CN202444455U - 单相异步电机的启动控制装置及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单相异步电机的启动控制装置及空调器。其中，单相异步电机的启动控制装置包括：第一输出单元，与单相异步电机相连接，用于在第一驱动脉冲的过零点后的第一预设时间之后，向单相异步电机输出第一驱动脉冲；第一判断单元，与单相异步电机相连接，用于判断单相异步电机的运行转速是否大于预设转速；以及第二输出单元，与单相异步电机相连接，用于在判断模块确定单相异步电机的运行转速小于或等于预设转速时，在第二驱动脉冲过零点后的第二预设时间之后，向单相异步电机输出第二驱动脉冲。通过本实用新型，解决了现有技术中电机启动时噪音较大的问题，进而达到了降低单相异步电机启动噪音的效果。

Description

单相异步电机的启动控制装置及空调器

技术领域

本实用新型涉及电机领域，具体而言，涉及一种单相异步电机的启动控制装置及空调器。

背景技术

目前在对PG电机的启动控制和转速调节中，往往存在以下问题：

1、为防止启动不良，在PG电机初次启动时，电机的输入电压较高，表现为高速启动，造成启动噪音较大。

2、电机启动异常判断逻辑是输出驱动脉冲后，如果一段时间内无法启动或转速过低(转速小于300rpm)，则系统判断电机启动异常。采用这种逻辑控制方式，当电机在某些使用环境下无法正常启动，同样会判断为电机启动异常，造成对电机启动不良率的判断较高。

3、PG电机的转速调节大多是比较实际转速和目标转速的差值，然后进行补偿，直至超过目标转速，再进行负补偿。然后使实际转速稳定在以目标转速为基准的一定的误差范围内。这种滞后补偿的方式，常常调速比较慢或极易产生过调，采用此种补偿方式的调速效果如图1所示。

针对相关技术中电机启动时噪音较大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种单相异步电机的启动控制装置及空调器，以解决现有技术中电机启动时噪音较大的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种单相异步电机的启动控制装置，包括：第一输出单元，与单相异步电机相连接，用于在第一驱动脉冲的过零点后的第一预设时间之后，向单相异步电机输出第一驱动脉冲；第一判断单元，与单相异步电机相连接，用于判断单相异步电机的运行转速是否大于预设转速；以及第二输出单元，与单相异步电机相连接，用于在判断模块确定单相异步电机的运行转速小于或等于预设转速时，在第二驱动脉冲过零点后的第二预设时间之后，向单相异步电机输出第二驱动脉冲，其中，第二预设时间小于第一预设时间，第二驱动脉冲与第一驱动脉冲为相邻的脉冲。

进一步地，启动控制装置还包括：第二判断单元，与第一输出单元和第二输出单元分别相连接，用于判断预设时间是否减小至第三预设时间，其中，预设时间包括第一预设时间和第二预设时间；第一获取单元，与第二判断单元相连接，用于在确定预设时间减小至第三预设时间时，获取第四预设时间，其中，第三预设时间大于第四预设时间；以及第三输出单元，与第一获取单元和单相异步电机分别相连接，用于在第三驱动脉冲的过零点后的第四预设时间之后，向单相异步电机输出第三驱动脉冲以控制单相异步电机启动，其中，第三驱动脉冲为第二驱动脉冲之后的脉冲。

进一步地，启动控制装置还包括：监测单元，与单相异步电机相连接，用于监测单相异步电机的运行转速；第二获取单元，与检测单元相连接，用于获取第一转速，其中，第一转速为单相异步电机的运行转速稳定时对应的运行转速；第一计算单元，与第二获取单元相连接，用于计算转速差值，其中，转速差值为目标转速与第一转速的差值；第三获取单元，与输出单元相连接，用于获取第一时间，其中，输出单元包括第一输出单元、第二输出单元和第三输出单元，第一时间为单相异步电机的运行转速稳定时对应的驱动脉冲过零点后的预设时间；查找单元，与第一计算单元相连接，用于查找预设表，获取第一时间的调节量，其中，在预设表中存储有第一时间的调节量与转速差值的对应关系；第二计算单元，与第三获取单元和查找单元分别相连接，用于计算第二时间，其中，第二时间为获取到的第一时间的调节量与第一时间之和；以及第四输出单元，与第二计算单元相连接，用于在驱动脉冲过零点后的第二时间之后，向单相异步电机输出驱动脉冲。

