[发明专利]一种驱动交流电机的无级调速电路

说明书

本发明公开了一种驱动交流电机的无级调速电路，在现有无级调速的基础上，通过增加一同步处理电路，根据市电得到与市电同步的的同步信号，使H桥电路对角线上的一组开关在市电的上半周期在脉宽调制信号控制下接通或断开，对角线上的另一组开关在市电的下半周期在脉宽调制信号控制下接通或断开。这样，通过同步信号控制对角线上的两组开关交替工作，驱动交流电机运转，同时，通过调整脉宽调制信号的占空比，对交流电机进行无级调速。这样以单向的直流脉动电压依据市电上下半周期同步进行交替驱动，其驱动电压包络为市电的包络即正弦波波形，更加符合交流电机的驱动特性，采用直流电压进行脉宽调制驱动存在的电机抖动和噪声问题。

技术领域

本发明属于交流电机控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种驱动交流电机的无级调速电路。

背景技术

现有技术中，驱动交流电机的无级调速电路分为两大类：

一类如图1所示，采用H桥电路：三极管Q1和三极管Q2组成第一组自举电路，三极管Q3和三件管Q4组成第二组自举电路，电机(线圈)的两输入端分别连接至三极管Q1和三极管Q2的公共端，以及三极管Q3和三极管Q4的公共端，三极管Q1、三极管Q4与三极管Q3、三极管Q2交替导通，从而驱动交流电机运转。这样控制导通的时间，可以对交流电机的运转速度进行调节。但是(1)、该方式需要储能电容提供能量，即需要大的储能电容对市电整流后的电压进行平滑，得到一个稳定的直流电压；(2)、并且由于是交替方向的直流电压驱动，电机线圈的两个输入端之间的电压变化大，特别是在电压断开时，由于电机线圈的电压为零，但是电机线圈电流无法突变为零，会产生很大的感应电压(反压)，这个电压会对三极管造成损坏的可能，另外部分电能会在短时间内转为动能造成电机抖动，亦会产生噪声。

另一类如图2所示的2016年12月07日公布、公布号为CN106208893A、名称为“电机的调速驱动电路和风扇电机”中，提出了一种交流电机的无级调速电路，包括：电机线圈402；交流信号发生器404，连接至电机线圈402，用于向电机线圈402提供交流信号(相当于交流电)；开关驱动模块406，与电机线圈402和交流信号发生器404串联连接，能够形成驱动回路；脉冲信号发生器408，设有第一组驱动接口和第二组驱动接口，第一组驱动接口连接至开关驱动模块406的驱动端；续流模块401，与电机线圈并联连接，续流模块401的驱动端连接至第二组驱动接口，其中，第一组驱动接口的驱动信号与第二驱动接口的驱动信号是互补的脉冲信号。通过该发明技术方案，降低了电机噪声和电路抖动，提升了电机可靠性。

该技术方案通过将电机线圈402分别串联至开关驱动模块406的回路和所述续流模块401的回路，由于第一组驱动接口的驱动信号PWM1(驱动PWM信号)与第二组驱动接口的驱动信号PWM2(续流PWM信号)是互补的脉冲信号，因此，开关驱动模块406的回路和所述续流模块401的回路也不同时进行工作，开关驱动模块406在获取第一组驱动接口的驱动信号PWM1时，将交流信号发生器的交流信号传输于电机线圈，驱动电机工作，此时，续流模块401不工作，在续流模块401获取第二组驱动接口的驱动信号时，开关驱动模块406停止工作，电机线圈402的电压为零，但是电流无法突变为零，需要续流模块401对电机线圈402进行续流，以降低浪涌电流等噪声出现的可能性，减少开关驱动模块406中的晶闸管被击穿的情况发生。也就是说，通过调节第一组驱动接口的驱动信号PWM1的占空比，可以调节电机的转速，通过互补的第二组驱动接口的驱动信号PWM2对续流模块401进行接通，从而对电机线圈402进行续流，降低了电机噪声和电路抖动，同时，降低了开关驱动模块中晶闸管(开关管)被击穿的情况。

然而，该调速电路中，互补的两路驱动信号PWM1、PWM2必须严格互补，否则会整个电路的短路或仍然存在开关驱动模块406中晶闸管(开关管)两端电压增加的情形，同时，由于续流模块放电时间随着转速调小而增加，这样会使得电机线圈中的电流变得不连续，也会出现抖动情况。此外，调速电路的控制较为复杂，成本也比较高，最关键是续流模块401与开关驱动模块406的地电位在调速电路上很难处理，干扰和同步都可能出现严重的相位差。