CN1487664A - 低谐波交流电机控制器和控制方法 - Google Patents

低谐波交流电机控制器和控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1487664A
CN1487664A CNA031421040A CN03142104A CN1487664A CN 1487664 A CN1487664 A CN 1487664A CN A031421040 A CNA031421040 A CN A031421040A CN 03142104 A CN03142104 A CN 03142104A CN 1487664 A CN1487664 A CN 1487664A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
power
output
power output
cycle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA031421040A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1236550C (zh
Inventor
宏 徐
徐宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Fujia Industrial Co Ltd
Original Assignee
王跃旦
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 王跃旦 filed Critical 王跃旦
Priority to CNB031421040A priority Critical patent/CN1236550C/zh
Publication of CN1487664A publication Critical patent/CN1487664A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1236550C publication Critical patent/CN1236550C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

一种低谐波交流电机控制器和控制方法,该控制器包括单片微处理机MCU、过零检测电路、控制输入电路、可控硅驱动电路、双向可控硅及电源电路。采用过零触发的方法通过改变在设定的周期内周波的导通数,再结合移向触发,来控制双向可控硅的导通,使可控硅输出连续可调的电压。包含以下步骤:初始化后读取设定输出功率;根据输出功率设定值进行输出功率控制运算;当过零检测电路检测到交流过零信号后,MCU产生中断,输出触发脉冲。该控制器和控制方法充分利用过零触发及移相控制优点,大大减小谐波和电磁波辐射,控制大功率交流电机(如2000W)输出基本连续可调的功率。