进一步地，启动控制装置还包括：第三判断单元，与第一输出单元和第二输出单元相连接，用于判断预设时间是否小于第七预设时间，其中，预设时间包括第一预设时间和第二预设时间；第一调整单元，与第三判断单元相连接，用于在确定预设时间小于第七预设时间时，调整驱动脉冲的脉冲宽度为第八预设时间；以及第二调整单元，与第三判断单元相连接，用于在确定预设时间大于或等于第七预设时间时，调整驱动脉冲的脉冲宽度为第九预设时间，其中，第八预设时间大于第九预设时间。

为了实现上述目的，根据本实用新型的另一方面，提供了一种空调器，包括本实用新型上述内容所提供的任一种单相异步电机的启动控制装置。

通过本实用新型，采用包括以下结构的启动控制装置：第一输出单元，与单相异步电机相连接，用于在第一驱动脉冲的过零点后的第一预设时间之后，向单相异步电机输出第一驱动脉冲；第一判断单元，与单相异步电机相连接，用于判断单相异步电机的运行转速是否大于预设转速；以及第二输出单元，与单相异步电机相连接，用于在判断模块确定单相异步电机的运行转速小于或等于预设转速时，在第二驱动脉冲过零点后的第二预设时间之后，向单相异步电机输出第二驱动脉冲，其中，第二预设时间小于第一预设时间，第二驱动脉冲与第一驱动脉冲为相邻的脉冲，通过第一输出单元在驱动脉冲过零后延迟第一预设时间再输出脉冲，第二输出单元在驱动脉冲过零后延迟第二预设时间再输出脉冲，利用低电压缓慢启动的方式，避免了直接采用高电压(即，直接在驱动脉冲过零时向单相异步电机输出驱动脉冲)启动所带来的启动噪音过大的问题，同时，在延时输出驱动脉冲后判断单相异步电机的转速是否达到预设转速，如果未达到预设转速则减小延时时间以保证电机能够正常启动，解决了现有技术中电机启动时噪音较大的问题，进而达到了降低单相异步电机启动噪音的效果。

附图说明

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

图1是根据相关技术的转速调节方法的调速效果图；

图2是根据本实用新型实施例的启动控制装置的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的启动控制方法的流程图；

图4是根据本实用新型实施例的转速调节方法的流程图；以及

图5是根据本实用新型实施例的转速调节方法的调速效果图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图2是根据本实用新型实施例的启动控制装置的示意图，如图2所示，该实施例的启动控制装置包括第一输出单元11、第一判断单元12和第二输出单元13。

第一输出单元11和第二输出单元13均与单相异步电机相连接，用于在驱动脉冲的过零点后的预设时间之后，向单相异步电机输出驱动脉冲以控制单相异步电机启动；第一判断单元12也与单相异步电机相连接，用于判断单相异步电机的运行转速是否大于预设转速。

具体地，第一输出单元11，用于在第一驱动脉冲的过零点后的第一预设时间之后，向单相异步电机输出第一驱动脉冲；第二输出单元13，用于在第一判断单元12确定单相异步电机的运行转速小于或等于预设转速时，在第二驱动脉冲过零点后的第二预设时间之后，向单相异步电机输出第二驱动脉冲，其中，第二预设时间小于第一预设时间，第二驱动脉冲与第一驱动脉冲为相邻的脉冲。

