直流變頻電風扇的製作方法

2023-05-10 17:21:16

專利名稱：直流變頻電風扇的製作方法
技術領域：
本發明涉及電風扇的調速領域，尤其涉及一種直流變頻電風扇。
背景技術：
目前家用電風扇普遍採用單相交流異步電機，通常有以下幾種調速方式其一是電抗器調速，通過降低電機輸入電壓，實現調速目的。這種方式通過降低風 扇電機的輸入電壓進行調速的，由於降低的電壓消耗在電抗器上，功耗較大不節能。其二是抽頭調速，通過改變電機的運行繞組來改變電機轉速，實現調速目的。由於 抽頭調速通常採用三檔調速，速度不能連續調節調速範圍有限，舒適度差。其三是電子調速，通過調節電壓，實現調速目的。電子調速雖然速度可小範圍連續 調節，但由於利用可控矽調整交流電導通角來調節電壓，輸出的不是正弦波，產生較大諧波 幹擾，節能效果不明顯。

發明內容
有鑑於此，本發明提供一種直流變頻電風扇，可以實現大幅度節能、提高舒適度之 目的。為解決以上技術問題，本發明的技術方案是，一種直流變頻電風扇，其電機(5)為 三相電機；市電接入端與所述電機(5)之間依次設置有用於將交流電轉換為直流電的整 流電路(1)、用於實現直流電的濾波平滑及儲能作用的濾波電路(3)、以及用於完成直流電 向交流電轉換而實現調頻調壓的逆變電路(4)，其中，該逆變器(4)還連接微處理器電路 (6)的驅動信號端。較優地，所述微處理器電路(6)為單片機或專用集成晶片。較優地，所述微處理器電路(6)由數位訊號處理器及外圍電路組成。較優地，所述逆變電路(4)包括功率模塊及驅動電路組成。
較優地，所述功率模塊為智能功率模塊。較優地，所述功率模塊由多個半導體功率器件組成。較優地，所述半導體功率器件為MOSFET或IGBT。較優地，還包括功率因素校正電路(2)，設置於所述整流電路(1)與所述濾波電路 (3)之間，並連接所述微處理器電路(6)的功率因素校正端。較優地，還包括人機接口電路(7)，連接所述微處理器電路(6)的輸入端。較優地，所述電機(5)為三相永磁同步電機或三相直流無刷電機。與現有技術相比，本發明採用三相電機，同時運用變頻調速技術，可實現最大化的 節能效果。電風扇運行時，轉速越低，能耗越少；且轉速連續可調，提高舒適度。特別地，採 用三相永磁電機時，同樣風量或轉速僅需更低功率的電機即可實現，節能效果更為明顯。


