CN114679107A - 一种交流异步电机及其无级调速电路、方法 - Google Patents

一种交流异步电机及其无级调速电路、方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种交流异步电机及其无级调速电路、方法，通过整流回路将输入的具有正负半周的交流正弦电压整流成单极性的直流电压，整流后不进行滤波，使整流后的电压为2倍于电源频率的直流馒头波，接着，通过H桥驱动电路，对半个周期的馒头波直流电压进行脉冲宽度调制，当过零信号来到后停止,待过零信号过后,切换H桥臂对另外一个半周进行脉冲宽度调制,如此以过零信号为分界点反复切换相位,最终在负载上合成了经过脉冲宽度调制的具有正弦轮廓的交流电压，解决现有技术中对电机的调速存在成本高、以及电压畸变、功率因素下降的问题。

Description

一种交流异步电机及其无级调速电路、方法
技术领域
本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种交流异步电机及其无级调速电路、方法。
背景技术
施交流异步电动机在工业设备及各类家用电器中应用非常广泛，在家用电器领域比较常见是电风扇、空调器、空气净化器、除湿机等电器设备。无论应用于哪个领域，都需要面临调速的问题，而交流异步电机的调速有多种方式，传统调速方式通常有以下几种：
(1)在电机的绕组中设置多个抽头，外部控制电路通过继电器、可控硅等电子或机械开关进行绕组的切换而达到调速的目的。
(2)在电机的供电回路中串入一个带有多个抽头的电感器，利用电子或机械开关进行绕组切换，以达到串入不同电感而起到调速作用。
(3)利用双向可控硅进行导通角的控制，以起到调速的作用。
对于(1)和(2)，由于电机采用多抽头方式，电机在绕制线圈时工序比较复杂，同时对于速度较低的档位，其绕组需要绕制更多的匝数，因此会使用更多铜线，电机的成本比较高，同时档位切换电路也需要更多的控制路数，所以控电路的成本也是比较高。对于(3)由于采用可控硅调导通角的方式，供给电机绕组工作的电压不是一个完整的正弦波电压，而是一个从过零点到导通角期间被切除的不完整的波形，电压波产生了较大的畸变，有很高的谐波成分，功率因数会显著下降,电机在运转时会产生较高的电磁音,对于需要在夜间睡眠时使用的电器,会影响人们的睡眠质量。
有鉴于此，提出本申请。
发明内容
本发明公开了一种交流异步电机及其无级调速电路、方法，旨在解决现有技术中对电机的调速存在成本高、以及电压畸变、功率因素下降的问题。
本发明第一实施例提供了一种交流异步电机的无级调速电路，包括：控制器、整流回路、过零检测回路、H桥驱动电路、第一驱动电路、第二驱动电路、第一电子开关、以及第二电子开关；
所述整流回路的输入端用于连接交流电源，所述整流回路的输出端与所述过零检测回路的输入端电气连接，所述过零检测回路的输出端与所述控制器的输入端电气连接；
所述整流回路的输出端与所述H桥驱动电路的输入端电气连接，所述H 桥驱动电路的输出端用于连接交流异步电机；
所述控制器的第一相位信号输出端通过所述第一驱动电路与所述H桥驱动电路的第一控制端电气连接，所述控制器的第二相位信号输出端通过所述第二驱动电路与所述H桥驱动电路的第二控制端电气连接；
所述控制器的驱动信号输出端通过所述第一电子开关与所述第一驱动电路的输入端电气连接，所述控制器的驱动信号输出端通过所述第二电子开关与所述第二驱动电路的输入端电气连接。
优选地，所述H桥驱动电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS 管、第四MOS管、第一电阻；
所述第一电阻的第一端与所述整流回路的输出端电气连接，所述第一 MOS管的D极、所述第二MOS管的D极与所述第一电阻的第二端电气连接，所述第一MOS管的S极与所述第三MOS管的D极电气连接，所述第二MOS 管的S极与所述第四MOS管的D极电气连接，所述第三MOS管的S极与所述第四MOS管的S极电气连接；
所述第一驱动电路的输出端与所述第一MOS管的G极、所述第三MOS 管的G极电气连接，所述第二驱动电路的输出端与所述第二MOS管的G极、所述第四MOS管的G极电气连接。
