CN210157109U - 交流电机无级调速控制电路和交流电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种交流电机无级调速控制电路，包括：整流模块、开关模块、MCU控制模块、放电模块；整流模块的第一端通过电机连接到电源的L极，整流模块的第二端连接到电源的N极；整流模块的第三端连接所述开关模块的第一端；整流模块的第四端连接开关模块的第二端；MCU控制模块的控制输出端连接开关模块的控制输入端；MCU控制模块的控制输出端连接放电模块的控制输入端；放电模块的第一输入输出端连接交流电机第一输入输出端，放电模块的第二输入输出端连接交流电机第二输入输出端；放电模块在开关模块断开时，吸收交流电机绕组产生的电流；通过MCU控制模块控制开关模块导通时长，调整脉冲信号的占空比，进而实现对交流电机的无级调速。
Description
技术领域
本实用新型涉及到交流电机技术领域，特别是涉及到一种交流电机无级调速控制电路和交流电机。
背景技术
交流电机这一技术领域发展至今已有上百年历史，为了调节功率达到调速效果，交流电机采用了多绕组设计。比如50W风扇电机，人为给它分成三挡：最大风速50W、中45W、低40W，用三挡来控制。这种交流电机抽头调速的方式已经使用百年历史了，目前还在一些风扇上使用，没有什么改变。也有采用电容容抗降压方式进行调速的，用不同电容容量降不同的压差，达到调速的目的，上述两种方式电路成本高、体积大，停止工作后，交流电机绕组产生电流会对电路造成一定的损坏。
发明内容
本实用新型的主要目的为提供一种交流电机无级调速控制电路和交流电机，旨在解决上述电机功率调节电路成本高、体积大的问题，并提供放电电路缓冲交流电机绕组产生的电流。
为了实现上述发明目的，本实用新型提出一种交流电机无级调速控制电路，包括：整流模块、开关模块、MCU控制模块、放电模块；
所述整流模块的第一输入输出端通过电机连接到电源的L极，所述整流模块的第二输入输出端连接到电源的N极；所述整流模块的第三输入输出端连接所述开关模块的第一输入端；所述整流模块的第四输入输出端连接所述开关模块的第一输出端；
所述MCU控制模块的控制输出端连接所述开关模块的控制输入端；
所述MCU控制模块的控制输出端连接所述放电模块的控制输入端；
所述放电模块的第一输入输出端连接所述交流电机第一输入输出端，所述放电模块的第二输入输出端连接所述交流电机第二输入输出端；
所述放电模块在开关模块断开时，吸收交流电机绕组产生的电流；
所述开关模块在所述MCU控制模块的脉冲信号驱动下，导通或断开；所述开关模块导通时，整流模块导通，交流电机与输入的交流电源接通，将交流电源提供的电能转换为机械能带动转子转动；所述开关模块断开时，交流电机与输入交流电源断开，从而停止将电能转换为机械能，通过MCU控制模块控制开关模块导通时长，调整脉冲信号的占空比，进而实现对交流电机的无级调速。
进一步地，所述放电模块至少包括一个双向开关。
进一步地，所述电路还包括：启动电容C1，所述启动电容C1与所述交流电机的启动绕组串联。
进一步地，所述整流模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4；
所述二极管D1的阳极连接所述二极管D3的阴极、交流电机的第二输入输出端；所述二极管D1的阴极连接所述二极管D2的阴极以及所述开关模块的第一输入端；所述二极管D2的阳极连接所述二极管D4的阴极以及电源N 极；所述二极管D3的阳极连接所述二极管D4的阴阳极以及所述开关模块的第一输出端。
进一步地，所述开关模块包括NMOS管Q1，所述NMOS管Q1的D极连接所述整流模块的第三输入输出端，所述NMOS管Q1的S极连接所述整流模块的第四输入输出端；所述NMOS管Q1的G极连接所述MCU控制模块。
进一步地，所述MCU控制模块为单片机，所述单片机的第一控制输出端连接所述开关模块的控制端、所述单片机的第二控制输出端连接所述放电模块的第一控制输入输出端、所述单片机的第三控制输出端连接所述放电模块的第二控制输入输出端。