圖1是本發明直流變頻電風扇一較優實施例的組成圖；圖2是圖1中逆變電路與微處理器電路的一個實例。
具體實施例方式本發明可解決現有電風扇的技術缺點，其通過應用微電腦和功率半導體技術，可 實現大幅度節能、並提高舒適度之目的。它的基本構思是，將變頻器技術應用在電風扇上； 並且，為達到更好的節能效果，而將電機更換為三相電機。這種風扇優選為永磁電機變頻電風扇，其電機可為三相永磁同步電機、三相直流 無刷電機等，俗稱為直流變頻電風扇。為更進一步理解本發明的基本原理及結構，下面結合附圖和實施例對本發明進行 描述。參見圖1，示出本發明直流變頻電風扇一較優實施例的組成，包括整流電路1、功 率因數校正電路(PFC) 2、濾波電路3、逆變電路4、微處理器電路6、人機接口電路7等部分， 其中整流電路1、濾波電路3、逆變電路4依次設置在市電接入端與電機5之間；功率因數 校正電路2設置於整流電路1與濾波電路3之間；微處理器電路6的驅動信號端，連接逆變 電路4、功率因素校正端連接功率因素校正電路2、輸入端連接人機接口電路7，以便分別與 其進行相關數據交互。以下對各部分電路的組成及功能進行簡要說明。整流電路1由整流二極體或橋堆組成，包括必要幹擾濾除電路，其主要功能是把 交流電轉換為直流。功率因數校正電路2為可選部件，由功率半導體及控制晶片組成，作用是使輸入 電流接近正弦波，減少電網諧波含量，實現提高功率因數的目的。濾波電路3主要由電解電容等元件組成，完成直流電的濾波平滑以及儲能作用。逆變電路4由功率半導體及驅動電路組成，可以是單個的功率器件如 MOSFET (MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor，即金屬氧化物半導體場效 應管)、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，即絕緣柵雙極型電晶體)等與驅動芯 片組成，也可以是智能功率模塊。該逆變電路4的主要功能是，完成直流電向三相交流電的 轉換，實現調頻調壓目的。微處理器電路6由單片機或專用集成晶片，或由數位訊號處理器及外圍電路組 成，根據人機接口電路7發來的命令，發出對應的指令信號，控制功率因數校正電路2和逆 變電路4工作，並根據電路反饋信息，進行必要的電路保護和故障處理。人機接口電路7主要由控制開關、按鍵、遙控器以及顯示電路組成，人通過按鍵或 遙控器對風扇進行控制操作，顯示電路顯示風扇工作狀態及故障信息。 由於現有電風扇電機普遍採用單相交流異步電機，其本身比三相電機效率低能耗 高、噪音大，所以不管採用哪種調速方法，節能效果都不明顯。而本發明中採用三相電機，同 時運用變頻調速技術，可實現最大化的節能效果其轉速越低，能耗越少，並且轉速連續可 調。而如果電機採用三相永磁電機，則同樣風量或轉速，僅需更低功率的電機即可實現，節 能效果更為明顯。
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需說明的是，本發明中最重要的部分是逆變電路4和微處理器電路6，這兩個部分 相互配合，最終完成風扇電機的變頻調速目的，以下以一電路實例進行說明。參見圖2，為逆變電路與微處理器電路的實例，其工作方式為市電經過整流電路 1變為直流電，通過電解電容濾波後，接入逆變電路4的直流電源41的兩端。而微處理器電 路6的微處理器(MCU/DSP) 61根據人機接口電路的設定信號，對風扇電機5進行控制。開機時，微處理器61根據設定的風速產生相應的6路脈衝寬度調製信號，即驅動 信號PWMl PWM6 ；通過功率管驅動晶片42驅動6個功率管(M0SFET或IGBT) Sl S6 ；這 些功率管的交替導通和關斷，產生三相調製波形，輸出電壓可調、頻率可變的三相交流電， 輸出給風扇電機5的U、V、W接線端，從而實現風扇的無級變頻調速。本發明應用微電腦控制技術、電力半導體技術，屬於自動化控制技術領域，其關鍵點 是變頻調速技術和三相電機在風扇中的應用，而節能是其最為突出的特點。該直流變頻風扇的 電機為三相電機，具體可以是三相永磁同步電機、三相直流無刷電機等，它們的節能效果較好。此外，根據實際使用情況，還可以給電機安裝位置傳感器，如霍爾傳感器、光電編 碼器等，其目的是方便檢測電機的轉子位置信息，以便更好地調節電機的轉速。本發明可以作為電風扇的一個部件安裝在其上使用，也可以單獨做成一個產品與 電風扇配合使用，可廣泛扇適用於家用電風扇、工業用電風扇等。以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，上述優選實施方式不應視為對 本發明的限制，本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。對於本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本發明的精神和範圍內，還可以做出若干改進和潤飾，這些改 進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
一種直流變頻電風扇，其特徵在於，所述直流變頻電風扇的電機(5)為三相電機；市電接入端與所述電機(5)之間依次設置有用於將交流電轉換為直流電的整流電路(1)、用於實現直流電的濾波平滑及儲能作用的濾波電路(3)、以及用於完成直流電向交流電轉換而實現調頻調壓的逆變電路(4)，其中，該逆變器(4)還連接微處理器電路(6)的驅動信號端。
2.如權利要求1所述的直流變頻電風扇，其特徵在於，所述微處理器電路(6)為單片機 或專用集成晶片。
3.如權利要求1所述的直流變頻電風扇，其特徵在於，所述微處理器電路(6)由數字信 號處理器及外圍電路組成。
4.如權利要求1所述的直流變頻電風扇，其特徵在於，所述逆變電路(4)包括功率模塊 及驅動電路組成。
5.如權利要求4所述的直流變頻電風扇，其特徵在於，所述功率模塊為智能功率模塊。
6.如權利要求4所述的直流變頻電風扇，其特徵在於，所述功率模塊由多個半導體功 率器件組成。
7.如權利要求6所述的直流變頻電風扇，其特徵在於，所述半導體功率器件為MOSFET 或 IGBT。
8.如權利要求1所述的直流變頻電風扇，其特徵在於，還包括功率因素校正電路(2)， 設置於所述整流電路(1)與所述濾波電路(3)之間，並連接所述微處理器電路(6)的功率 因素校正端。
9.如權利要求1所述的直流變頻電風扇，其特徵在於，還包括人機接口電路(7)，連接 所述微處理器電路(6)的輸入端。
10.如權利要求1 9任一項所述的直流變頻電風扇，其特徵在於，所述電機(5)為三 相永磁同步電機或三相直流無刷電機。
全文摘要
本發明公開一種直流變頻電風扇，其電機(5)為三相電機；市電接入端與所述電機(5)之間依次設置有用於將交流電轉換為直流電的整流電路(1)、用於實現直流電的濾波平滑及儲能作用的濾波電路(3)、以及用於完成直流電向交流電轉換而實現調頻調壓的逆變電路(4)，其中，該逆變器(4)還連接微處理器電路(6)的驅動信號端。該直流變頻電風扇可大幅度節能，並提高舒適度。
文檔編號H02P6/08GK101892998SQ20101025148
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月6日 優先權日2010年8月6日
發明者彭達洲, 李步雲, 楊衛洲, 林建芬 申請人:廣州遨控電子科技有限公司