一種直流負載變功率調節的諧波抑制裝置的製作方法
2023-05-11 16:31:06 1
專利名稱：一種直流負載變功率調節的諧波抑制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及吸塵器及電動工具技術領域的功率控制器，尤其是一種直流負載變功率調節的諧波抑制裝置。
背景技術：
據申請人了解，當採用先進的國際標準對現有吸塵器及電動工具進行檢測時，普遍存在三次諧波超標問題，特別是功率超過1200W的吸塵器及電動工具。
檢索發現，為了抑制諧波，美國專利US5955794提出了一種連接於交流電源的負載輸出控制電路，該電路含有向負載提供交流電壓的輸出控制裝置，該輸出控制裝置包括根據所需負載功耗預設參考導通角的相位控制電路，連接到相位控制電路的操控電路，該操控電路可以在預設導通角參考值左右相應增大或減小、從而改變全波導通角，以降低由於輸出控制裝置導致的交流電壓諧波量。
此外，申請號為01217163.8的中國專利公開了一種吸塵器的功率控制裝置，包括單片機MCU1、單相交流電的每半周起始點檢測電路、中斷信號發生電路、雙向可控矽電路。據介紹，由於通過單相交流電的每半周起始點檢測電路可以檢測對交流電的每半波起始點並輸入單片機，因此單片機可以控制其口線輸出使雙向可控制矽避開80度到130度這一範圍的導通角，則產生的三次諧波很小，對電網的影響不大，並且也能夠控制電機的功率從小到大變化。
然而，以上現有技術均未從相關電路的直流特性角度解決抑制諧波的問題，對直流負載並不適用。上述的美國專利技術成本高；國內專利技術會引起負載電機有較大的震動，而且只有八級調速，低速時幹涉大。
發明內容
本發明要解決的技術問題是針對以上現有技術存在的缺點，提出一種充分利用相關電路直流特性有效抑制三次諧波的直流負載變功率調節的諧波抑制裝置。
本發明實現上述目的所採用的技術方案。本發明所述的這種直流負載變功率調節的諧波抑制裝置，主要包括單片機MCU，用於對功率控制模塊的α和β的導通角進行非對稱的控制；單相交流電的過零檢測電路，用於檢測交流電的每半波過零點並將檢測信號輸入單片機MCU；功率控制模塊，用於產生非對稱缺角全波整流波，控制負載電機；調速電路，用於獲得調速信號並輸入單片機MCU；直流電源，用於給整個電路供電。單片機MCU的中斷信號端INT0接單相交流電的過零檢測電路的輸出端，單片機MCU的中斷信號端INT1接調速電路的輸出端，單片機MCU的數據輸出口P0端接功率控制模塊的輸入控制端G，功率控制模塊的輸出端接負載電機。非對稱缺角全波整流波是由在1個周期內波形有兩個半波α、β組成，α、β同一極性並且α與β的導通角不相等，即脈寬不相等。
本發明所述調速電路是由RW、C4組成電位器調速電路。
本發明所述直流電源是由R1、R2、D1、DW1、C2、C3組成。
本發明所述單相交流電的過零檢測電路是由R3、R4組成。
本發明所述的功率控制模塊由雙向可控矽VT1，二極體D2、D3、D4、D5組成，單向交流電經雙向可控矽VT1通過單片機MCU對雙向可控矽VT1的控制端G進行導通角的控制，然後經由D2、D3、D4、D5組成的全橋整流電路，產生用於控制負載電機的非對稱缺角全波整流波。
本發明所述的功率控制模塊由單向可控矽VT2、VT3，二極體D6、D7、D8組成，單向交流電經VT2、VT3通過單片機MCU對VT2、VT3的控制端G進行導通角的控制，然後經由VT2、VT3、D6、D7、D8組成的半控全橋整流電路，產生用於控制負載電機的非對稱缺角全波整流波本發明有益的效果同極性的兩個半波α、β，在α與β的導通角不相等情況下，能有效抑制3次諧波的效果，通過對功率控制模塊的α和β的導通角進行非對稱的控制，來達到抑制3次諧波的目的。與國內專利技術相比，負載電機沒有較大的震動，能實現64級的調速，並且低速時抑制效果明顯；與美國的專利技術相比，性價比高。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1是本發明的電路原理框圖；