通过在驱动脉冲过零后延迟预设时间再输出脉冲，利用低电压缓慢启动的方式，避免了直接采用高电压(即，直接在驱动脉冲过零时向单相异步电机输出驱动脉冲)启动所带来的启动噪音过大的问题，解决了现有技术中电机启动时噪音较大的问题，进而达到了降低单相异步电机启动噪音的效果。同时，通过减小预设时间的时长，再按照减小后的预设时间延迟驱动脉冲，避免了因延迟时间过长造成电机不能正常启动的问题，达到了即降低电机启动噪音又使电机能够正常启动的效果。

进一步地，本实用新型实施例的控制装置还可以包括第二判断单元、第一获取单元和第三输出单元。其中，第二判断单元与第一输出单元11和第二输出单元13分别相连接，以判断第一预设时间或第二预设时间是否减小至第三预设时间，在本实用新型实施例中，可以设置驱动脉冲的第一个延时时间为7.5ms，然后逐渐减小驱动脉冲输出的延时时间，第三预设时间可以设置为1ms；第一获取单元与第二判断单元相连接，当第二判断单元判断出延时时间减小至1ms时，第一获取单元获取第四预设时间，在本实用新型实施例中可以将第四预设时间设置为0.2ms，然后通过与第一获取单元和单相异步电机均相连接的第三输出单元在第三驱动脉冲的过零点后的第四预设时间之后，向单相异步电机输出第三驱动脉冲以控制单相异步电机启动。

进一步地，本实用新型实施例的控制装置还可以包括：监测单元、第二获取单元和第三获取单元、第一计算单元和第二计算单元、查找单元和第四输出单元。

其中，监测单元，与单相异步电机相连接，用于监测单相异步电机的运行转速。具体地，当预设时间减小至某个值时，输出单元(包括第一输出单元、第二输出单元和第三输出单元)在驱动脉冲的过零点后的预设时间(此时，预设时间为减小后的某个值)之后，向单相异步电机输出该驱动脉冲，第一判断单元确定单相异步电机的运行转速大于预设转速，启动控制装置确定单相异步电机已经正常启动，此时，采用监测单元开始监测单相异步电机的运行转速，并且，启动控制装置保持在驱动脉冲的过零点后的预设时间(此时，预设时间为减小后的某个值)之后，向单相异步电机输出该驱动脉冲。当单相异步电机运行转速稳定时，第二获取单元获取电机此时的运行转速，第三获取单元获取对应的延时时间，作为第一时间；然后，第一计算单元计算此时单相异步电机的运行转速与目标转速之间的差值，查找单元通过查找预设表得到与转速差值对应的第一时间的调节量，第二计算单元计算第一时间和第一时间的调节量之和，作为第二时间；然后，第四输出单元在驱动脉冲过零点后的第二时间之后，向单相异步电机输出驱动脉冲。

通过在驱动脉冲过零点后的某个预设时间之后，向单相异步电机输出驱动脉冲使电机启动，并由监测单元监测电机正常启动后的运行转速，在转速稳定时获取稳定时刻对应的电机速度和驱动脉冲的延时时间t1，然后根据反馈的实际转速与目标转速的差值计算转速差值ΔS，然后查找预设表中由延时时间t1和转速差值ΔS所确定的延时时间的调节量Δt，之后以过零延时t2＝t1+Δt的延后输出驱动脉冲。直至ΔS的变化趋势改变(即，直至电机转速再次达到稳定)。ΔS的变化趋势未改变时，过零后输出驱动脉冲延时时间t2不改变，可防止频繁调整延时时间的时间值而导致的转速过调且调节时间过长的问题。当电机转速再次达到稳定，再以此时刻为起点，计算驱动脉冲的延时时间。如此循环，直至调到目标转速。通过提前判断实际转速的变化趋势，提前调整调速参数，既加快了调节速度，又避免了转速过调。

需要说明的是，在本实用新型实施例的控制装置中，各个判断单元可以独立设置也可以统一为同一个判断单元，各个输出单元可以独立设置也可以统一为同一个输出单元，各个获取单元可以独立设置也可以统一为同一个获取单元，各个计算单元可以独立设置也可以统一为同一个计算单元。

