單相交流電機的起動控制電路、壓縮機系統以及製冷設備的製作方法
2023-09-15 23:25:45
本發明涉及電機控制技術領域，特別涉及一種單相交流電機的起動控制電路、一種壓縮機系統以及一種製冷設備。
背景技術：
目前，大部分製冷設備中的定速壓縮機匹配使用的是普通效率起動器，在定速壓縮機運行時，起動器內部的ptc(positivetemperaturecoefficient，正溫度係數)熱敏電阻一直處於通電狀態，功耗一般為2-3w，而這一部分功耗將直接影響製冷設備例如電冰箱的耗電量和能效等級，日積月累也會造成能源的大量浪費，使得製冷設備不夠節能環保。
因此，需要對電機起動器的功耗問題進行改善。
技術實現要素：
本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種單相交流電機的起動控制電路，能夠基本做到電機起動後起動器無功耗，避免能源浪費。
本發明的第二個目的在於提出一種壓縮機系統。
本發明的第三個目的在於提出一種製冷設備。
為達到上述目的，本發明第一方面實施例提出了一種單相交流電機的起動控制電路，其中，所述單相交流電機包括主繞組和副繞組，所述主繞組的第一端與所述副繞組的第一端相連後連接到交流電源的第一端，所述主繞組的第二端與所述副繞組的第二端之間連接有運行電容，所述主繞組的第二端連接到所述交流電源的第二端，所述起動控制電路包括：電機起動迴路，所述電機起動迴路包括ptc電阻和可控開關，所述ptc電阻的一端與所述副繞組的第二端相連，所述可控開關的第一端與所述ptc電阻的另一端相連，所述可控開關的第二端與所述交流電源的第二端相連；觸發電路，所述觸發電路的第一端與所述可控開關的控制端相連，所述觸發電路的第二端分別與所述可控開關的第二端和所述交流電源的第二端相連，所述觸發電路用以控制所述可控開關導通或關斷；控制電路，所述控制電路的第一端分別與所述ptc電阻的另一端和所述可控開關的第一端相連，所述控制電路的第二端與所述觸發電路的第三端相連，所述控制電路在所述單相交流電機起動時控制所述觸發電路輸出觸發信號至所述可控開關以觸發所述可控開關導通，所述電機起動迴路導通以對所述單相交流電機進行起動，並在所述單相交流電機完成起動後所述控制電路通過控制所述觸發電路停止輸出所述觸發信號以使所述可控開關關斷，所述電機起動迴路斷開。
根據本發明實施例提出的單相交流電機的起動控制電路，在單相交流電機起動時通過控制觸發電路輸出觸發信號至可控開關以觸發可控開關導通，使得電機起動迴路導通，實現對單相交流電機進行起動，並在單相交流電機完成起動後控制電路通過控制觸發電路停止輸出觸發信號以使可控開關關斷，從而電機起動迴路斷開，這樣在電機起動後通過電機起動迴路的斷開，基本做到ptc電阻無功耗，從而避免電機起動迴路在電機運行時產生功耗而造成的能源浪費，降低了耗電量，提高了能效等級，節能環保。
另外，根據本發明上述實施例提出的單相交流電機的起動控制電路，還可以具有如下附加的技術特徵：
根據本發明的一個實施例，所述可控開關可為雙向可控矽。
根據本發明的一個實施例，所述控制電路包括：整流橋，所述整流橋的第一交流端作為所述控制電路的第一端，所述整流橋的第二交流端作為所述控制電路的第二端；第一電阻，所述第一電阻的一端與所述整流橋的第一直流端相連；第二電阻，所述第二電阻的一端與所述整流橋的第一直流端相連；第三電阻，所述第三電阻的一端與所述第一電阻的另一端相連，所述第三電阻的另一端與所述整流橋的第二直流端相連；第一電容，所述第一電容的一端分別與所述第一電阻的另一端和所述第三電阻的一端相連；第四電阻，所述第四電阻的一端與所述第一電容的另一端相連，所述第四電阻的另一端與所述整流橋的第二直流端相連；第一三極體，所述第一三極體的基極分別與所述第一電容的另一端和所述第四電阻的一端相連，所述第一三極體的發射極與所述整流橋的第二輸出端相連；第一穩壓二極體，所述第一穩壓二極體的陽極與所述第一三極體的集電極相連，所述第一穩壓二極體的陰極與所述第二電阻的另一端相連。
根據本發明的一個實施例，所述控制電路還包括：第二穩壓二極體，所述第二穩壓二極體的陽極與所述整流橋的第二直流端相連，所述第二穩壓二極體的陰極與所述第一電阻的另一端相連。
根據本發明的一個實施例，所述第一三極體可為npn三極體。
根據本發明的一個實施例，所述觸發電路可包括：觸發二極體，所述觸發二極體的第一端作為所述觸發電路的第一端，所述觸發二極體的第二端作為所述觸發電路的第三端；第五電阻，所述第五電阻的一端與所述觸發二極體的第一端相連，所述第五電阻的另一端作為所述觸發電路的第二端；第二電容，所述第二電容的一端與所述第五電阻的另一端相連，所述第二電容的另一端與所述觸發二極體的第二端相連；第六電阻，所述第六電阻與所述第二電容並聯連接。