优选地，所述过零检测回路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、以及第一三极管；
所述整流回路的输出端与所述第二电阻的第一端电气连，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端电气连接，所述第三电阻的第二端通过所述第四电阻与所述第一三极管的B极电气连接，所述第一三极管的B 极通过所述第五电阻接地，所述第一三极管的E极接地，所述第一三极管的C极通过第六电阻与电源连接，所述第一三极管的C极与所述控制器的输入端电气连接。
优选地，所述第一驱动电路包括：第一驱动芯片、第一二极管、第七电阻、第八电阻、第一电容；
所述第一驱动芯片的HO端通过所述第七电阻与所述第一MOS管的G极电气连接，所述第一驱动芯片的LO端通过所述第八电阻与所述第三MOS管的G极电气连接，所述第一驱动芯片的VB端通过所述第一电容与第一MOS 管的S极电气连接，所述第一驱动芯片的VS端与所述第一MOS管的S极、第三MOS管的D极电气连接，所述第一驱动芯片的VS端与所述交流异步电机的输入端电气连接；
所述第一驱动芯片的VCC端与所述第一二极管的正极电气连接，所述第一驱动芯片的VB端与所述第一二极管的负极电气连接，所述控制器的第一相位输出端与所述第一驱动芯片的HIN端电气连接，所述第一电子开关的输出端与所述第一驱动芯片的LIN端电气连接。
优选地，所述第二驱动电路包括：第二驱动芯片、第二二极管、第九电阻、第十电阻、第二电容；
所述第二驱动芯片的HO端通过所述第九电阻与所述第二MOS管的G极电气连接，所述第二驱动芯片的LO端通过所述第十电阻与所述第四MOS管的G极电气连接，所述第二驱动芯片的VB端通过所述第一电容与第二MOS 管的S极电气连接，所述第二驱动芯片的VS端与所述第二MOS管的S极、第四MOS管的D极电气连接，所述第二驱动芯片的VS端与所述交流异步电机的输入端电气连接；
所述第二驱动芯片的VCC端与所述第二二极管的正极电气连接，所述第二驱动芯片的VB端与所述第二二极管的负极电气连接，所述控制器的第二相位输出端与所述第二驱动芯片的HIN端电气连接，所述第二电子开关的输出端与所述第二驱动芯片的LIN端电气连接。
优选地，所述第一电子开关包括第二三极管、第三三极管、第三二极管、第十一电阻、第十二电阻；
所述第二三极管的B极通过所述第十一电阻与所述第三三极管的C极电气连接，所述第三三极管的E极接地，所述第三三极管的B极通过所述第十二电阻与所述控制器的第一相位输出端电气连接，所述第二三极管的C 极与所述第三二极管的正极电气连接，所述第二三极管的E极与所述二极管的负极电气连接；
所述第二三极管的C极与所述第一驱动芯片的LIN端电气连接，所述第二三极管的E极与所述控制器的驱动信号输出端电气连接。
优选地，所述第二电子开关包括第四三极管、第五三极管、第四二极管、第十三电阻、第十四电阻；
所述第四三极管的B极通过所述第十三电阻与所述第五三极管的C极电气连接，所述第五三极管的E极接地，所述第五三极管的B极通过所述第十四电阻与所述控制器的第二相位信号输出端电气连接，所述第四三极管的C极与所述第四二极管的正极电气连接，所述第四三极管的E极与所述四极管的负极电气连接；
所述第四三极管的C极与所述第二驱动芯片的LIN端电气连接，所述第四三极管的E极与所述控制器的驱动信号输出端电气连接。
本发明第二实施例提供了一种交流异步电机的无级调速方法，包括
获取由所述过零检测回路采集到的检测信号；
在根据所述检测信号判断到过零信号的第一次上升沿到来后，清零驱动信号、第一相位信号、第二相位信号，在根据所述检测信号判断到过零信号的第一次下降沿到来后，启动驱动信号、并将第一相位信号置高，通过H桥驱动电路输出与交流异步电机的需求转速相适配的正半周电压；
在根据所述检测信号判断到过零信号的第二次上升沿到来后，清零驱动信号、第一相位信号、第二相位信号，在根据所述检测信号判断到过零信号的第二次下降沿到来后，启动驱动信号、并将第二相位信号置高，通过H桥驱动电路输出与交流异步电机的需求转速相适配的负半周电压；其中，所述正半周电压和负半周电压用于驱动所述交流异步电机。
