CN2520340Y - 变频三相驱动的家用电动洗衣机 - Google Patents
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Abstract
一种变频三相驱动的洗衣机中,电网电源被转换成变频电源,驱动三相电动机;其特征在于:变频电源为有一个公共端、时滞等于1/6周期和振幅相同的二相电源,所述公共端接电动机的一个相端子,二相电源的二个输出端子接电动机的另二个相端子。一个方案:变频电源中的整流滤波电路是与电网的电源回路有一公共端的正和负各一组半波整流滤波电路,逆变电路为双半波4单元。结果比传统技术节省1/3的逆变单元和控制电路,并提高了可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变频三相驱动的洗衣机(以下可简称“洗衣机”)，尤其是变频三相驱动的家用电动洗衣机。
背景技术
在变频三相驱动的洗衣机中，来自电网的电源被转换成变频电源，驱动三相电动机。变频驱动是品质较佳的电动机调速方法。为改进性能，近年来，洗衣机由以往固定频率驱动单相电动机发展至变频驱动三相电动机，并使用已在工业设备上广泛使用的电子变频三相电源的典型技术。可见由中国知识产权局1999年9月8日公开的《发明专利公开说明书(申请号：98123091；发明名称：电气洗衣机)》。其特征是电子变频三相电源系统的逆变电路为桥式6单元。这种原用于工业设备的传统系统，用于功率相对小得多的洗衣机，尤其是家用电动洗衣机，即有以下方面值得改进：
1.逆变电路的单元数偏多，元件额定容量相对偏大时即得不到充分利用，影响成本和可靠性；此外，对逆变电路的控制也相对复杂，同样影响成本和可靠性。
2.在桥式逆变电路中，每一桥臂的上下二个单元串联跨接于直流电源，当偶发干扰或误触发以至同时导通时，即在二个单元的低阻抗回路形成大电流的直通短路，以至烧毁元件，是系统的薄弱环节。通常需对此选用比较优秀的单元元件，或设置较复杂的保护电路，以至使用价格较高的智能功率模块(IPM)等，对于洗衣机，明显影响成本。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对洗衣机功率小的特点，提出一种变频三相驱动的洗衣机，其变频电源与现有技术比较，可同样地驱动原有的三相电动机，但结构简化，因而成本降低和可靠性提高。包括：
1.减少逆变电路的单元数；
2.可以消除逆变电路跨接于直流电源的短路低阻抗。
本实用新型的技术方案是一种变频三相驱动的洗衣机，包括把来自电网的电源转换成变频电源，驱动三相电动机的结构；其特征是，所述结构包括：直流电源；时滞1/6周期和振幅相同的二相逆变电路，连接在所述直流电源的输出端，并且具有二个相输出端和一个二相输出的公共端；三相电动机，连接在所述二相逆变电路的输出端：电动机的二个相端子连接所述逆变电路二个相输出端，电动机的第3个相端子连接所述逆变电路的二相输出的公共端。
所述技术方案的进一步设计是，所述直流电源包括：交流电源；整流滤波电路，为一组正半波整流滤波电路和一组负半波整流滤波电路，其输入端连接在所述交流电源的输出端，其输出端与交流电源有一公共端；并且，所述逆变电路为双半波4单元，每二个单元为一组，二组各引出一个相输出端和一个二相输出的公共端。
关于有一个公共端、时滞等于1/6周期和振幅相同的二相电源，其公共端(在以下分析中标记为“C”)至二个输出端子(在以下分析中各标记为“A”和“B”)的电压uCA和uCB的基波可表达为：
uCA＝Umsinωt
uCB＝Umsin(ωt+π/3)二个输出端子之间的电压uAB按以下计算：
uAB＝uCB-uCA
＝Umsin(ωt+π/3)-Umsinωt
＝Umsin(ωt+2π/3)此外，uBC为uCB之反向，即：uBC＝-uCB