根據本發明的一個實施例，所述觸發二極體可為雙向觸發二極體。
為達到上述目的，本發明第二方面實施例提出了一種壓縮機系統，其包括上述的單相交流電機的起動控制電路。
根據本發明實施例提出的壓縮機系統，通過上述起動控制電路，使得電機起動完成後斷開電機起動迴路，這樣在電機起動後通過電機起動迴路的斷開，基本做到ptc電阻無功耗，從而避免電機起動迴路在電機運行時產生功耗而造成的能源浪費，降低了耗電量，提高了能效等級，節能環保。
為達到上述目的，本發明第三方面實施例提出了一種製冷設備，其包括上述壓縮機系統。
根據本發明實施例的製冷設備，能夠在壓縮機系統中的電機起動完成後斷開電機起動迴路，這樣在電機起動後通過電機起動迴路的斷開，基本做到ptc電阻無功耗，從而避免電機起動迴路在電機運行時產生功耗而造成的能源浪費，降低了耗電量，提高了能效等級，節能環保。
其中，所述製冷設備可為冷藏冷凍冰箱。
附圖說明
圖1為根據本發明實施例的單相交流電機的起動控制電路的方框示意圖；
圖2為根據本發明一個實施例的單相交流電機的起動控制電路的電路示意圖；
圖3為根據本發明實施例的壓縮機系統的方框示意圖；
圖4為根據本發明實施例的製冷設備的方框示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
下面結合附圖來描述本發明實施例提出的單相交流電機的起動控制電路、壓縮機系統和製冷設備。
圖1為根據本發明實施例的單相交流電機的起動控制電路的方框示意圖。圖2為根據本發明一個實施例的單相交流電機的起動控制電路的電路示意圖。
結合圖1和圖2所示，單相交流電機11包括主繞組l1和副繞組l2，主繞組l1的第一端與副繞組l2的第一端相連後連接到交流電源ac的第一端，主繞組l1的第二端與副繞組l2的第二端之間連接有運行電容rc，主繞組l1的第二端連接到交流電源ac的第二端。
其中，根據本發明的一個實施例，如圖2所示，主繞組l1的第一端與副繞組l2的第一端之間具有第一節點j1，第一節點j1通過過載保護器olp連接到交流電源ac的第一端。
並且，如圖1和圖2所示，本發明實施例提出的一種單相交流電機的起動控制電路100包括：電機起動迴路10、觸發電路20和控制電路30。
其中，電機起動迴路10包括ptc電阻101和可控開關102，ptc電阻101的一端與副繞組l2的第二端相連，可控開關102的第一端與ptc電阻101的另一端相連，可控開關102的第二端與交流電源ac的第二端相連；觸發電路20的第一端與可控開關102的控制端相連，觸發電路20的第二端分別與可控開關102的第二端和交流電源ac的第二端相連，觸發電路20用以控制可控開關102導通或關斷；控制電路30的第一端分別與ptc電阻101的另一端和可控開關102的第一端相連，控制電路30的第二端與觸發電路20的第三端相連，控制電路30在單相交流電機11起動時控制觸發電路20輸出觸發信號至可控開關102以觸發可控開關102導通，電機起動迴路10導通以對單相交流電機11進行起動，並在單相交流電機11完成起動後控制電路30通過控制觸發電路20停止輸出觸發信號以使可控開關102關斷，電機起動迴路10斷開，這樣在單相交流電機完成起動後進入運行階段，電機起動迴路10是斷開的，ptc電阻基本無功耗，從而可以降低電機運行時的功耗，降低耗電量，避免能源浪費。
根據本發明的一個實施例，如圖2所示，可控開關102可為雙向可控矽tr1，並且在控制極g接收到觸發電路20輸出的觸發信號時雙向可控矽tr1導通。
其中，需要說明的是，單相交流電機11起動過程中，需要副繞組l2(即起動繞組)導通，以使通過主繞組l1與副繞組l2的電流產生相位差，從而產生旋轉磁場來進行電機起動。
具體而言，控制電路30在單相交流電機11起動時控制觸發電路20輸出觸發信號至可控開關102，以使可控開關102導通，進而交流電源ac、副繞組l2、ptc電阻101、可控開關102形成迴路，對單相交流電機11進行起動。在單相交流電機11完成起動後，控制電路30控制觸發電路20停止輸出觸發信號，以使可控開關102斷開，使得電機起動迴路10斷開，這樣ptc電阻基本無功耗，從而可以降低電機運行時的功耗，降低耗電量，避免能源浪費。
根據本發明的一個實施例，如圖2所示，控制電路包括：整流橋db1、第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、第一電容c1、第四電阻r4、第一三極體t1和第一穩壓二極體dz1。
