CN201789468U - 数字化单相电机控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数字化单相电机控制器，包括功率管电路、功率管驱动电路、隔离模块、时序保护模块、控制单元模块、信号采集模块、控制输入模块、低压直流电源、隔离变压模块和交直变换模块；控制单元模块经时序保护模块和隔离模块对功率管驱动电路实现控制；本电机控制器是一种低成本的数字化单相电机控制器，能完全取代现在单向电机使用的电容、离心开关、倒顺开关，通过电力电子技术和嵌入式技术，对单相电机的启动、运行、正反转、停转进行控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种控制器，特别是涉及一种电机控制器。
背景技术
现有的单相电机控制器主要是采用电容和离心开关控制单相电机启动和运行，倒顺开关控制单相电机正反转和停转，这种技术已经沿用了几十年，该技术存在许多弊病，表现在其工作效率低，功率因素低，运行性能差，启动转矩小，电容产生的分相不能形成很好的圆形旋转磁场，不能将电力最优的用在电机的性能上面，电机的性能还有很多潜力可挖。
离心开关属于机械装置，在启动和运行之间必须切换，但是单相电机的离心开关经常出现不能正常动作的现象，这会使电机在启动的时候出现巨大的振动现象，严重的会烧毁绕组，振坏设备。
正反转和停转的切换主要靠倒顺开关控制，该机械控制技术比较落后，容易磨损、松脱，产生接触不良，导致电机或开关的电损坏。这种开关是直接连接强电进行切换，在淋雨或其他方式进水后很可能造成漏电现象，有可能导致人身触电。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种数字化单相电机控制器，能很好地解决上述问题。
为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种数字化单相电机控制器，包括功率管电路、功率管驱动电路、隔离模块、时序保护模块、控制单元模块、信号采集模块、控制输入模块、低压直流电源、隔离变压模块和交直变换模块；控制单元模块经时序保护模块和隔离模块对功率管驱动电路实现控制；
功率管电路，采用MOSFET管或IGBT组成逆变电路；功率管驱动电路，对功率管进行驱动和保护；隔离模块，接入功率管驱动电路，将高压强电端和低压弱电端隔离开，保证驱动控制信号的正常传递，保证人身和设备安全；时序保护模块，采用时序保护电路，与隔离模块输入端相连；控制单元模块，采用单片机或者FPGA或者DSP实现控制；信号采集模块，接入控制单元模块，将电机工作时候的电流电压信号实时的隔离反馈回控制部分，控制部分通过特定的控制策略，对电机实施实时的控制；控制输入模块，接入控制单元模块，对电机输入控制指令；低压直流电源，接入控制单元模块，为低压控制部分提供工作电压；隔离变压模块，与低压直流电源连接，为低压端提供隔离后的低压交流电；交直变换模块，接入市电，为控制电机的功率管提供非隔离的直流电。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本电机控制器是一种低成本的数字化单相电机控制器，能完全取代现在单向电机使用的电容、离心开关、倒顺开关，通过电力电子技术和嵌入式技术，对单相电机的启动、运行、正反转、停转进行控制。
本数字化单相电机控制器接入市电直接产生旋转磁场对电机进行全数字化的控制。可使其工作效率高，启动转矩大，功率因素高，启动运行平稳，省能。代替离心开关，电机不存在在启动和运行之间切换的过程；代替电容，能在启动和运行中形成很好的圆形旋转磁场；代替倒顺开关，能通过按钮、遥控器、定时等方式切换电机的正转、反转、停转。本控制器能发挥出电机的最优的性能。
附图说明
图1为本实用新型的原理方框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示，一种数字化单相电机控制器，包括功率管电路、功率管驱动电路、隔离模块、时序保护模块、控制单元模块、信号采集模块、控制输入模块、低压直流电源、隔离变压模块和交直变换模块；控制单元模块经时序保护模块和隔离模块对功率管驱动电路实现控制；
