CN2063720U - 冰箱电机变频调速器 - Google Patents

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刘平
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Abstract

一种冰箱电机变频调速器，它利用脉宽调制原理，将冰箱被检测的温度和设定温度之间的温度差，经转换调制为脉冲宽度的变化。这一系列经调制的脉冲，通过计数、逻辑分配和倒相放大成为一组正负相间、频率可变近似于正弦值的电压，该电压通过逆变器可以对冰箱电机调速。这种运行方式将使冰箱电机传统的间断运行改变为连续运行。使冰箱电机避免频繁启动，从而使冰箱耗电减少，噪声减少，同时可延长冰箱电机和压缩机的寿命。

Description

本实用新型属于一种电机的变频调速装置。
目前国内外绝大多数电冰箱制冷方法是采用间歇制冷方法，即冰箱内温度高于设定温度时，温度控制器接通，电机启动，带动压缩机工作，当温度下降到设定温度时，温度控制器断开，电动机停转，如此反复运转。这种运行方式的缺点是电机启动频繁，冲击电流大，耗电多，噪声也较大。而耗电和噪声是电冰箱的二大重要指标。
本实用新型的目的是提供一种冰箱电机的变频调速装置，应用这种装置将改变冰箱传统的间歇制冷方式，使冰箱电机连续低速运行，从而避免了因电机频繁启动而带来的一系列缺点。
本实用新型是采用了这样的一种原理。当冰箱内温度高于设定温度时，通过本装置的温度检测和控制，使加到电机的交流电压频率变高，使电机转速增加而制冷，随着冰箱内温度的逐渐下降而逐步接近设定温度，电机的转速也逐渐下降到与设定温度相对应的转速。这样一种制冷方法比较平滑，结霜速度也有明显下降。
本实用新型由整流电路1、逆变电路2、变频触发电路3、温度检测控制电路4、电源5组成，如图1所示。下面结合图2说明其工作原理。
整流电路1是由四只整流二极管101、102、104、105组成的桥式整流电路和电容103滤波。电源由市电220伏供给。
逆变电路2是一并联型的逆变电路，采用高速开关管201、202、205、206作为换流开关。二极管203、204、207、208作为高速开关管的反向保护。A、B二点引出接到冰箱电机。三极管201、202、205、206的基极由变频触发电路3触发。
变频触发电路3由555时基电路306利用来自温度检测控制电路输出电阻的变化，来改变555时基电路的外接充放电电路的时间常数，使得555时基电路引脚（3）输出的脉冲宽度也相应地变化。充放电时间常数越小，脉冲宽度越窄，完成了脉宽调制。其输出脉冲如图3（a）所示。这一系列脉冲经4017译码计数器308和7474双D触发器310，由其进行计数和脉宽调制（PWM），其输出波形如图3（b）（c）所示。该电压再经7400四与非门309的引脚（6）输出为六个脉冲一组的脉冲群，如图3（d）所示，引脚（11）的输出是一组不同相位的脉冲群，如图3（e）所示进行逻辑分配。这二组脉冲分别输入至三极管314和315的基极，经放大、倒相和整形后分四路1、4、2、3输出至逆变电路2的三极管201、202、205、206的基极，使三极管201、206和三极管205、202交替导通，完成逆变。它的波形如图3（f）所示，它近似于正弦波。由图可见，如果脉宽增大，则近似正弦波的频率下降，电机转速也下降，达到了变频调速的目的。而脉冲宽度的变化主要是受来自温度检测控制电路输出电阻的变化。
温度检测控制电路4主要电路是一块324四运放集成电路。温度传感器根据其型号和引脚可以接到ab或abc上组成温度检测电路。电位器427和电阻428为温度设定电路。由温度检测电路和温度设定电路送出的电压经比较后由放大器403－3和403－2放大及403－1的跟随输出去控制三极管401发射极和集电极的等效电阻。如果被检测的温度高于设定温度，则等效电阻减少，使变频触发电路3中的充放电时间常数减少，脉冲变窄，交流频率提高，电机转速增大，经过冰箱制冷后，被检测温度降到设定温度时，电机又恢复到和设定温度相对应的转速。电机的转速除了和设定温度有关外，还与环境温度和市电220伏的波动有关，因此电机转速n＝f（t1，t2，U）。式中：t1－设定温度 t2－环境温度 U－市电220伏电压。在温度检测控制电路4中接入了电阻418，是为了防止放大器403－2和403－3如有故障仍能受控运行，只是灵敏度有所下降。在本电路中还采用了PID控制（403－2，409，413），使电机在设定温度改变时，转速改变平滑，而不是骤变。
本实用新型的优点及其积极效果
由于本实用新型改变了冰箱电机的运行方式，使间断运行变为低速连续运行，这将带来以下的优点和积极效果：
1、没有电机的频繁启动和相应的冲击电流，因此节电明显，节电率为30～40％。冰箱是一种量大面广的产品，如果广泛地使用这种装置，将为国家节省大量电能，有很好的经济效益和社会效益。
2、这种运行方式将使噪声降低。
3、这种运行方式有利于提高电机和压缩机的寿命。
4、冰箱的结霜速度也将趋缓慢，可减少除霜次数。
5、提高冰箱的等级和性能，使冰箱的价值可提高。
当然，本装置的成本要比常规的温度控制器高出几十元，但由于上述的优点带来的效益使其增加的成本显得微不足道。
本实用新型的电子元器件全部装在一块印刷电路板上，用环氧树脂将电子元器件（变压器除外）固封，以提高其可靠性。
实施例：
本实用新型的主要元器件型号及参数如下：
元  件  号    名    称    型号或参数
101、102、104、105    整流管    700V  6A
201、202、205、206    高速开关管    MJE13005
301    电位器    220K
302    电  阻    2K
303    电位器    4.7K
305    电容器    0.47μf，6V
306    时基电路    555
308    计数译码器    4017
309    四与非门    7400
310    双D触发器    7474
314、315、317、319    三极管    3DG6
322、323    脉冲变压器
401    三极管    3CG21
403－1－403－4四运放器    324
405    电  阻    100K
406    ＊电阻
427    电位器    4.7K
428    电  阻    100Ω
503    稳压器    7805
508    电源变压器

Claims (3)

1、一种由整流电路1、逆变电路2、变频触发电路3、温度检测控制电路4和电源5组成的冰箱电机变频调速器，其特征在于：
a.变频触发电路3采用555时基电路306作为脉冲基波，其输出脉冲系列由4017计数译码器308和7474双D触发器310完成脉冲计数、脉宽调制，经7400四与非门309逻辑分配输出控制由312～339组成的脉冲放大、倒相、整形电路，然后输出去控制逆变电路2中四个高速开关管201、202、205、206，
b.温度检测控制电路4主要由一块324四运放电路完成由被检测的温度和设定温度的比较放大去控制三极管401的发射极和集电极间的等效电阻，该电阻值的变化使变频触发电路3的脉冲宽度发生变化，达到变频调速的目的。
2、根据权利要求1所述的变频调速器，其特征在于温度检测控制电路3中采用了PID控制（403－2，409，413）。
3、根据权利要求1所述的变频调速器，其特征在于逆变电路2采用高速开关管201、202、205、206作为换流开关。
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