优选地，所述交流异步电机的转速能够根据驱动信号的占空比进行改变。
本发明第三实施例提供了一种交流异步电机，包括电机本体以及如上任意一项所述的一种交流异步电机的无级调速电路，其中，所述H桥驱动电路的输出端与所述电机本体的输入端电气连接。
基于本发明提供的一种交流异步电机及其无级调速电路、方法，通过整流回路将输入的具有正负半周的交流正弦电压整流成单极性的直流电压，整流后不进行滤波，使整流后的电压为2倍于电源频率的直流馒头波，接着，通过H桥驱动电路，对半个周期的馒头波直流电压进行脉冲宽度调制，当过零信号来到后停止,待过零信号过后,切换H桥臂对另外一个半周进行脉冲宽度调制,如此以过零信号为分界点反复切换相位,最终在负载上合成了经过脉冲宽度调制的具有正弦轮廓的交流电压，解决现有技术中对电机的调速存在成本高、以及电压畸变、功率因素下降的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种交流异步电机及其无级调速电路的模块示意图；
图2是本发明实施例提供的一种交流异步电机及其无级调速电路示意图；
图3是本发明实施例提供的波形调整变化示意图；
图4是本发明实施例提供的一种交流异步电机及其无级调速方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
本发明公开了一种交流异步电机及其无级调速电路、方法，旨在解决现有技术中对电机的调速存在成本高、以及电压畸变、功率因素下降的问题。
请参阅图1和2，本发明第一实施例提供了一种交流异步电机的无级调速电路，包括：控制器1、整流回路2、过零检测回路3、H桥驱动电路5、第一驱动电路4、第二驱动电路6、第一电子开关8、以及第二电子开关7；
所述整流回路2的输入端用于连接交流电源，所述整流回路2的输出端与所述过零检测回路3的输入端电气连接，所述过零检测回路3的输出端与所述控制器1的输入端电气连接；
所述整流回路2的输出端与所述H桥驱动电路5的输入端电气连接，所述H桥驱动电路5的输出端用于连接交流异步电机；
所述控制器1的第一相位信号输出端通过所述第一驱动电路4与所述H 桥驱动电路5的第一控制端电气连接，所述控制器1的第二相位信号输出端通过所述第二驱动电路6与所述H桥驱动电路5的第二控制端电气连接；
所述控制器1的驱动信号输出端通过所述第一电子开关8与所述第一驱动电路4的输入端电气连接，所述控制器1的驱动信号输出端通过所述第二电子开关7与所述第二驱动电路6的输入端电气连接。
需要说明的是，在本实施例中，通过整流回路2将输入的具有正负半周的交流正弦电压整流成单极性的直流电压，整流后不进行滤波，使整流后的电压为2倍于电源频率的直流馒头波，之后分为两路，一路通过所述过零检测回路3，另一路通过所述H桥驱动电路5，其中，所述控制器1通过所述过零检测回路3检测过零信号、以及对应的上升沿和下降沿，在首次过零信号到来时，通过第一驱动电路4、第二驱动电路6、第一电子开关 8、以及第二电子开关7进行切换，以使得H桥驱动电路5上半个周期的馒头波直流电压进行脉冲宽度调制，在下次过零信号到来时，通过第一驱动电路4、第二驱动电路6、第一电子开关8、以及第二电子开关7进行切换，以使得H桥驱动电路5下半个周期的馒头波直流电压进行脉冲宽度调制，如此以过零信号为分界点反复切换相位,最终在负载上合成了经过脉冲宽度调制的具有正弦轮廓的交流电压，解决现有技术中对电机的调速存在成本高、以及电压畸变、功率因素下降的问题。
请参阅图2，在本发明一个可能的实施例中，所述H桥驱动电路5包括：第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第一电阻R1；
所述第一电阻R1的第一端与所述整流回路2的输出端电气连接，所述第一MOS管Q1的D极、所述第二MOS管Q2的D极与所述第一电阻R1的第二端电气连接，所述第一MOS管Q1的S极与所述第三MOS管Q3的D极电气连接，所述第二MOS管Q2的S极与所述第四MOS管Q4的D极电气连接，所述第三MOS管Q3的S极与所述第四MOS管Q4的S极电气连接；