Description

低谐波交流电机控制器和控制方法
技术领域
本发明涉及一种交流电机控制装置和方法,特别是涉及一种用于电动工具中的低谐波交流电机功率控制器和控制方法。
背景技术
目前常用的电机输出功率控制电路如图6所示,改变双向可控硅T1的导通角θ,便可以对电机的交流电压进行调节。在电源L端为正的半周内,在控制角α的时刻触发双向可控硅T1正向导通,电源电压过零时双向可控硅T1自行关断;同理在下半周时电源L端为负,从电压过零开始,延迟同样的控制角α触发双向可控硅T1反向导通,于是在电机M上得到与上半周对称的缺角正弦波,电源电压过零时双向可控硅T1自行关断。这样在一个周期内,双向可控硅T1在正、负半周各被触发导通一次,在电机上得到如图7所示的交流电压。调节电位器RP1的大小改变电容C2的充放电时间,就可获得不同的控制角α,从而调节输出交流电压的大小。当α由0°变至180°时,输出电压值便由交流电源电压Uo下降至零。加在电机上的交流电压Uo与控制角α的关系如式(1):
(n=0,1,2………)
其有效电压值为:
U = U 2 × 1 ÷ 2 π × sin 2 α + ( π - α ) ÷ π - - - ( 2 )
采用这种移相控制方法实现的电机功率控制,由于输出的交流电压在正、负半周完全对称,用傅立叶级数对其展开,谐波成份主要表现为奇次波,在电机功率小于一定功率时,谐波值能达到EMC标准要求。但当电机功率大于一定功率后,通过测试发现控制角α较小时,谐波值还能达到EMC标准要求,α增大时谐波值明显加大,当α达到90°时谐波值最大,严重超出EMC标准要求。
针对上述情况有人提出了一种对相邻二个正弦波的导通角进行互补控制,避开产生高值谐波导通角的算法。这种控制算法的主要原理是,对加在交流电机两端的交流电压以720°为一个控制周期,对前两个180°半周和后两个180°半周分别采用不同的控制角,这样得到的交流电压波形如图8所示,加在电机上的交流电压Uo与控制角α、α1的关系如式(3):
(n=0,1,2………)
                    ……………(3)
用傅立叶级数对上式展开,其谐波既有奇次波又有偶次波,只不过隔值不同而已。如能控制好α与α1之间的关系,就能有效地降低谐波电流强度使其符合EMC标准要求,并使电机的输出功率基本连续可调。该控制方法的优点是不用改动电机结构,只要增加少许成本,就可有效地降低谐波电流值。但是它所采用的还是移相控制的方法,当功率大到一定程度时还有可能产生高频电磁波幅射给无线电或其他设备带来干扰。这种交流电机的控制方法在欧洲已有一家德国公司申请了专利,其专利号为EP0859452A1。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足提供一种可大大减少谐波和电磁辐射的交流电机功率控制的方法和装置,可以在规定的谐波限定值内,对大功率电机(如最高2000W)稳定地控制电机功率输出。
可通过以下技术方案达到:一种低谐波交流电机控制器,包括单片微处理机MCU、过零检测电路、控制输入电路、可控硅驱动电路、双向可控硅及电源电路,其中,过零检测电路、控制输入电路、分别与MCU的各输入口相联,在MCU的一输出口依次串联可控硅驱动电路、双向可控硅;可控硅驱动电路包括:电阻1R8、1R9、1R10和三极管1V5,其中电阻1R8的一端接MCU的一输出口,另一端接三极管1V5的基极,三极管1V5的发射极接地,集电极经电阻1R10接双向可控硅1V4的控制极,电阻1R9的一端接220V电源,另一端接双向可控硅1V4的控制极;过零检测电路包括:二极管1V1、1V2和电阻1R3,其中二极管1V1的阳极、二极管1V2的阴极、电阻1R3的一端相联后接单片微处理机MCU的一输入口,二极管1V1的阴极接+5V电压,二极管1V2的阳极接直流地,电阻1R3的另一端接交流地。
一种低谐波交流电机控制方法,用过零触发的方法通过改变在设定的周期内周波的导通数来控制双向可控硅输出的平均电压,可取四到六个周波时间为设定的周期,双向可控硅输出的有效电压值为:
Ud = ( n ÷ ( f × T ) ) × U ,
再结合移相控制,控制双向可控硅的导通,其输出的有效电压值各为:
Ud = n ÷ ( f × T ) × U × 1 ÷ 2 π × sin 2 α + ( π - α ) ÷ π
其中:Ud…………………输出的有效电压;
      n……………………设定周期内的周波数;
      f……………………电源频率;
      T……………………设定的周期;
      U……………………电源的有效电压值。
所述低谐波交流电机控制方法包含以下步骤:单片微处理机MCU初始化后读取设定输出功率;根据输出功率设定值进行输出功率控制运算;当过零检测电路检测到交流过零信号后,单片微处理机MCU产生中断,输出触发脉冲。其中输出功率控制运算步骤,还包含以下步骤:根据输出功率设定值进行输出功率判别;当输出功率小于原功率的50%时导通二个周波,并计算控制角后存贮控制数据;当输出功率等于原功率的50%时导通二个周波,并存贮控制数据;当输出功率大于原功率的50%,小于75%时导通三个周波,并计算控制角后存贮控制数据;当输出功率等于原功率的75%时导通三个周波,并存贮控制数据;当输出功率大于原功率的75%时导通四个周波,并计算控制角后存贮控制数据。
