控模块上的开关检测接口、以及接地，所述第三电阻分别连接电源和所述第一开关与所述开关检测接口之间的线路。
优选地，所述转速设置模块包括第二开关、第四电阻，所述第二开关分别连接所述主控模块上的转速调节检测接口、以及接地，所述第四电阻分别连接电源和所述第二开关与所述转速调节检测接口之间的线路。
优选地，所述可控硅驱动电路模块包括第五电阻、双向可控硅、第六电阻、第二电容，所述第六电阻、第二电容串联设置，所述双向可控硅与串联后的所述第六电阻、第二电容并联，且所述双向可控硅的脚1和所述第二电容接零线，所述双向可控硅的脚2和所述第六电阻接用于连接电机的接线端，所述第五电阻连接所述双向可控硅的门极和所述主控模块上的PWM接口。
优选地，所述双向可控硅的型号为BT131-600D。
优选地，所述电机为纯铜罩极式电机。
一种风扇，包括所述的罩极式电机调速系统。
一种罩极式电机调速方法，包括以下步骤：
S1、检测开机指令；
S2、主控模块收到开机指令和转速档位设置值后，所述主控模块开机初始化；
S3、所述主控模块主动检测交流输入电压是否过零点，所述主控模块根据转速设置模块设置的转速值，调节可控硅驱动电路模块在一个交流输入电压周期内的导通时间，以让外部电机达到预设的转速。
优选地，还包括以下步骤：
S4、所述主控模块收到切换转速的指令，重新调节所述可控硅驱动电路模块在一个交流输入电压周期内的导通时间，以让外部电机达到预设的转速。
实施本发明的风扇及罩极式电机调速系统及罩极式电机调速方法，具有以下有益效果：本发明基于可控硅来实现单相异步罩极式电动机的调速方法，此方法可以减少电机内部的线圈数量，从而降低电机成本，还可以用交流电机实现多级调速。在一个交流电压的周期内，可控硅导通的时间越长，其做的有功功率越大，电机的转速也越大，通过主控模块控制可控硅在单个周期内导通时间，来达到调节电机的转动速度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中的罩极式电机调速系统的原理示意图；
图2是图1中交流电压过零检测模块的电路原理示意图；
图3是图1中开关机检测模块、转速设置模块的电路原理示意图；
图4是图1中可控硅驱动电路模块的电路原理示意图；
图5是图1中主控模块的电路示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一个优选实施例中的风扇包括的罩极式电机调速系统，罩极式电机调速系统包括主控模块1、以及分别与主控模块1通信连接的开关机检测模块2、转速设置模块3、交流电压过零检测模块4、可控硅驱动电路模块5。
开关机检测模块2用于检测开关机指令；转速设置模块3用于设置转速档位设置值；交流电压过零检测模块4用于检测交流输入电压过零点；可控硅驱动电路模块5与外部电机通信连接。
主控模块1在开关机检测模块2检测到开机指令后，主动检测交流电压过零检测模块4是否检测到的交流输入电压过零点，并根据转速设置模块3设置的转速值，调节可控硅驱动电路模块5在一个交流输入电压周期内的导通时间，以达到对外部电机预设的转速。
本发明基于可控硅来实现单相异步罩极式电动机的调速方法，此方法可以减少电机内部的线圈数量，从而降低电机成本，还可以用交流电机实现多级调速。在一个交流电压的周期内，可控硅导通的时间越长，其做的有功功率越大，电机的转速也越大，通过主控模块1控制可控硅在单个周期内导通时间，来达到调节电机的转动速度。
电机为纯铜罩极式电机，罩极式电机调速系统除可应用到风扇，还可应用到其他的电机调速。
结合图2所示，在一些实施例中，交流电压过零检测模块4包括串联的第一电阻41、第二电阻42、以及与第一电阻41、第二电阻42之间连接后接地的第一电容43，第一电阻41连接电源的火线，第二电阻42连接主控模块1上的过零检测端口。检测到的交流输入电压过零点后，过零点后产生信号发送到主控模块1。
结合图3所示，进一步地，开关机检测模块2包括第一开关21、第三电阻22，第一开关21分别连接主控模块1上的开关检测接口、以及接地，第三电阻22分别连接电源和第一开关21与开关检测接口之间的线路。在第一开关21接通、断开时，产生开关信号，向主控模块1传递。
进一步地，转速设置模块3包括第二开关31、第四电阻32，第二开关31分别连接主控模块1上的转速调节检测接口、以及接地，第四电阻32分别连接电源和第二开关31与转速调节检测接口之间的线路。在第二开关31调节转速时，产生调节信号，向主控模块1传递。
结合图4所示，在一些实施例中，可控硅驱动电路模块5包括第五电阻51、双向可控硅52、第六电阻53、第二电容54，第六电阻53、第二电容54串联设置，双向可控硅52与串联后的第六电阻53、第二电容54并联，且双向可控硅52的脚1和第二电容54接零线，双向可控硅52的脚2和第六电阻53接用于连接电机的接线端，第五电阻51连接双向可控硅52的门极和主控模块1上的PWM接口。
双向可控硅52的型号为BT131-600D。结合图5所示，主控模块1的型号为华大半导体，ST，瑞萨半导体等国内外厂家MCU系列芯片。