＝-Umsin(ωt+π/3)
＝Umsin(ωt-2π/3)因此，所述二相电源的二个输出端子A和B及公共端C所输出的电压依端子的顺序为：
uAB＝Umsin(ωt+2π/3)
uBC＝Umsin(ωt-2π/3)
uCA＝Umsinωt显然，这是三相对称电压，可以驱动洗衣机原有的三相电动机，但传统系统的三相逆变被简化为二相逆变，逆变电路的单元数及控制逆变电路的元件可减少1/3，因而成本降低和可靠性提高。对于微计算机控制的变频电源，还相应减少对程序内存的容量、计算工作量和控制的要求，可提高控制速度，有利于改善性能和降低成本。
关于上述方案中的变频电源，本实用新型的一个解决方案是，变频电源是把来自电网的电源经整流滤波电路和逆变电路转换而成。整流滤波电路是与来自电网的电源回路有一公共端的一组正半波整流滤波电路和一组负半波整流滤波电路所组成，形成供给逆变电路的正和负各一组直流电源；逆变电路为双半波4单元，每二个单元为一组，把直流电源调制为变频的、有一个公共端、时滞等于1/6周期和振幅相同的二相电源。该方案的整流元件数较传统系统桥式整流电路减少二分之一；逆变电路中的单元数从传统系统的6个减少为4个；由于逆变电路各单元经电动机阻抗串联接电源，可避免误触发导致的大电流短路以至烧毁元件，提高可靠性，因而可简化保护电路和选用较普通的元件。
附图说明
以下附图用于说明本实用新型的实施例：
图1是本实施例变频驱动系统的电气框图；
图2是本实施例洗衣机的系统构成图。
具体实施方式
本实用新型实施例如图2中所示，盛水桶1旋转自如地设有在内底部旋转自如地设有波轮2的洗涤桶兼脱水桶3，靠悬挂件4吊挂在洗衣机主体5中。减速机构6设在盛水桶1的底部，把动力传递至波轮2和洗涤桶兼脱水桶3。减速机构6的下部设有电动机7。供水系统8向洗涤桶兼脱水桶3内供水，排水阀系统9把洗涤兼脱水桶3内的洗涤水等排出。此是一种波轮式洗衣机的典型构成。但是并不限定是波轮式洗衣机，也可以是搅拌式洗衣机或滚筒式洗衣机。此外也并不限定于需要减速机构或/和图示电动机与各旋转体的同轴传动的结构，例如可以采用靠皮带把电动机7的动力传递到减速机构6的结构，或/和不设减速机构6而在洗涤过程中把动力直接传递到波轮的直接驱动结构。
电动机7的控制装置10包括：由来自电网的例如220V50HZ的交流电源11，和连接于其输出端并把交流电源11整流而变换成直流电压的整流滤波电路12所构成的直流电源13；在直流电源的输出端连接的逆变电路14。在逆变电路14的输出端连接着电动机7。此外，逆变电路14连接控制机构15，并受其控制。此为典型的AC-DC-AC间接变换方式的控制装置，但并不限定于此，也可以是不设整流滤波电路的AC-AC直接变换方式的控制装置。
图1表示本实用新型实施例中电动机7和控制装置10的电路图。在本实施例中，整流滤波电路12包括：由二极管D1和电容器C1组成的正电源的整流滤波电路；由二极管D2和电容器C2组成的负电源的整流滤波电路。二组电源的整流滤波电路的零电位点与电源11的一输出线(通常为中性线)相连。此为本实用新型实施例提出的双半波整流滤波电路。但不限定于此，当需要最高为2倍或0.5倍电网电压的变频电源时，可使用全波和/或倍压整流，以及单电容滤波电路或双电容串联中心点输出的正负双电源滤波电路。
逆变电路13备有二个高电位侧单元(开关元件V1a、V1b各与其输入连接着的驱动电路K1a、K1b的组合)，和二个低电位侧单元(开关元件V2a、V2b各与其输入连接着的驱动电路K2a、K2b的组合)。开关元件V1a、V1b、V2a和V2b的发射极和集电极各并联有续流二极管D1a、D1b、D2a和D2b；但不限定于此，也可以是并联或/和串联适当的电阻、电容、电感和半导体器件或其它压敏元件组成的保护电路。上述开关元件可以使用包含4个或2个IGBT的模块，或者分立的IGBT元件；也可以使用除了IGBT之外的功率元件，例如功率型MOSFET、GTR(BJT)和GTO等。此外，也可以是上述所有单元加上保护电路封装一体的集成功率模块，如IPM等。