本发明所述的低谐波交流电机控制器和控制方法,用过零触发的方法通过改变在设定的周期内周波的导通数,再结合移向触发,来控制双向可控硅的导通,使可控硅输出连续可调的电压。该控制器和控制方法充分利用过零触发谐波干扰小,不会产生高频电磁波幅射的优点,及移相控制电压连续可调的长处,扬长避短,达到低谐波交流电机功率控制的目的。大大减小谐波和电磁波辐射,并在满足EMC标准要求的谐波限定值内,控制大功率交流电机(如2000W)输出基本连续可调的功率。
附图说明
图1是本发明的电原理方框图;
图2是本发明的电原理图;
图3是本发明的主程序流程图
图4是本发明的输出功率控制运算流程图
图5是本发明的可控硅输出波形图;
图6是现有技术的电机输出功率控制电路图;
图7是现有技术的电机输出功率控制电路的可控硅输出波形图。
图8是现有技术的低谐波可控硅输出波形图。
具体实施方式
参照附图,将详细叙述本发明的具体实施方案。
图1给出了本发明的电原理框图,所述低谐波交流电机控制器由交流电源供电,经电源电路输出+5V的直流电,为控制器提供直流工作电压,过零检测电路、控制输入电路分别与单片微处理机MCU相应的输入口相联,可控硅驱动电路、双向可控硅依次与MCU的一输出口相串联。其中过零检测电路将交流正弦波转换成方波信号输入到MCU外中断口,当交流电压过零时,使MCU产生中断;控制输入电路将接收到的电机输出功率设定值传送给MCU,控制输入电路可接收三种输入信号,分别是:按键信号、红外遥控信号和电位器设定信号;MCU中断后,按电机输出功率设定值的要求,通过运算由输出口输出相应的控制触发脉冲,经可控硅驱动电路,控制双向可控硅通、断,以达到控制电机输出功率的目的。
如图2所示,过零检测电路由二极管1V1、1V2和电阻1R3组成,二极管1V1的阳极、二极管1V2的阴极、电阻1R3的一端相联后接单片微处理机MCU的7脚,二极管(1V1)的阴极接+5V电压,二极管(1V2)的阳极接直流地,电阻(1R3)的另一端接交流地。开关1S1、1S2分别接MCU的15、14脚,红外接收头N1的输出脚接MCU的6脚,构成控制输入电路。MCU的11脚接由电阻1R8、1R9、1R10和三极管1V5构成的可控硅驱动电路,其中电阻1R8的一端接MCU的11脚,另一端接三极管1V5的基极,三极管1V5的发射极接地,集电极经电阻1R10接双向可控硅1V4的控制极,电阻1R9的一端接220V电源,另一端接双向可控硅1V4的控制极。电阻1R11、1R12,电容1C6、1C7、1C8、1C9,二极管1V6、1V7和1V8组成电源电路;1D1为单片微处理机MCU,其它电路为MCU的外围电路。
图3是本发明的主程序流程图,单片微处理机MCU初始化后读取设定输出功率,再根据输出功率设定值进行输出功率控制运算,当过零检测电路检测到交流过零信号后,单片微处理机MCU产生中断,输出触发脉冲。
图4是本发明的输出功率控制运算流程图,程序开始后根据输出功率设定值进行输出功率判别;当输出功率小于原功率的50%时导通二个周波,并计算控制角后存贮控制数据;当输出功率等于原功率的50%时导通二个周波,并存贮控制数据;当输出功率大于原功率的50%,小于75%时导通三个周波,并计算控制角后存贮控制数据;当输出功率等于原功率的75%时导通三个周波,并存贮控制数据;当输出功率大于原功率的75%时导通四个周波,并计算控制角后存贮控制数据。
图5是本发明的可控硅输出波形图。本发明是用过零触发的方法,通过改变在设定的周期内周波的导通数来改变双向可控硅输出的平均电压。在设定的周期内导通的周波数愈多,则输出的平均电压愈高,反之则愈小。用这种方法控制双向可控硅输出的有效电压值如式(4):
Ud = ( n ÷ ( f × T ) ) × U - - - ( 4 )
               Ud…………………输出的有效电压;
               n……………………设定周期内的周波数;
               f……………………电源频率;
               T……………………设定的周期;
               U……………………电源的有效电压值;
从式(1)分析可知设定的周期愈长则调节愈细,但设定的周期过长会引起调节灵敏度降低,因此一般取四到六个周波时间为设定的周期,然而这样调节输出的电压值是不连续的,因此用过零触发控制虽然能有效地解决谐波干扰,但要达到输出功率基本连续可调还很困难。从前面的分析我们可以发现,在移相控制中当控制角α较小时,谐波值还是能达到EMC标准要求,因此我们将过零触发控制和移相控制两者结合起来,充分利用过零触发谐波干扰小,不会产生高频电磁波幅射的优点与移相控制电压连续可调的长处,扬长避短,达到低谐波交流电机功率控制的目的。根据此原理得到的输出电压波形如图5所示,其输出的有效电压值分别对应如下:
Ud = 2 ÷ ( f × T ) × U × 1 ÷ 2 π × sin 2 α + ( π - α ) ÷ π - - - 5 - a
Ud = 2 ÷ ( f × T ) × U - - - 5 - b
Ud = 3 ÷ ( f × T ) × U × 1 ÷ 2 π × sin 2 α + ( π - α ) ÷ π - - - 5 - c
Ud = 3 ÷ ( f × T ) × U - - - 5 - d
Ud = U × 1 ÷ 2 π × sin 2 α + ( π - α ) ÷ π - - - 5 - e
Ud=U……………………………………………………………………5-f