进一步地，所述放电模块包括NMOS管Q2和NMOS管Q3；
所述NMOS管Q2的D极连接所述交流电机的第一输入输出端，所述 NMOS管Q2的S极连接所述NMOS管Q3的S极，所述NMOS管Q2的G 极连接所述MCU控制模块的第二控制输出端；所述NMOS管Q3的D极连接所述交流电机的第二输入输出端，所述NMOS管Q3的G极连接所述MCU 控制模块的第三控制输出端。
进一步地，所述整流模块为全桥整流桥堆BR。
进一步地，所述MCU控制模块为具有脉冲宽度调制功能的单片机。
本实用新型同时提出一种交流电机，包括上述任一项所述的交流电机无级调速控制电路。
本实用新型揭示了一种交流电机无级调速控制电路，包括：整流模块、开关模块、MCU控制模块、放电模块；所述整流模块的第一输入输出端通过电机连接到电源的L极，所述整流模块的第二输入输出端连接到电源的N极；所述整流模块的第三输入输出端连接所述开关模块的第一输入端；所述整流模块的第四输入输出端连接所述开关模块的第一输出端；所述MCU控制模块的控制输出端连接所述开关模块的控制输入端；所述MCU控制模块的控制输出端连接所述放电模块的控制输入端；所述放电模块的第一输入输出端连接所述交流电机第一输入输出端，所述放电模块的第二输入输出端连接所述交流电机第二输入输出端；所述放电模块在开关模块断开时，吸收交流电机绕组产生的电流；所述开关模块在所述MCU控制模块的脉冲信号驱动下，导通或断开；所述开关模块导通时，整流模块导通，交流电机与输入的交流电源接通，将交流电源提供的电能转换为机械能带动转子转动；所述开关模块断开时，交流电机与输入交流电源断开，从而停止将电能转换为机械能，通过 MCU控制模块控制开关模块导通时长，调整脉冲信号的占空比，进而实现对交流电机的无级调速。本实用新型通过设置上述电路取代了多绕组设计，降低了成本，增加了产品的竞争力。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的交流电机无级调速控制电路模块示意图；
图2为本实用新型一实施例的交流电机无级调速控制电路结构示意图；
图3为本实用新型一实施例的交流电机无级调速控制电路放电回路示意图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1至图2，本实用新型实施例提出一种交流电机无级调速控制电路，包括：整流模块、开关模块、MCU控制模块、放电模块；
所述整流模块的第一输入输出端通过电机连接到电源的L极，所述整流模块的第二输入输出端连接到电源的N极；所述整流模块的第三输入输出端连接所述开关模块的第一输入端；所述整流模块的第四输入输出端连接所述开关模块的第二输出端；
所述MCU控制模块的控制输出端连接所述开关模块的控制输入端；
所述MCU控制模块的控制输出端连接所述放电模块的控制输入端；
所述放电模块的第一输入输出端连接所述交流电机第一输入输出端，所述放电模块的第二输入输出端连接所述交流电机第二输入输出端；
所述放电模块在开关模块断开时，吸收交流电机绕组产生的电流；
所述开关模块在所述MCU控制模块的脉冲信号驱动下，导通或断开；所述开关模块导通时，整流模块导通，交流电机与输入的交流电源接通，将交流电源提供的电能转换为机械能带动转子转动；所述开关模块断开时，交流电机与输入交流电源断开，从而停止将电能转换为机械能，通过MCU控制模块控制开关模块导通时长，调整脉冲信号的占空比，进而实现对交流电机的无级调速。
在本实施例中，开关模块在调速脉冲的驱动下，导通或断开(PWM脉冲宽度调制)；开关模块导通时，整流模块导通，使得电机绕组与输入交流电源接通，将交流电源提供的电能转换为机械能带动转子转动，开关模块断开时，整流模块使得电机绕组与输入交流电源断开，从而停止将电能转换为机械能，通过调整脉冲信号的占空比，占空比高，导通时间长，电能转换为机械能多，转速快，占空比低，导通时间短，电能转换为机械能少，转速慢，进而实现对交流电机的无级调速。
本实施例中通过放电模块将交流电机绕组产生的电流通过放电电路吸收，避免了电压积累对电路的损坏。