逆变电路13为双半波4单元，每二个单元为一组，在控制机构15的控制下，把直流电源调制为有一个公共端、时滞等于1/6周期和振幅相同的二相电源：开关元件V1a、V2a组成一组双半波逆变电路，形成公共端C至输出端子A的电压
uCA＝Umsinωt；开关元件V1b、V2b组成另一组双半波逆变电路，形成公共端C至输出端子B的电压
uCB＝Umsin(ωt+π/3)。结果，输出端子A和B及公共端C依端子的顺序输出三相对称电压：
uAB＝Umsin(ωt+2π/3)；
uBC＝Umsin(ωt-2π/3)；
uCA＝Umsinωt。
关于变频调制的方式，本实施例为现有技术的电压型脉宽调制(PWM、SPWM等)方式，但也可以为电流型或/和脉幅调制等方式；以及为了有更优良的调速性能，还可以是进行变频调制的同时进行电压调制。本实施例对传统系统使用的这些现有技术的改变主要是：
a)传统系统为三相调制，本实施例为二相调制；
b)传统系统相间时滞调制为1/3周期，本实施例相间时滞调制为1/6周期。
控制机构15含有PWM输出机构，并在微计算机内构成，按照洗衣机运转特性所需的固有设定和动态调整的要求，除控制逆变电路13输出的二相电源外，还控制其频率、电压和波形。微计算机内部和外围会设有为本实施例电路保护、控制和电磁兼容所需的外围电路和元件。此外，微计算机还会包括本实施例的洗衣机进行洗涤、漂洗和脱水等程序和对相关的传感和控制功能的处理。这些均属于传统系统已使用的现有技术。
本实施例电动机7可以就是现有技术已使用的三相交流异步电动机。但不限定于此，也可以是其它的三相电动机，例如磁阻电动机，磁滞电动机和逆变型无刷直流电动机中的永磁同步电动机等。
这样，本实用新型就达到了使用变频技术改进洗衣机，但简化现有技术传统变频系统的结构，因而降低成本和提高可靠性的目的。
Claims (2)
1. 一种变频三相驱动的洗衣机，包括把来自电网的电源转换成变频电源，驱动三相电动机的结构；其特征是，所述结构包括：——直流电源(13)；——时滞1/6周期和振幅相同的二相逆变电路(14)，连接在所述直流电源(13)的输出端，并且具有二个相输出端(A，B)和一个二相输出的公共端(C)；——三相电动机(7)，连接在所述二相逆变电路(14)的输出端：电动机(7)的二个相端子连接所述逆变电路(14)二个相输出端(A，B)，电动机(7)的第3个相端子连接所述逆变电路(14)的二相输出的公共端(C)。
2.根据权利要求1所述变频三相驱动的洗衣机，其特征是，所述直流电源(13)包括：——交流电源(11)；——整流滤波电路(12)，为一组正半波整流滤波电路和一组负半波整流滤波电路，其输入端连接在所述交流电源(11)的输出端，其输出端与交流电源(11)有一公共端(C)；并且，所述逆变电路(14)为双半波4单元，每二个单元为一组，二组各引出一个相输出端(A，B)和一个二相输出的公共端(C)。
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| CN100440721C (zh) * | 2005-12-20 | 2008-12-03 | 江门市洗衣机厂 | 一种变频交流调速驱动的洗衣机 |
| CN1447518B (zh) * | 2003-04-04 | 2010-05-12 | 金羚电器有限公司 | 单相供电的小功率电动机电子驱动系统 |
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