Claims (6)

1.一种低谐波交流电机控制器,包括单片微处理机MCU(1D1)、过零检测电路、控制输入电路、可控硅驱动电路、双向可控硅及电源电路,其中,过零检测电路、控制输入电路、分别与MCU的各输入口相联,在MCU的一输出口依次串联可控硅驱动电路、双向可控硅,其特征在于所述可控硅驱动电路包括:电阻(1R8、1R9、1R10)和三极管(1V5),其中电阻(1R8)的一端接MCU的一输出口,另一端接三极管(1V5)的基极,三极管(1V5)的发射极接地,集电极经电阻(1R10)接双向可控硅(1V4)的控制极,电阻(1R9)的一端接(220V)电源,另一端接双向可控硅(1V4)的控制极。
2.如权利要求1所述的一种低谐波交流电机控制器,其特征在于所述过零检测电路包括:二极管(1V1、1V2)和电阻(1R3),其中二极管(1V1)的阳极、二极管(1V2)的阴极、电阻(1R3)的一端相联后接单片微处理机MCU的一输入口,二极管(1V1)的阴极接+5V电压,二极管(1V2)的阳极接直流地,电阻(1R3)的另一端接交流地。
3.一种低谐波交流电机控制方法,包括过零触发和移相控制,其特征在于用过零触发的方法通过改变在设定的周期内周波的导通数来控制双向可控硅输出的平均电压,双向可控硅输出的有效电压值为: Ud = ( n ÷ ( f × T ) ) × U , 再结合移相控制,控制双向可控硅的导通,其输出的有效电压值各为: Ud = n ÷ ( f × T ) × U × 1 ÷ 2 π × sin 2 α + ( π - α ) ÷ π
其中:Ud…………………输出的有效电压;
      n……………………设定周期内的周波数;
      f……………………电源频率;
      T……………………设定的周期;
      U……………………电源的有效电压值。
4.如权利要求3所述的一种低谐波交流电机控制方法,其特征在于可取四到六个周波时间为设定的周期。
5.如权利要求3所述的一种低谐波交流电机控制方法,其特征在于包含以下步骤:单片微处理机MCU初始化后读取设定输出功率;根据输出功率设定值进行输出功率控制运算;当过零检测电路检测到交流过零信号后,单片微处理机MCU产生中断,输出触发脉冲。
6.如权利要求5所述的一种低谐波交流电机控制方法,其特征在于所述输出功率控制运算步骤包含以下步骤:根据输出功率设定值进行输出功率判别;当输出功率小于原功率的50%时导通二个周波,并计算控制角后存贮控制数据;当输出功率等于原功率的50%时导通二个周波,并存贮控制数据;当输出功率大于原功率的50%,小于75%时导通三个周波,并计算控制角后存贮控制数据;当输出功率等于原功率的75%时导通三个周波,并存贮控制数据;当输出功率大于原功率的75%时导通四个周波,并计算控制角后存贮控制数据。
CNB031421040A 2003-08-08 2003-08-08 低谐波交流电机控制器和控制方法 Expired - Lifetime CN1236550C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB031421040A CN1236550C (zh) 2003-08-08 2003-08-08 低谐波交流电机控制器和控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB031421040A CN1236550C (zh) 2003-08-08 2003-08-08 低谐波交流电机控制器和控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1487664A true CN1487664A (zh) 2004-04-07
CN1236550C CN1236550C (zh) 2006-01-11

Family

ID=34155603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB031421040A Expired - Lifetime CN1236550C (zh) 2003-08-08 2003-08-08 低谐波交流电机控制器和控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1236550C (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100461617C (zh) * 2006-12-18 2009-02-11 苏州三星电子有限公司 空调器交流电机驱动方法及电路
CN102244386A (zh) * 2010-05-11 2011-11-16 林进益 低谐波电力调整装置和低谐波电力调整方法
CN102939706A (zh) * 2010-04-16 2013-02-20 戴森技术有限公司 无刷电动机的控制
CN103186150A (zh) * 2011-12-30 2013-07-03 北大方正集团有限公司 一种交流加热器控制装置与方法
TWI412199B (zh) * 2010-05-04 2013-10-11
CN105867450A (zh) * 2016-04-12 2016-08-17 广东美的厨房电器制造有限公司 烹饪设备及其控制方法
CN110224615A (zh) * 2019-06-20 2019-09-10 广东百事泰电子商务股份有限公司 智能可控硅电压转换电路
CN110753603A (zh) * 2018-03-28 2020-02-04 南京德朔实业有限公司 电动工具及其控制方法
CN112104273A (zh) * 2019-06-17 2020-12-18 苏州市春菊电器有限公司 一种电动机的可控硅调速谐波电流控制方法
CN114305092A (zh) * 2022-01-13 2022-04-12 中山市荣德电器有限公司 一种可烧开水的自动识别宽电压系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101028879B1 (ko) * 2008-11-10 2011-04-12 한경희 순간가열식 스팀청소기의 솔레노이드 펌프 제어 장치