在一个实施例中，所述放电模块至少包括一个双向开关。
在本实施例中，由于交流电方向的不确定性，放电模块至少包括一个双向开关才能保证能够正常放电。
在一个实施例中，所述电路还包括：启动电容C1，所述启动电容C1与所述交流电机的启动绕组串联。
在一个实施例中，所述整流模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4；
所述二极管D1的阳极连接所述二极管D3的阴极、交流电机的第二输入输出端；所述二极管D1的阴极连接所述二极管D2的阴极以及所述开关模块的第一输入端；所述二极管D2的阳极连接所述二极管D4的阴极以及电源N 极；所述二极管D3的阳极连接所述二极管D4的阴阳极以及所述开关模块的第二输出端。
在一个实施例中，所述开关模块包括NMOS管Q1，所述NMOS管Q1 的D极连接所述整流模块的第三输入输出端，所述NMOS管Q1的S极连接所述整流模块的第四输入输出端；所述NMOS管Q1的G极连接所述MCU 控制模块。
在本实施例中，当开关模块即受控器件Q1导通时，电能通过电机绕组转换成机械能带动转子，当开关模块即受控器件Q1断开时，电能没法通过绕组对转子补充能量，机械能减少，转子速度自然会慢下来。换句话说，开关电路即受控器件Q1导通时间越长，电能转化为机械能(动能)就越大；开关电路即受控器件Q1导通越短，电能转化为机械能(动能)就越小。因此调节脉冲信号的占空比控制开关电路即受控器件Q1的通断时长，就能有效控制机械能(功能)的大小，从而控制电机转子的快慢。
在一个实施例中，所述MCU控制模块为单片机，所述单片机的第一控制输出端连接所述开关模块的控制端、所述单片机的第二控制输出端连接所述放电模块的第一控制输入端、所述单片机的第三控制输出端连接所述放电模块的第二控制输入端。
在一个实施例中，所述放电模块包括NMOS管Q2和NMOS管Q3；
所述NMOS管Q2的D极连接所述交流电机的输入端，所述NMOS管 Q2的S极连接所述NMOS管Q3的S极，所述NMOS管Q2的G极连接所述MCU控制模块的第二控制输出端；所述NMOS管Q3的D极连接所述交流电机的输出端，所述NMOS管Q3的G极连接所述MCU控制模块的第三控制输出端。
参照图3，在本实施例中，NMOS管Q2、Q3串联成双向开关，然后并联在交流电机两端构成放电电路。通过MCU控制Q2、Q3通断，在开关电路 Q1断开时，导通Q2、Q3将交流电机绕组产生的电流通过放电电路吸收。
具体分为两种情况：
1、Q1断开的瞬间流过电机的电流方向为正向，放电电流从电机一端顺时针经过Q3、Q2回到电机另一端。
2、Q1断开的瞬间流过电机的电流方向为反向，放电电流从电机一端逆时针时针经过Q2、Q3回到电机另一端。
本实施例中通过Q2、Q3将交流电机绕组产生的电流通过放电电路吸收，避免了电压积累对电路的损坏。
在一个实施例中，所述整流模块为全桥整流桥堆BR。
在一个实施例中，所述MCU控制模块为具有脉冲宽度调制功能的单片机。
本实用新型同时提出一种交流电机，包括上述任一项所述的交流电机无级调速控制电路。
本实用新型提出的交流电机无级调速控制电路，包括：整流模块、开关模块、MCU控制模块、放电模块；所述整流模块的第一输入输出端通过电机连接到电源的L极，所述整流模块的第二输入输出端连接到电源的N极；所述整流模块的第三输入输出端连接所述开关模块的第一输入端；所述整流模块的第四输入输出端连接所述开关模块的第一输出端；所述MCU控制模块的控制输出端连接所述开关模块的控制输入端；所述MCU控制模块的控制输出端连接所述放电模块的控制输入端；所述放电模块的第一输入输出端连接所述交流电机第一输入输出端，所述放电模块的第二输入输出端连接所述交流电机第二输入输出端；所述放电模块在开关模块断开时，吸收交流电机绕组产生的电流；所述开关模块在所述MCU控制模块的脉冲信号驱动下，导通或断开；所述开关模块导通时，整流模块导通，交流电机与输入的交流电源接通，将交流电源提供的电能转换为机械能带动转子转动；所述开关模块断开时，交流电机与输入交流电源断开，从而停止将电能转换为机械能，通过MCU 控制模块调整脉冲信号的占空比，控制开关模块导通时长，进而实现对交流电机的无级调速。本实用新型通过设置上述电路取代了多绕组设计，降低了成本，增加了产品的竞争力。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种交流电机无级调速控制电路，其特征在于，包括：整流模块、开关模块、MCU控制模块、放电模块；