所述第一驱动电路4的输出端与所述第一MOS管Q1的G极、所述第三 MOS管Q3的G极电气连接，所述第二驱动电路6的输出端与所述第二MOS 管Q2的G极、所述第四MOS管Q4的G极电气连接。
需要说明的是，所述第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4构成H桥，整流后的电源通过所述第一电阻R1输入至H桥，并通过H桥输出能够调节交流异步电机转速的电压。在其他实施例中，还可以采用其他的电路结构组成H桥驱动电路5，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。
在本发明一个可能的实施例中，所述过零检测回路3包括：第二电阻 R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、以及第一三极管N1；
所述整流回路2的输出端与所述第二电阻R2的第一端电气连，所述第二电阻R2的第二端与所述第三电阻R3的第一端电气连接，所述第三电阻 R3的第二端通过所述第四电阻R4与所述第一三极管N1的B极电气连接，所述第一三极管N1的B极通过所述第五电阻R5接地，所述第一三极管N1 的E极接地，所述第一三极管N1的C极通过第六电阻R6与电源连接，所述第一三极管N1的C极与所述控制器1的输入端电气连接。
需要说明的是，交流电源经过整流回路2整流后，通过所述过零检测回路3输出检测信号给所述控制器1，所述控制器1可以通过所述检测信号判断出过零点、过零点之后的上升沿、以及上升沿之后的下降沿、过零点、过零点之后的上升沿、以及上升沿之后的下降沿，如此反复。在其他实施例中，还可以采用其他的电路结构组成过零检测回路3，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。
在本发明一个可能的实施例中，所述第一驱动电路4包括：第一驱动芯片U1、第一二极管D1、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电容C1；
所述第一驱动芯片U1的HO端通过所述第七电阻R7与所述第一MOS管 Q1的G极电气连接，所述第一驱动芯片U1的LO端通过所述第八电阻R8与所述第三MOS管Q3的G极电气连接，所述第一驱动芯片U1的VB端通过所述第一电容C1与第一MOS管Q1的S极电气连接，所述第一驱动芯片U1的 VS端与所述第一MOS管Q1的S极、第三MOS管Q3的D极电气连接，所述第一驱动芯片U1的VS端与所述交流异步电机的输入端电气连接；
所述第一驱动芯片U1的VCC端与所述第一二极管D1的正极电气连接，所述第一驱动芯片U1的VB端与所述第一二极管D1的负极电气连接，所述控制器1的第一相位输出端与所述第一驱动芯片U1的HIN端电气连接，所述第一电子开关8的输出端与所述第一驱动芯片U1的LIN端电气连接。
在本发明一个可能的实施例中，所述第二驱动电路6包括：第二驱动芯片U2、第二二极管D2、第九电阻R9、第十电阻R10、第二电容C2；
所述第二驱动芯片U2的HO端通过所述第九电阻R9与所述第二MOS管 Q2的G极电气连接，所述第二驱动芯片U2的LO端通过所述第十电阻R10 与所述第四MOS管Q4的G极电气连接，所述第二驱动芯片U2的VB端通过所述第一电容C1与第二MOS管Q2的S极电气连接，所述第二驱动芯片U2 的VS端与所述第二MOS管Q2的S极、第四MOS管Q4的D极电气连接，所述第二驱动芯片U2的VS端与所述交流异步电机的输入端电气连接；
所述第二驱动芯片U2的VCC端与所述第二二极管D2的正极电气连接，所述第二驱动芯片U2的VB端与所述第二二极管D2的负极电气连接，所述控制器1的第二相位输出端与所述第二驱动芯片U2的HIN端电气连接，所述第二电子开关7的输出端与所述第二驱动芯片U2的LIN端电气连接。
在本发明一个可能的实施例中，所述第一电子开关8包括第二三极管 N2、第三三极管N3、第三二极管D3、第十一电阻R11、第十二电阻R12；