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100461617C (zh) * 2006-12-18 2009-02-11 苏州三星电子有限公司 空调器交流电机驱动方法及电路
CN102939706A (zh) * 2010-04-16 2013-02-20 戴森技术有限公司 无刷电动机的控制
CN102939706B (zh) * 2010-04-16 2015-06-24 戴森技术有限公司 无刷电动机的控制
TWI412199B (zh) * 2010-05-04 2013-10-11
CN102244386A (zh) * 2010-05-11 2011-11-16 林进益 低谐波电力调整装置和低谐波电力调整方法
CN102244386B (zh) * 2010-05-11 2013-10-23 林进益 低谐波电力调整装置和低谐波电力调整方法
CN103186150A (zh) * 2011-12-30 2013-07-03 北大方正集团有限公司 一种交流加热器控制装置与方法
CN105867450A (zh) * 2016-04-12 2016-08-17 广东美的厨房电器制造有限公司 烹饪设备及其控制方法
CN110753603A (zh) * 2018-03-28 2020-02-04 南京德朔实业有限公司 电动工具及其控制方法
CN112104273A (zh) * 2019-06-17 2020-12-18 苏州市春菊电器有限公司 一种电动机的可控硅调速谐波电流控制方法
CN110224615A (zh) * 2019-06-20 2019-09-10 广东百事泰电子商务股份有限公司 智能可控硅电压转换电路
CN114305092A (zh) * 2022-01-13 2022-04-12 中山市荣德电器有限公司 一种可烧开水的自动识别宽电压系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN1236550C (zh) 2006-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1236550C (zh) 低谐波交流电机控制器和控制方法
CN2859984Y (zh) 一种电磁炉控制装置
CN1663728A (zh) 电弧加工用电源装置以及逆变电源装置
WO2020237864A1 (zh) 运行控制方法、电路、家电设备及计算机可读存储介质
CN106028557B (zh) 高功率因数低总谐波失真的led恒流驱动电路
CN103716952B (zh) 一种led开关电源及其控制方法
CN110868060B (zh) 控制方法、装置、家电设备和计算机可读存储介质
CN1367573A (zh) 电源装置
CN1801588A (zh) 变频空调电源功率因数校正装置
CN101944740B (zh) 一种多通道直流均流方法及装置
CN201656913U (zh) 用于调节电机功率的闭环控制系统
CN1554913A (zh) 太阳能光伏整体集成并网控制器及方法
CN1877982A (zh) 交流电动机变频控制器速度反馈电路及其方法
CN112019029B (zh) 运行控制方法、电路、家电设备及计算机可读存储介质
CN208462091U (zh) 一种串联谐振工效调整系统
CN1687857A (zh) 一种低谐波电流的功率调整方法及装置
CN2590271Y (zh) 电源装置
CN205961504U (zh) 高功率因数低总谐波失真的led恒流驱动电路
CN206671411U (zh) Led驱动芯片过压检测电路
CN203072212U (zh) 一种led调光电源
CN210323803U (zh) 一种储能炒菜机
CN1121753C (zh) 交流功率控制装置
CN202750022U (zh) 一种利用微处理器控制电容器串并联转换的变压器
CN107911897B (zh) 一种适用于led的大功率全电压输入驱动电路及方法
CN103874272B (zh) 一种led调光电源

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: NINGBO FUJIA INDUSTRIAL Co.,Ltd.

Assignor: Wang Yuedan

Contract fulfillment period: 2008.8.16 to 2018.8.15

Contract record no.: 2008330000253

Denomination of invention: Low-harmonic AC motor controller and control method

Granted publication date: 20060111

License type: Exclusive license

Record date: 20080822

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2008.8.16 TO 2018.8.15; CHANGE OF CONTRACT

Name of requester: NINGBO FUJIA INDUSTRY CO., LTD.

Effective date: 20080822

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190428

Address after: 315400 Chang'an Road 303, Yuyao City, Ningbo City, Zhejiang Province

Patentee after: NINGBO FUJIA INDUSTRIAL Co.,Ltd.

Address before: 315400 No. 69 Changyuan Road, Yuyao City, Zhejiang Province (Ningbo Fujia Electrical Appliances Co., Ltd.)

Patentee before: Wang Yuedan

CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20060111