图3是根据本实用新型实施例的启动控制方法的流程图，如图3所示，本实用新型实施例的启动控制方法为在驱动脉冲的过零点后的预设时间之后，向单相异步电机输出驱动脉冲以控制单相异步电机启动。

具体地，先以超低电压缓慢启动，逐渐加大输入电压，直至电机启动。一次启动失败，则自动调节启动参数，多次尝试启动。多次启动失败才报异常。具体控制模式如下：

第一次启动：先以过零后延时t(一般方案的t值为：50Hz的输入电源为7.5ms，60Hz的输入电源为6.3ms)输出驱动脉冲。通过驱动脉冲在过零后延时时间较长，以达到低速缓慢启动的效果。如果电机正常启动则启动成功，如失败则自动调节过零后延时时间进行第二次启动。

第二次启动：若电机转速不大于300rpm，则逐渐减小过零后延时时间t，直至t减小为驱动脉冲输出延时的最小值tmin(一般方案的tmin为：1ms)时，则将驱动脉冲输出延时的最小值tmin调整为tmin1(一般方案的tmin1为：0.2ms)。当启动出现异常时，调整正常调速时的脉冲输出延时时间范围，再次尝试启动。如果电机启动则启动成功，如失败则进行第三次启动。

第三次启动：若t减小为驱动脉冲输出延时的最小值tmin1时，若电机转速仍不大于300rpm，则以驱动脉冲输出延时的最小值tmin1运行15秒。若启动仍有异常时，以过零后最小延时时间输出驱动脉冲，尝试较高输入电压启动。若运行15秒后，转速仍不大于300rpm，则内风机停止运行5秒钟。调整控制参数后，若仍不能启动，则先停止，等待下一次启动。

第四次启动：停止运行5秒钟后，直接输出高电压驱动信号，全导通启动运行15秒(不斩波，直接给市电电压)。若转速仍不大于300rpm，则认为电机堵转，进入堵转保护。经过几次参数调整后，若启动仍有异常，则尝试全速启动。

以上启动过程中，若过零延时小于2ms，则调整驱动脉冲宽度调整为4ms；过零延时大于等于2ms，则调整驱动脉冲宽度调整为2ms。在启动过程中，驱动脉冲宽度实时调整，以保证电机可靠运行。以上可根据实际情况，多增加几次启动，以进一步提高电机启动可靠性。

通过先以超低转速缓慢启动，逐渐加大力矩，直至电机启动。一次启动失败，则自动调节启动参数，多次尝试启动。多次启动失败才报异常。一方面超低速启动，达到了有效避免启动噪音的效果；另一方面调整参数，多次尝试启动，达到了降低电机启动不良率的效果。

图4是根据本实用新型实施例的转速调节方法的流程图，如图4所示，电机启动后，根据反馈的转速与目标转速的差值计算调节量，调节量随转速变化而实时变化。在某一时刻计算出的输入量不再改变。当转速变化趋势改变(有增加到减小或由减小到增大或不再改变)，再以此时刻为起点，计算输入量。如此循环，直至调到目标转速。具体地：

电机起动后，当前过零后输出驱动脉冲延时时间为t1。通过电机反馈脉冲计算出实际运行转速S_实际转速，然后计算出设定转速与实际转速的差值ΔS＝S_设定转速-S_实际转速。

ΔS与驱动脉冲过零延时改变量Δt的关系如下表。此Δt根据经验值得来，其导致的实际转速变化量不会超过ΔS，以确保转速不过调。

ΔS≥200

ΔS≥100

ΔS≥50

ΔS≥30

ΔS≥20

ΔS≥10

ΔS≥5

Δt

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

此后以过零延时t2＝t1+Δt输出驱动脉冲。直至ΔS的变化趋势改变。ΔS的变化趋势未改变时，过零后输出驱动脉冲延时时间t2不改变。可防止频繁调整延时时间的时间值，导致转速过调且调节时间过长。

若ΔS不再增加或不再减小时(也即转速变化趋势改变(由增加到减小或由减小到增大或不再改变时))，再计算当前的ΔS、Δt，重复以上步骤，直至达到设定转速，采用本实用新型实施例的转速调节方法的调速效果图如图5所示。