所述第二三极管N2的B极通过所述第十一电阻R11与所述第三三极管 N3的C极电气连接，所述第三三极管N3的E极接地，所述第三三极管N3 的B极通过所述第十二电阻R12与所述控制器1的第一相位输出端电气连接，所述第二三极管N2的C极与所述第三二极管D3的正极电气连接，所述第二三极管N2的E极与所述二极管的负极电气连接；
所述第二三极管N2的C极与所述第一驱动芯片U1的LIN端电气连接，所述第二三极管N2的E极与所述控制器1的驱动信号输出端电气连接。
在本发明一个可能的实施例中，所述第二电子开关7包括第四三极管 N4、第五三极管N5、第四二极管D4、第十三电阻R13、第十四电阻R14；
所述第四三极管N4的B极通过所述第十三电阻R13与所述第五三极管 N5的C极电气连接，所述第五三极管N5的E极接地，所述第五三极管N5 的B极通过所述第十四电阻R14与所述控制器1的第二相位信号输出端电气连接，所述第四三极管N4的C极与所述第四二极管D4的正极电气连接，所述第四三极管N4的E极与所述四极管的负极电气连接；
所述第四三极管N4的C极与所述第二驱动芯片U2的LIN端电气连接，所述第四三极管N4的E极与所述控制器1的驱动信号输出端电气连接。
以下对本发明实施例的工作原理进行简述：
检测信号通过所述过零检测回路3送入所述控制器1的输入端，在所述控制器1根据检测信号未检测到过零号时，所述控制器1控制驱动信号、第一相位信号、第二相位信号全部清零；
在所述控制器1根据检测信号检测到过零信号的上升沿来到后，所述控制器1控制驱动信号、第一相位信号、第二相位信号全部清零；
在所述控制器1根据检测信号检测到过零信号的下降沿来到后，所述控制器1发送驱动信号、以及将第一相位信号置高，其中，高电平信号送至第一驱动芯片U1的HIN脚，同时高电平信号控制打开由所述第二三极管 N2、第三三极管N3、第三二极管D3、第十一电阻R11、第十二电阻R12构成的第一电子开关8，将所述驱动信号通过所述第四三极管N4送入所述第二驱动芯片U2的LIN脚，如此，在第一驱动芯片U1的驱动下第一MOS管 Q1导通，在第二驱动芯片U2的驱动下第四MOS管Q4则处于开关导通状态，以合成了正半周的波形，波形如图3所示。
在所述控制器1根据检测信号再次检测到过零信号的上升沿来到后，所述控制器1控制驱动信号、第一相位信号、第二相位信号仍然保持全部清零；
在所述控制器1根据检测信号再次检测到过零信号的下降沿来到后，所述控制器1发送驱动信号、以及将第二相位信号置高，其中，高电平信号送至第二驱动芯片U2的HIN脚，同时高电平信号控制打开由所述第四三极管N4、第五三极管N5、第四二极管D4、第十三电阻R13、第十四电阻R14 构成的第二电子开关7，将所述驱动信号通过所述第二三极管N2送入所述第一驱动芯片U1的LIN脚，如此，在第二驱动芯片U2的驱动下第二MOS 管Q2导通，在第一驱动芯片U1的驱动下第三MOS管Q3则处于开关导通状态，以合成了负半周的波形。
需要说明的是，正、负半周的波形合成了轮廓为正弦电压的交流电压供给电机工作，其可以通过调整驱动信号(例如，PWM信号)的占空比，就能够轻松的调节电机的转速，转速的调节级数取决于PWM的分辨率。本实施例中，所述控制器1的可以是STM32系列的单片机，当然，不仅限于此，也可以采用PLC来进行处理。
本发明至少包括以下有益效果：
1、功率因数高，波形的轮廓仍是正弦波，所以功率因数仍可保持在0.9 以上，电能利用率高；
2、波形系数好噪声低，：由于没有产生明显的波形畸变，故波形系数高，谐波分量少，电机工作时没有电磁音，用于家电时用户体验感非常好。
3、成本低廉，由于电机采用的单档位电机，电机的成本可显著降低。
请参阅图4，本发明第二实施例提供了一种交流异步电机的无级调速方法，包括
S101，获取由所述过零检测回路3采集到的检测信号；
S102，在根据所述检测信号判断到过零信号的第一次上升沿到来后，清零驱动信号、第一相位信号、第二相位信号，在根据所述检测信号判断到过零信号的第一次下降沿到来后，启动驱动信号、并将第一相位信号置高，通过H桥驱动电路5输出与交流异步电机的需求转速相适配的正半周电压；
