[实用新型]电子换向无刷直流单相风机电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风机电路，更具体说，它涉及一种电子换向无刷直流单相风机电路。

背景技术

无刷直流电机是相对于传统的有刷直流电机而言。传统的有刷直流电机，其运行需要机械换向，通常是依靠电刷。电刷换向时，由于电刷和转子之间的机械摩擦，会减少电刷寿命，并且可能会产生电火花。无刷直流电机的出现就是为了弥补机械换向的不足，使用半导体开关器件代替机械换向器，并在控制器的作用下完成电机的换向。

无刷直流电机由绕线的定子、永磁的转子和控制板组成。目前定子绕线方式多采用三相对称星形接法，类似与三相异步电机。转子使用永磁的钕铁硼或铁氧体等磁性材料，转子转动时会在定子内产生交变的感应电动势。为了检测转子的位置，在电机里会安装霍尔位置传感器。控制板由半导体开关器件和集成电路构成。无刷直流电机的一个不足是，必须要增加电子控制器才能运转。无刷直流电机的控制器，需要根据转子的位置，来控制开关器件，完成电机的换向。同时，通过调节电机两端的输入电压，实现调速。因此，控制器的设计是否可靠合理，直接关系到整机的性能和可靠性。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构合理，简单可靠的电子换向无刷直流单相风机电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。这种电子换向无刷直流单相风机电路，包括用于给电机和开关电源供电的交流整流电路、用于产生低压电源供给控制器和外围器件的开关电源电路、用于控制电机电流交变的逆变换向电路、用于提供当前转子的位置信息的转子位置传感器电路、用于电机绕组电流反馈的电流采样电路和用于完成电机的换向、电流的调节的控制器。

作为优选：所述交流整流电路由电磁滤波器、桥式整流器和电容滤波器组成。

作为优选：所述转子位置传感器电路由安装在永磁转子处的霍尔位置传感器组成，霍尔位置传感器信号端接至控制器的I/O口。

作为优选：所述电流采样电路由用于检测电机定子绕组电流的采样电阻信号接入到控制器的A/D口，通过控制器的A/D转换器将模拟电压信号转换成数字信号。

作为优选：所述逆变换向电路包括由四个半导体功率开关器件V1、V2、V3、V4构成的H桥电路；功率开关器件由N沟道MOSFET构成，并且集成反向续流二极管；每一个桥臂的上管连接到整流滤波后的直流电源，桥臂的下管经采样电阻接地；电机绕组的两根线分别接到两个桥臂的中间。

作为优选：所述控制器的I/O口通过驱动电路分别连接四个开关器件V1、V2、V3、V4；当控制器I/O口输出导通电平，通过驱动电路将连接的开关器件置于开通状态；当控制器I/O口输出关断电平，通过驱动电路将连接的开关器件置于关断状态。

本实用新型的有益效果是：由于采用电子开关器件，电机换向过程中没有任何机械运动，换向安静、可靠。由于使用了永磁转子，因此，普通直流电机的励磁绕组将不再需要，减小了损耗。相对于传统电机，无刷直流电机具有高效率、低噪音、长寿命和调速范围广等优点，尤其是没有了机械换向后，不会产生电火花，可适用在有防爆要求的场合。通过对电流信号的采样，控制器将实际电流跟期望的电流值进行对比，进而可以决定下一个周期上管导通的时间比，用以确定是否需要增加或者减小对电机的激励。这样的好处是，可以得到平滑的输出转矩和增加开关管工作的可靠性。控制器通过合理的算法，可以调节换向的时间点与霍尔信号跳变的时间关系，提前切换到另外一对角线上的开关管导通，使得在发生霍尔跳变时，绕组电流得到大幅减小。整个电路和控制，简单可靠，提高了整机的性能和可靠性。

附图说明

图1为整流滤波降压电路原理图；

图2为控制器驱动控制逆变换向电路原理图；

图3为逆变换向电路工作原理图；

图4为霍尔位置信号与电机电流的对应关系图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述。虽然本实用新型将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本实用新型限制在所述实施例中。相反，本实用新型将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本实用新型的范围内的替换物、改进型和等同物。

参考图1，交流市电经过EMC电磁滤波后，经二极管桥式整流和电容滤波，得到直流电源。该直流电源电压为市电有效值的1.4倍，即在220V供电中，该电压为310V。在控制器和外围电路中，供电通常都是低压。因此需要将整流后的低压进行降压处理。开关电源就实现了从高压到低压的转换。

继续参考图2，所述为信号检测和半导体开关器件控制电路。