采用本实用新型实施例的转速调节方法对电机转速进行调整，通过提前判断实际转速的变化趋势，提前调整调速参数，既加快了调节速度，又避免了转速过调。

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

Claims (5)

1.一种单相异步电机的启动控制装置，其特征在于，包括：

第一输出单元，与单相异步电机相连接，用于在第一驱动脉冲的过零点后的第一预设时间之后，向所述单相异步电机输出所述第一驱动脉冲；

第一判断单元，与所述单相异步电机相连接，用于判断所述单相异步电机的运行转速是否大于预设转速；以及

第二输出单元，与所述单相异步电机相连接，用于在所述判断模块确定所述单相异步电机的运行转速小于或等于所述预设转速时，在第二驱动脉冲过零点后的第二预设时间之后，向所述单相异步电机输出所述第二驱动脉冲，其中，所述第二预设时间小于所述第一预设时间，所述第二驱动脉冲与所述第一驱动脉冲为相邻的脉冲。

2.根据权利要求1所述的启动控制装置，其特征在于，所述启动控制装置还包括：

第二判断单元，与所述第一输出单元和所述第二输出单元分别相连接，用于判断预设时间是否减小至第三预设时间，其中，所述预设时间包括所述第一预设时间和所述第二预设时间；

第一获取单元，与所述第二判断单元相连接，用于在确定所述预设时间减小至所述第三预设时间时，获取第四预设时间，其中，所述第三预设时间大于所述第四预设时间；以及

第三输出单元，与所述第一获取单元和所述单相异步电机分别相连接，用于在第三驱动脉冲的过零点后的所述第四预设时间之后，向所述单相异步电机输出所述第三驱动脉冲以控制所述单相异步电机启动，其中，所述第三驱动脉冲为所述第二驱动脉冲之后的脉冲。

3.根据权利要求2所述的启动控制装置，其特征在于，所述启动控制装置还包括：

监测单元，与所述单相异步电机相连接，用于监测所述单相异步电机的运行转速；

第二获取单元，与所述检测单元相连接，用于获取第一转速，其中，所述第一转速为所述单相异步电机的运行转速稳定时对应的运行转速；

第一计算单元，与所述第二获取单元相连接，用于计算转速差值，其中，所述转速差值为目标转速与所述第一转速的差值；

第三获取单元，与输出单元相连接，用于获取第一时间，其中，所述输出单元包括所述第一输出单元、所述第二输出单元和所述第三输出单元，所述第一时间为所述单相异步电机的运行转速稳定时对应的所述驱动脉冲过零点后的预设时间；

查找单元，与所述第一计算单元相连接，用于查找预设表，获取所述第一时间的调节量，其中，在所述预设表中存储有所述第一时间的调节量与所述转速差值的对应关系；

第二计算单元，与所述第三获取单元和所述查找单元分别相连接，用于计算第二时间，其中，所述第二时间为获取到的所述第一时间的调节量与所述第一时间之和；以及

第四输出单元，与所述第二计算单元相连接，用于在所述驱动脉冲过零点后的所述第二时间之后，向所述单相异步电机输出所述驱动脉冲。

4.根据权利要求1所述的启动控制装置，其特征在于，所述启动控制装置还包括：

第三判断单元，与所述第一输出单元和所述第二输出单元相连接，用于判断预设时间是否小于第七预设时间，其中，所述预设时间包括所述第一预设时间和所述第二预设时间；

第一调整单元，与所述第三判断单元相连接，用于在确定所述预设时间小于所述第七预设时间时，调整所述驱动脉冲的脉冲宽度为第八预设时间；以及

第二调整单元，与所述第三判断单元相连接，用于在确定所述预设时间大于或等于所述第七预设时间时，调整所述驱动脉冲的脉冲宽度为第九预设时间，其中，所述第八预设时间大于所述第九预设时间。

5.一种空调器，其特征在于，包括：权利要求1至4中任一项所述的单相异步电机的启动控制装置。

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