S103，在根据所述检测信号判断到过零信号的第二次上升沿到来后，清零驱动信号、第一相位信号、第二相位信号，在根据所述检测信号判断到过零信号的第二次下降沿到来后，启动驱动信号、并将第二相位信号置高，通过H桥驱动电路5输出与交流异步电机的需求转速相适配的负半周电压；其中，所述正半周电压和负半周电压用于驱动所述交流异步电机。
优选地，所述交流异步电机的转速能够根据驱动信号的占空比进行改变。
本发明第三实施例提供了一种交流异步电机，包括电机本体以及如上任意一项所述的一种交流异步电机的无级调速电路，其中，所述H桥驱动电路5的输出端与所述电机本体的输入端电气连接。
基于本发明提供的一种交流异步电机及其无级调速电路、方法，通过整流回路2将输入的具有正负半周的交流正弦电压整流成单极性的直流电压，整流后不进行滤波，使整流后的电压为2倍于电源频率的直流馒头波，接着，通过H桥驱动电路5，对半个周期的馒头波直流电压进行脉冲宽度调制，当过零信号来到后停止,待过零信号过后,切换H桥臂对另外一个半周进行脉冲宽度调制,如此以过零信号为分界点反复切换相位,最终在负载上合成了经过脉冲宽度调制的具有正弦轮廓的交流电压，解决现有技术中对电机的调速存在成本高、以及电压畸变、功率因素下降的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种交流异步电机的无级调速电路，其特征在于，包括：控制器、整流回路、过零检测回路、H桥驱动电路、第一驱动电路、第二驱动电路、第一电子开关、以及第二电子开关；
所述整流回路的输入端用于连接交流电源，所述整流回路的输出端与所述过零检测回路的输入端电气连接，所述过零检测回路的输出端与所述控制器的输入端电气连接，其中，整流回路输出的电压波形为两倍于电源频率的直流馒头波；
所述整流回路的输出端与所述H桥驱动电路的输入端电气连接，所述H桥驱动电路的输出端用于连接交流异步电机，所述H桥驱动电路输出的电压为经过脉冲宽度调制且具有正弦轮廓的交流电压；
所述控制器的第一相位信号输出端通过所述第一驱动电路与所述H桥驱动电路的第一控制端电气连接，所述控制器的第二相位信号输出端通过所述第二驱动电路与所述H桥驱动电路的第二控制端电气连接；
所述控制器的驱动信号输出端通过所述第一电子开关与所述第一驱动电路的输入端电气连接，所述控制器的驱动信号输出端通过所述第二电子开关与所述第二驱动电路的输入端电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种交流异步电机的无级调速电路，其特征在于，所述H桥驱动电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一电阻；
所述第一电阻的第一端与所述整流回路的输出端电气连接，所述第一MOS管的D极、所述第二MOS管的D极与所述第一电阻的第二端电气连接，所述第一MOS管的S极与所述第三MOS管的D极电气连接，所述第二MOS管的S极与所述第四MOS管的D极电气连接，所述第三MOS管的S极与所述第四MOS管的S极电气连接；
所述第一驱动电路的输出端与所述第一MOS管的G极、所述第三MOS管的G极电气连接，所述第二驱动电路的输出端与所述第二MOS管的G极、所述第四MOS管的G极电气连接。
3.根据权利要求1所述的一种交流异步电机的无级调速电路，其特征在于，所述过零检测回路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、以及第一三极管；
所述整流回路的输出端与所述第二电阻的第一端电气连，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端电气连接，所述第三电阻的第二端通过所述第四电阻与所述第一三极管的B极电气连接，所述第一三极管的B极通过所述第五电阻接地，所述第一三极管的E极接地，所述第一三极管的C极通过第六电阻与电源连接，所述第一三极管的C极与所述控制器的输入端电气连接。
4.根据权利要求2所述的一种交流异步电机的无级调速电路，其特征在于，所述第一驱动电路包括：第一驱动芯片、第一二极管、第七电阻、第八电阻、第一电容；