所述整流模块的第一输入输出端通过电机连接到电源的L极，所述整流模块的第二输入输出端连接到电源的N极；所述整流模块的第三输入输出端连接所述开关模块的第一输入端；所述整流模块的第四输入输出端连接所述开关模块的第一输出端；
所述MCU控制模块的控制输出端连接所述开关模块的控制输入端；
所述MCU控制模块的控制输出端连接所述放电模块的控制输入端；
所述放电模块的第一输入输出端连接所述交流电机第一输入输出端，所述放电模块的第二输入输出端连接所述交流电机第二输入输出端；
所述放电模块在开关模块断开时，吸收交流电机绕组产生的电流；
所述开关模块在所述MCU控制模块的脉冲信号驱动下，导通或断开；所述开关模块导通时，整流模块导通，交流电机与输入的交流电源接通，将交流电源提供的电能转换为机械能带动转子转动；所述开关模块断开时，交流电机与输入交流电源断开，从而停止将电能转换为机械能，通过MCU控制模块控制开关模块导通时长，调整脉冲信号的占空比，进而实现对交流电机的无级调速。
2.根据权利要求1所述的交流电机无级调速控制电路，其特征在于，所述放电模块至少包括一个双向开关。
3.根据权利要求1所述的交流电机无级调速控制电路，其特征在于，所述电路还包括：启动电容C1，所述启动电容C1与所述交流电机的启动绕组串联。
4.根据权利要求1所述的交流电机无级调速控制电路，其特征在于，所述整流模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4；
所述二极管D1的阳极连接所述二极管D3的阴极、交流电机的第二输入输出端；所述二极管D1的阴极连接所述二极管D2的阴极以及所述开关模块的第一输入端；所述二极管D2的阳极连接所述二极管D4的阴极以及电源N极；所述二极管D3的阳极连接所述二极管D4的阴阳极以及所述开关模块的第一输出端。
5.根据权利要求1所述的交流电机无级调速控制电路，其特征在于，所述开关模块包括NMOS管Q1，所述NMOS管Q1的D极连接所述整流模块的第三输入输出端，所述NMOS管Q1的S极连接所述整流模块的第四输入输出端；所述NMOS管Q1的G极连接所述MCU控制模块。
6.根据权利要求2所述的交流电机无级调速控制电路，其特征在于，所述MCU控制模块为单片机，所述单片机的第一控制输出端连接所述开关模块的控制输入端，所述单片机的第二控制输出端连接所述放电模块的第一控制输入端、所述单片机的第三控制输出端连接所述放电模块的第二控制输入端。
7.根据权利要求2所述的交流电机无级调速控制电路，其特征在于，所述放电模块包括NMOS管Q2和NMOS管Q3；
所述NMOS管Q2的D极连接所述交流电机的第一输入输出端，所述NMOS管Q2的S极连接所述NMOS管Q3的S极，所述NMOS管Q2的G极连接所述MCU控制模块的第二控制输出端；所述NMOS管Q3的D极连接所述交流电机的第二输入输出端，所述NMOS管Q3的G极连接所述MCU控制模块的第三控制输出端。
8.根据权利要求1或4所述的交流电机无级调速控制电路，其特征在于，所述整流模块为全桥整流桥堆BR。
9.根据权利要求1或6所述的交流电机无级调速控制电路，其特征在于，所述MCU控制模块为具有脉冲宽度调制功能的单片机。
10.一种交流电机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的交流电机无级调速控制电路。
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