圖2是本發明的電路原理圖；圖3是實施例1的功率輸出控制電路模塊的展開電路圖；圖4是實施例2的功率輸出控制電路模塊的展開電路圖；圖5是非對稱缺角全波整流波的波形圖；圖6是非對稱缺角全波整流波的波形分解圖一；圖7是非對稱缺角全波整流波的波形分解圖二；圖8是α和β的導通角相同情況下的矢量圖；圖9是α和β的導通角不相同情況下的矢量圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述，實施例將幫助更好地理解本發明，但本發明並不僅僅局限於下述實施例。
實施例1本實施例的直流負載變功率調節的諧波抑制裝置如圖1、圖2所示，這種直流負載變功率調節的諧波抑制裝置，主要包括單片機MCU，用於對功率控制模塊AP-01中α和β的導通角進行非對稱的控制；單相交流電的過零檢測電路由R3、R4組成，用於檢測交流電的每半波過零點並將檢測信號輸入單片機MCU；功率控制模塊，用於產生非對稱缺角全波整流波，控制接吸塵器或電動工具的負載電機M；調速電路由RW、C4組成電位器調速電路，用於獲得調速信號並輸入單片機MCU；直流電源由R1、R2、D1、DW1、C2、C3組成，用於給整個電路供電。單片機MCU的中斷信號端INT0接單相交流電的過零檢測電路的輸出端，單片機MCU的中斷信號端INT1接調速電路的輸出端，單片機MCU的數據輸出口P0端接功率控制模塊AP-01的輸入控制端G，功率控制模塊AP-01的輸出端接負載電機M。非對稱缺角全波整流波是由在1個周期內波形有兩個半波α、β組成，α、β同一極性並且α與β的導通角不相等，即脈寬不相等。
本實施例的功率控制模塊如圖3所示，功率控制模塊由雙向可控矽VT1，二極體D2、D3、D4、D5組成，單向交流電經VT1通過MCU對VT1的控制端G進行導通角的控制，然後經由D2、D3、D4、D5組成的全橋整流電路，產生非對稱缺角全波整流波，控制吸塵器或電動工具的負載電機M。
工作原理
一、波形命名非對稱缺角全波整流波。
二、波形說明(如圖5所示)1、在1個周期內波形有兩個半波α、β組成，並且α與β的導通角不相等，即脈寬不相等。
2、兩個波形為同一極性。
三、直流負載變功率調節的諧波抑制方案的原理1、圖5可以等效成圖6、圖7的疊加，圖5作用效果等效於圖6、圖7分別作用的疊加。
2、圖6的作用用傅立葉展開f(t)=A0+K=1AkmSin(Kt+k)]]>Ψk與α線性相關，Ψk等效於α。
圖7的作用用傅立葉展開f,(t)=A0+K=1AkmSin(Kt+k)]]>Ψk與β線性相關，Ψk等效於β。
如果α＝π+β即α與β的導通角相等，則 =A0+K=1AkmSin(Kt+)+A0+K=1AkmSin(Kt+)]]>=A0+K=1AkmSin(Kt++)+A0+K=1AkmSin(Kt+)]]>=2(A0+K=1AkmSin(Kt+))]]>=2f(t),]]>對於任意基次諧波分量為絕對值的和，矢量圖如圖8所示。
如果α＝π+β+ΔΨk即α與β的導通角不相等，則
=A0+K=1AkmSin(Kt+)+A0+K=1AkmSin(Kt+)]]>=A0+K=1AkmSin(Kt+++k)+A0+K=1AkmSin(Kt+)]]>=A0+K=1AkmSin(Kt++k)+A0+K=1AkmSin(Kt+)]]>矢量圖如圖9所示。
