一種直流電輸入的單相異步風機無級調速控制系統的製作方法

2023-12-12 06:40:42 1

本實用新型涉及電機調速技術領域，尤其涉及了一種直流電輸入的單相異步風機無級調速控制系統。

背景技術：

單相異步風機用單相異步電動機進行調速。單相異步電動機,因其具有結構簡單、價格低廉、堅固耐用、維護量少及可用於惡劣環境等優點,已得到了極其廣泛的應用。但由於其平滑調速比較困難,且存在起動轉矩小、起動電流大等缺點,單相異步電動機調速的應用與研究相對落後於三相交流電動機。

單相異步電動機有單相電容運轉式、單相電容起動式、單相雙值電容起動式、單相罩極式等。也可以分為帶離心起動開關的單相電動機和不帶離心開關的單相電動機。單相異步電動機大都為1.5kW以下的小功率電動機或者微特電動機,功率雖然小,但在市場上的佔有量卻很大,因此研究與發展其調速方式具有現實意義。現有的調速方式有變極調速，調壓調速，變頻調速等方式，但是都或多或少的存在問題，如調速範圍窄，調速不能很好貼合異步電動機特性曲線，啟動電容受到衝擊容易燒毀等等。

技術實現要素：

本實用新型針對現有技術中調速範圍窄，調速不能很好貼合特性曲線，啟動電容受到衝擊容易燒毀的缺點，提供了一種直流電輸入的單相異步風機無級調速控制系統。

本實用新型解決了調速範圍窄，調速不能很好貼合特性曲線，啟動電容受到衝擊容易燒毀問題，本設計方案利用了三相全橋電路代替啟動電容，同時異步風機不安裝啟動電容。主控電路中包含編寫好的軟體，能控制三相全橋電路的調製過程，從而達到控制風機轉速的目的。

為了解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術方案得以解決：

一種直流電輸入的單相異步風機無級調速控制系統，包括開環控制系統和閉環控制系統；開環控制系統包括電源電路、主控電路、接口電路、三相全橋電路和單相異步風機；接口電路與主控電路相連接，將處理過的信號傳遞給主控電路；三相全橋電路串聯在主控電路和異步風機之間；主控電路採用V/F控制，驅動三相全橋電路調製出兩路相差90電角度的正弦信號來實現單相異步風機的無極運轉調速。

作為優選，在開環控制系統基礎上增設反饋電路形成閉環控制系統；反饋電路採集異步風機運行數據傳遞給主控電路，再由主控電路將處理後的數據通過接口電路輸出。閉環控制能夠使調速過程更加精準，並且能夠抑制外部因素對風機轉速的幹擾。

作為優選，異步風機不安裝啟動電容。三相全橋電路代替了啟動電容的作用，異步風機不用安裝啟動電容。

作為優選，主控電路向三相全橋電路輸出PWM信號。PWM具有很強的抗噪性，且其電路有節約空間、比較經濟等特點。模擬控制電路有以下缺陷:模擬電路容易隨時間漂移，會產生一些不必要的熱損耗，以及對噪聲敏感等。而在用了PWM技術後，避免了以上的缺陷，實現了用數字方式來控制模擬信號，可以大幅度降低成本和功耗。

作為優選，三相全橋電路是MOSFET或IGBT及其驅動部分組成的電路或是集成IPM模塊。MOSFET驅動功率很小，開關速度快。IGBT驅動功率小而飽和壓降低。IPM不僅把功率開關器件和驅動電路集成在一起。而且還內部集成有過電壓，過電流和過熱等故障檢測電路，並可將檢測信號送到CPU。

本實用新型由於採用了以上技術方案，具有顯著的技術效果：調速範圍更廣，運行時電磁噪音極低，電壓利用率提高，運行狀態更加匹配異單相異步電動機的特性，更加優化不同速度段的工作效率。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1開環系統的電路示意圖。

圖2是本實用新型實施例1閉環系統的電路示意圖。

圖3是本實用新型實施例1開環系統流程圖。

圖4是本實用新型實施例1閉環系統流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

實施例1

如圖1所示，一種直流電輸入的單相異步風機無級調速控制系統，包括開環控制系統和閉環控制系統；開環控制系統包括電源電路、主控電路、接口電路、三相全橋電路和單相異步風機；接口電路與主控電路相連接，將處理過的信號傳遞給主控電路；三相全橋電路串聯在主控電路和異步風機之間；主控電路採用V/F控制，驅動三相全橋電路調製出兩路相差90電角度的正弦信號來實現單相異步風機的無極運轉調速。

GND為高壓直流電源負輸入端，VSP為外部調速信號輸入端。VDC輸入高壓直流電，為三相全橋電路高壓電路供電。Vin輸入15V直流電為三相全橋電路中的控制電路供電。接口電路主要對VSP信號進行比例放大、濾波去耦等處理。電源電路的輸出為主控電路、接口電路、三相全橋電路的控制電路供電。主控電路中的MCU或其他控制晶片接收處理後的VSP信號，經分析後輸出PWM信號控制三相全橋電路輸出，使單相異步電機或風機正常運行並且隨著VSP信號的變化，形成無極調速。單相異步電機或風機，無需安裝啟動電容。

如圖2所示，閉環控制系統在開環控制系統基礎上增設反饋電路；反饋電路採集異步風機運行數據傳遞給主控電路，再由主控電路將處理後的數據通過接口電路輸出。反饋電路實時採集異步風機運行數據傳遞給主控電路，再由主控電路將處理後的數據通過接口電路FG端輸出。

如圖3所示，外部輸入調速信號到接口電路的VSP端，接口電路對接收到的信號進行處理後傳送給主控電路。主控電路中的MCU或其他控制晶片接收處理後的信號，經分析後輸出PWM信號驅動三相全橋電路，使單相異步電機或風機正常運行並且隨著外部調速信號信號的變化，形成無極調速。

如圖4所示，外部輸入調速信號到接口電路的VSP端，接口電路對接收到的信號進行處理後傳送給主控電路。主控電路中的MCU或其他控制晶片接收處理後的信號，經分析後輸出PWM信號驅動三相全橋電路，使單相異步電機或風機正常運行並且隨著外部調速信號信號的變化，形成無極調速。反饋電路實時採集異步風機運行狀態信號，並將其傳送給主控電路。主控電路對反饋的信息進行處理後，通過接口電路的FG端輸出。

總之，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型專利的涵蓋範圍。