PWM网络接到MCU主控模块1，通过控制可控硅BT131-600D的导通时间来调节电机转速，从而达到调节风量等的目的。
本发明另外一个实施例中的一种罩极式电机调速方法包括以下步骤：
S1、检测开机指令；
S2、主控模块1收到开机指令和转速档位设置值后，主控模块1开机初始化完成初始化配置；
S3、主控模块1主动检测交流输入电压是否过零点，主控模块1根据转速设置模块3设置的转速值，调节可控硅驱动电路模块5在一个交流输入电压周期内的导通时间，以让外部电机达到预设的转速。
进一步地，还包括以下步骤：
S4、主控模块1收到转速设置模块3切换转速的指令，重新调节可控硅驱动电路模块5在一个交流输入电压周期内的导通时间，以让外部电机达到预设的转速。
进一步地，在要停止时，检测到关机指令后，主控模块1关闭可控硅驱动电路模块5，电机停止转动。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上所述仅为本发明的实施例，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)
1.一种罩极式电机调速系统，其特征在于，包括主控模块(1)、以及分别与所述主控模块(1)通信连接的开关机检测模块(2)、转速设置模块(3)、交流电压过零检测模块(4)、可控硅驱动电路模块(5)；
所述开关机检测模块(2)用于检测开关机指令；
所述转速设置模块(3)用于设置转速档位设置值；
所述交流电压过零检测模块(4)用于检测交流输入电压过零点；
所述可控硅驱动电路模块(5)与外部电机通信连接；
所述主控模块(1)在所述开关机检测模块(2)检测到开机指令后，主动检测所述交流电压过零检测模块(4)是否检测到的交流输入电压过零点，并根据所述转速设置模块(3)设置的转速值，调节所述可控硅驱动电路模块(5)在一个交流输入电压周期内的导通时间，以达到对外部电机预设的转速。
2.根据权利要求1所述的罩极式电机调速系统，其特征在于，所述交流电压过零检测模块(4)包括串联的第一电阻(41)、第二电阻(42)、以及与所述第一电阻(41)、第二电阻(42)之间连接后接地的第一电容(43)，所述第一电阻(41)连接电源，所述第二电阻(42)连接所述主控模块(1)上的过零检测端口。
3.根据权利要求1所述的罩极式电机调速系统，其特征在于，所述开关机检测模块(2)包括第一开关(21)、第三电阻(22)，所述第一开关(21)分别连接所述主控模块(1)上的开关检测接口、以及接地，所述第三电阻(22)分别连接电源和所述第一开关(21)与所述开关检测接口之间的线路。
4.根据权利要求1所述的罩极式电机调速系统，其特征在于，所述转速设置模块(3)包括第二开关(31)、第四电阻(32)，所述第二开关(31)分别连接所述主控模块(1)上的转速调节检测接口、以及接地，所述第四电阻(32)分别连接电源和所述第二开关(31)与所述转速调节检测接口之间的线路。
5.根据权利要求1所述的罩极式电机调速系统，其特征在于，所述可控硅驱动电路模块(5)包括第五电阻(51)、双向可控硅(52)、第六电阻(53)、第二电容(54)，所述第六电阻(53)、第二电容(54)串联设置，所述双向可控硅(52)与串联后的所述第六电阻(53)、第二电容(54)并联，且所述双向可控硅(52)的脚1和所述第二电容(54)接零线，所述双向可控硅(52)的脚2和所述第六电阻(53)接用于连接电机的接线端，所述第五电阻(51)连接所述双向可控硅(52)的门极和所述主控模块(1)上的PWM接口。
6.根据权利要求5所述的罩极式电机调速系统，其特征在于，所述双向可控硅(52)的型号为BT131-600D。
7.根据权利要求1至6任一项所述的罩极式电机调速系统，其特征在于，所述电机为纯铜罩极式电机。
8.一种风扇，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的罩极式电机调速系统。
9.一种罩极式电机调速方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、检测开机指令；
S2、主控模块(1)收到开机指令和转速档位设置值后，所述主控模块(1)开机初始化；
S3、所述主控模块(1)主动检测交流输入电压是否过零点，所述主控模块(1)根据转速设置模块(3)设置的转速值，调节可控硅驱动电路模块(5)在一个交流输入电压周期内的导通时间，以让外部电机达到预设的转速。
10.根据权利要求9所述的罩极式电机调速方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S4、所述主控模块(1)收到切换转速的指令，重新调节所述可控硅驱动电路模块(5)在一个交流输入电压周期内的导通时间，以让外部电机达到预设的转速。
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