由圖8與圖9可知f』總(ωt)＜f(ωt)+f』(ωt)即 f』總(ωt)＜f總(ωt)所以當α與β導通角不相等時基次諧波分量比當α與β導通角相等時基次諧波分量小，也就是3次諧波有效抑制在一定範圍內。
實施例2本實施例的基本構成與實施例1相同，不同的是功率控制模塊如圖4所示，功率控制模塊由單向可控矽VT2、VT3，二極體D6、D7、D8組成，單向交流電經VT2、VT3通過MCU對VT2、VT3的控制端G進行導通角的控制，然後經由VT2、VT3、D6、D7、D8組成的半控全橋整流電路，產生非對稱缺角全波整流波，控制吸塵器或電動工具的負載電機M。
除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
1.一種直流負載變功率調節的諧波抑制裝置，其特徵在於1.1)、該裝置主要包括單片機MCU，用於對功率控制模塊中α和β的導通角進行非對稱的控制；單相交流電的過零檢測電路，用於檢測交流電的每半波過零點並將檢測信號輸入單片機MCU；功率控制模塊，用於產生非對稱缺角全波整流波，控制負載電機；調速電路，用於獲得調速信號並輸入單片機MCU；直流電源，用於給整個電路供電；1.2)、單片機MCU的中斷信號端INT0接單相交流電的過零檢測電路的輸出端，單片機MCU的中斷信號端INT1接調速電路的輸出端，單片機MCU的數據輸出口P0端接功率控制模塊的輸入控制端G，功率控制模塊的輸出端接負載電機；1.3)、非對稱缺角全波整流波是由在1個周期內波形有兩個半波α、β組成，α、β同一極性並且α與β的導通角不相等，即脈寬不相等。
2.根據權利要求1所述直流負載變功率調節的諧波抑制裝置，其特徵在於所述調速電路是由RW、C4組成電位器調速電路。
3.根據權利要求1所述直流負載變功率調節的諧波抑制裝置，其特徵在於所述直流電源是由R1、R2、D1、DW1、C2、C3組成。
4.根據權利要求1所述直流負載變功率調節的諧波抑制裝置，其特徵在於所述單相交流電的過零檢測電路是由R3、R4組成。
5.根據權利要求1所述直流負載變功率調節的諧波抑制裝置，其特徵在於所述的功率控制模塊由雙向可控矽VT1，二極體D2、D3、D4、D5組成，單向交流電經雙向可控矽VT1通過單片機MCU對雙向可控矽VT1的控制端G進行導通角的控制，然後經由D2、D3、D4、D5組成的全橋整流電路，產生用於控制負載電機的非對稱缺角全波整流波。
6.根據權利要求1所述直流負載變功率調節的諧波抑制裝置，其特徵在於所述的功率控制模塊由單向可控矽VT2、VT3，二極體D6、D7、D8組成，單向交流電經VT2、VT3通過單片機MCU對VT2、VT3的控制端G進行導通角的控制，然後經由VT2、VT3、D6、D7、D8組成的半控全橋整流電路，產生用於控制負載電機的非對稱缺角全波整流波。
全文摘要
本發明涉及一種直流負載變功率調節的諧波抑制裝置，主要包括單片機、單相交流電的過零檢測電路、功率控制模塊、調速電路和直流電源，單片機的中斷信號端INT0接單相交流電的過零檢測電路的輸出端，單片機的中斷信號端INT1接調速電路的輸出端，單片機的數據輸出口P0端接功率控制模塊的輸入控制端G，功率控制模塊的輸出端接負載電機。非對稱缺角全波整流波是由在1個周期內波形有兩個半波α、β組成，α、β同一極性並且α與β的導通角不相等。本發明有益的效果通過對功率控制模塊的α和β的導通角進行非對稱的控制，來達到抑制3次諧波的目的，負載電機沒有較大的震動，能實現64級的調速，並且低速時抑制效果明顯。
文檔編號H02P25/14GK1980021SQ200610154509
公開日2007年6月13日 申請日期2006年11月3日 優先權日2006年11月3日
發明者朱鳴 申請人:朱鳴