其中，整流橋db1的第一交流端作為控制電路30的第一端，整流橋db1的第二交流端作為控制電路30的第二端；第一電阻r1的一端與整流橋db1的第一直流端相連；第二電阻r2的一端與整流橋db1的第一直流端相連；第三電阻r3的一端與第一電阻r1的另一端相連，第三電阻r3的另一端與整流橋db1的第二直流端相連；第一電容c1的一端分別與第一電阻r1的另一端和第三電阻r3的一端相連；第四電阻r4的一端與第一電容c1的另一端相連，第四電阻r4的另一端與整流橋db1的第二直流端相連；第一三極體t1的基極分別與第一電容c1的另一端和第四電阻r4的一端相連，第一三極體t1的發射極與整流橋db1的第二輸出端相連；第一穩壓二極體dz1的陽極與第一三極體t1的集電極相連，第一穩壓二極體dz1的陰極與第二電阻r2的另一端相連。
具體而言，在單相交流電機11起動時，控制電路30通過整流橋db1將交流電整流成單向脈動直流電，通過第一電阻r1對第一電容c1進行充電，在一個交流半波周期內，隨著整流橋db1的直流端電壓逐漸升高，第一穩壓二極體dz1兩端的電壓也隨著升高，直至第一穩壓二極體dz1反向擊穿，隨即觸發第一三極體t1導通，此時，控制電路30的等效電阻減小，隨著整流橋db1的直流端電壓繼續升高，第一三極體t1的集射電流ice變大，從而觸發電路20能夠輸出觸發信號至可控開關102，觸發可控開關102導通，進而電機起動迴路10導通，以對單相交流電機11進行起動。在單相交流電機11完成起動後，第一電容c1充電完成時，第一電容c1的兩端電壓穩定，從而第一三極體t1截止，這時控制電路30的等效電阻增大，觸發電路20的分壓減小使得觸發二極體d1不能觸發導通，觸發電路20停止輸出觸發信號，可控開關102完全關斷，使得ptc電阻上基本無維持電流通過，實現了電機運行時無功耗的目的。
其中，可以通過調節第一電容c1的充電時間，來控制可控開關102的關斷時間，即可以保證單相交流電機11有可靠起動的時間。
在本發明的一個具體實施例中，如圖2所示，控制電路30還包括第二穩壓二極體dz2，第二穩壓二極體dz2的陽極與整流橋db1的第二直流端相連，第二穩壓二極體dz2的陰極與第一電阻r1的另一端相連。也就是說，在控制電路30中設置第二穩壓二極體dz2與第三電阻r3反向並聯。
在本發明的一個實施例中，如圖2所示，第一三極體可為npn三極體。
根據本發明的一個實施例，如圖2所示，觸發電路20包括：觸發二極體d1、第五電阻r5、第二電容c2和第六電阻r6。
其中，觸發二極體d1的第一端作為觸發電路20的第一端，觸發二極體d1的第二端作為觸發電路20的第三端；第五電阻r5的一端與觸發二極體d1的第一端相連，第五電阻r5的另一端作為觸發電路20的第二端；第二電容c2的一端與第五電阻r5的另一端相連，第二電容c2的另一端與觸發二極體d1的第二端相連；第六電阻r6與第二電容c2並聯連接。
具體地，如圖2所示，觸發二極體d1可為雙向觸發二極體。
綜上所述，根據本發明實施例提出的單相交流電機的起動控制電路，在單相交流電機起動時通過控制觸發電路輸出觸發信號至可控開關以觸發可控開關導通，使得電機起動迴路導通，實現對單相交流電機進行起動，並在單相交流電機完成起動後控制電路通過控制觸發電路停止輸出觸發信號以使可控開關關斷，從而電機起動迴路斷開，這樣在電機起動後通過電機起動迴路的斷開，基本做到ptc電阻無功耗，從而避免電機起動迴路在電機運行時產生功耗而造成的能源浪費，降低了耗電量，提高了能效等級，節能環保。
如圖3所示，本發明實施例還提出了一種壓縮機系統200，其包括上述單相交流電機的起動控制電路100。
根據本發明實施例提出的壓縮機系統，通過上述起動控制電路，使得電機起動完成後斷開電機起動迴路，這樣在電機起動後通過電機起動迴路的斷開，基本做到ptc電阻無功耗，從而避免電機起動迴路在電機運行時產生功耗而造成的能源浪費，降低了耗電量，提高了能效等級，節能環保。
如圖4所示，本發明實施例還提出了一種製冷設備300，其包括上述壓縮機系統200。
根據本發明實施例的製冷設備，能夠在壓縮機系統中的電機起動完成後斷開電機起動迴路，這樣在電機起動後通過電機起動迴路的斷開，基本做到ptc電阻無功耗，從而避免電機起動迴路在電機運行時產生功耗而造成的能源浪費，降低了耗電量，提高了能效等級，節能環保。
在本發明實施例中，製冷設備可以為冷藏冷凍冰箱。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。