所述第一驱动芯片的HO端通过所述第七电阻与所述第一MOS管的G极电气连接，所述第一驱动芯片的LO端通过所述第八电阻与所述第三MOS管的G极电气连接，所述第一驱动芯片的VB端通过所述第一电容与第一MOS管的S极电气连接，所述第一驱动芯片的VS端与所述第一MOS管的S极、第三MOS管的D极电气连接，所述第一驱动芯片的VS端与所述交流异步电机的输入端电气连接；
所述第一驱动芯片的VCC端与所述第一二极管的正极电气连接，所述第一驱动芯片的VB端与所述第一二极管的负极电气连接，所述控制器的第一相位输出端与所述第一驱动芯片的HIN端电气连接，所述第一电子开关的输出端与所述第一驱动芯片的LIN端电气连接。
5.根据权利要求2所述的一种交流异步电机的无级调速电路，其特征在于，所述第二驱动电路包括：第二驱动芯片、第二二极管、第九电阻、第十电阻、第二电容；
所述第二驱动芯片的HO端通过所述第九电阻与所述第二MOS管的G极电气连接，所述第二驱动芯片的LO端通过所述第十电阻与所述第四MOS管的G极电气连接，所述第二驱动芯片的VB端通过所述第一电容与第二MOS管的S极电气连接，所述第二驱动芯片的VS端与所述第二MOS管的S极、第四MOS管的D极电气连接，所述第二驱动芯片的VS端与所述交流异步电机的输入端电气连接；
所述第二驱动芯片的VCC端与所述第二二极管的正极电气连接，所述第二驱动芯片的VB端与所述第二二极管的负极电气连接，所述控制器的第二相位输出端与所述第二驱动芯片的HIN端电气连接，所述第二电子开关的输出端与所述第二驱动芯片的LIN端电气连接。
6.根据权利要求4所述的一种交流异步电机的无级调速电路，其特征在于，所述第一电子开关包括第二三极管、第三三极管、第三二极管、第十一电阻、第十二电阻；
所述第二三极管的B极通过所述第十一电阻与所述第三三极管的C极电气连接，所述第三三极管的E极接地，所述第三三极管的B极通过所述第十二电阻与所述控制器的第一相位输出端电气连接，所述第二三极管的C极与所述第三二极管的正极电气连接，所述第二三极管的E极与所述二极管的负极电气连接；
所述第二三极管的C极与所述第一驱动芯片的LIN端电气连接，所述第二三极管的E极与所述控制器的驱动信号输出端电气连接。
7.根据权利要求5所述的一种交流异步电机的无级调速电路，其特征在于，所述第二电子开关包括第四三极管、第五三极管、第四二极管、第十三电阻、第十四电阻；
所述第四三极管的B极通过所述第十三电阻与所述第五三极管的C极电气连接，所述第五三极管的E极接地，所述第五三极管的B极通过所述第十四电阻与所述控制器的第二相位信号输出端电气连接，所述第四三极管的C极与所述第四二极管的正极电气连接，所述第四三极管的E极与所述四极管的负极电气连接；
所述第四三极管的C极与所述第二驱动芯片的LIN端电气连接，所述第四三极管的E极与所述控制器的驱动信号输出端电气连接。
8.一种交流异步电机的无级调速方法，其特征在于，包括
获取由所述过零检测回路采集到的检测信号；
在根据所述检测信号判断到过零信号的第一次上升沿到来后，清零驱动信号、第一相位信号、第二相位信号，在根据所述检测信号判断到过零信号的第一次下降沿到来后，启动驱动信号、并将第一相位信号置高，通过H桥驱动电路输出与交流异步电机的需求转速相适配的正半周电压；
在根据所述检测信号判断到过零信号的第二次上升沿到来后，清零驱动信号、第一相位信号、第二相位信号，在根据所述检测信号判断到过零信号的第二次下降沿到来后，启动驱动信号、并将第二相位信号置高，通过H桥驱动电路输出与交流异步电机的需求转速相适配的负半周电压；其中，所述正半周电压和负半周电压用于驱动所述交流异步电机。
9.根据权利要求8所述的一种交流异步电机的无级调速方法，其特征在于，所述交流异步电机的转速能够根据驱动信号的占空比进行改变。
10.一种交流异步电机，其特征在于，包括电机本体以及如权利要求1至7任意一项所述的一种交流异步电机的无级调速电路，其中，所述H桥驱动电路的输出端与所述电机本体的输入端电气连接。
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