功率管电路，采用MOSFET管或IGBT组成H全桥逆变电路；功率管驱动电路，对功率管进行驱动和保护；隔离模块，接入功率管驱动电路，将高压强电端和低压弱电端隔离开，保证驱动控制信号的正常传递，保证人身和设备安全；时序保护模块，采用时序保护电路，与隔离模块输入端相连；控制单元模块，采用单片机或者FPGA或者DSP实现控制；信号采集模块，接入控制单元模块，将电机工作时候的电流电压信号实时的隔离反馈回控制部分，控制部分通过特定的控制策略，对电机实施实时的控制；控制输入模块，接入控制单元模块，对电机输入控制指令；低压直流电源，接入控制单元模块，为低压控制部分提供工作电压；隔离变压模块，与低压直流电源连接，为低压端提供隔离后的低压交流电；交直变换模块，接入市电，为控制电机的功率管提供非隔离的直流电。
可以采用以下具体实施方式来实现：
一、功率管电路部分
电机不能直接接在市电上，其驱动必须使用功率器件，功率器件使用MOSFET管或者IGBT，组成H全桥逆变电路，采用SPWM调制方式。
二、功率管驱动部分
功率管的驱动需要专门的电路，其电路参数根据电机的电气特性有所变化，既要满足能合理的驱动功率管的工作，又要对功率管和低压控制部分有保护功能。
三、隔离部分
隔离部分可以将高压强电端和低压弱电端隔离开来，可以保证驱动控制信号的正常传递，也可以保证人身和设备安全。
四、控制单元部分
控制部分采用单片机或者FPGA或者DSP。
1)使用单片机控制，采用单片机是性价比最高的，为了防止死机对控制系统和电网的危害，必须在系统中加入硬件保护环节。
2)使用FPGA，控制精度高，计算速度快，保密性高，且不存在死机的可能性，不需要专门的时序保护电路。
3)使用DSP，主要用于需要大量复杂算法的控制中，处理速度快，可以实现高速复杂算法下的实时控制，但是其成本高。
五、时序保护部分
控制部分的CPU类器件在工作的时候可能出现死机的可能性，虽然有看门狗复位，但是在死机的一瞬间，将有可能对电网造成影响，对功率管造成极大的破坏，所以在使用CPU类器件时必须要有防死机危害的时序保护电路。
六、信号采集反馈部分
反馈电路主要将电机工作时候的电流电压信号实时的隔离反馈回控制部分，控制部分通过特定的控制策略，对电机实施实时的控制。
七、用户接口部分
电机可在出厂的时候用专门的设备通过用户接口写入用户或者厂家需求的功能和参数，实现产品的功能多样化。
八、控制输入部分
可以通过按钮、遥控设备等对电机输入控制指令。
九、低压直流电源部分
为低压控制部分提供工作电压。
十、隔离变压部分
为低压端提供隔离后的低压交流电。
十一、交直变换部分
为控制电机的功率管提供非隔离的直流电。
综上所述，可知：
本实用新型使用单片机或者FPGA或者DSP作为主要控制元件控制功率MOSFET管或者IGBT组成的H全桥逆变电路调制产生正弦波，驱动单相电机绕组产生圆形旋转磁场。系统完全淘汰了单相电机的电容、离心开关、倒顺开关。这样也达到了预期中解决现有技术不足的效果。
Claims (1)
1.一种数字化单相电机控制器，其特征在于：包括功率管电路、功率管驱动电路、隔离模块、时序保护模块、控制单元模块、信号采集模块、控制输入模块、低压直流电源、隔离变压模块和交直变换模块；控制单元模块经时序保护模块和隔离模块对功率管驱动电路实现控制；
功率管电路，采用MOSFET管或IGBT组成逆变电路；
功率管驱动电路，对功率管进行驱动和保护；
隔离模块，接入功率管驱动电路，将高压强电端和低压弱电端隔离开，保证驱动控制信号的正常传递，保证人身和设备安全；
时序保护模块，采用时序保护电路，与隔离模块输入端相连；
控制单元模块，采用单片机或者FPGA或者DSP实现控制；
信号采集模块，接入控制单元模块，将电机工作时候的电流电压信号实时的隔离反馈回控制部分，控制部分通过特定的控制策略，对电机实施实时的控制；
控制输入模块，接入控制单元模块，对电机输入控制指令；
低压直流电源，接入控制单元模块，为低压控制部分提供工作电压；
隔离变压模块，与低压直流电源连接，为低压端提供隔离后的低压交流电；
交直变换模块，接入市电，为控制电机的功率管提供非隔离的直流电。
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