[發明專利]家電用單/三相永磁電機的變頻控制系統及控制方法

無效

• 申請號: 201010580946.1
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN102006008A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 張炳義;馮桂宏;齊雯
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08;H02P6/08;H02P6/18
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術領域

本發明屬于電動機領域，涉及一種家電用單相電源供電的三相永磁電機變頻控制系統及控制方法。

背景技術

現代家用電器一般由單相電源（220V，50Hz）供電。電機作為各類家用電器中的核心部件，得到了廣泛的應用。然而現有家用電器中，大量使用的單相異步電動機存在著效率和功率因數都較低的缺點，其效率僅為30%左右，造成電能的大量浪費。相比而言，單相永磁電機，電容姴相的驅動模式，可將其效率提高，但也僅為50%左右。此外，單相電機的副繞組在電機正常運行時幾乎不起作用，因此造成了電機材料利用率低的問題。單相電機與相同功率等級的三相電動機相比，材料利用率至少差30%，效率要相差一倍左右，其性能也與三相電動機相差較大。

另一方面，現有大部分家用電器屬于定速運行，而定速運行的家電是依靠不斷地起、停電動機來實現運轉的，一旦開啟即按照最大功率運行。這樣勢必會帶來起動頻繁、噪聲大、電機壽命短、溫升高及能耗高等一系列問題。隨著電力電子技術的發展，變頻家電得到了迅速的發展，但現有變頻家電一般仍然使用單相異步電動機或單相永磁電動機，僅通過改變供電電源的頻率，使電動機變速運行來達到變頻家電效率的提高。同時，通過采用一套位置傳感器來獲得轉子位置信息，從而控制電機運行，但使用位置傳感器會增大電機體積，不利于電機小型化，也受到安裝工藝，周圍環境等多種因素的限制，這些因素使得家用電器的性能受到一定影響。

發明內容

本發明公開一種家電用單/三相永磁電機變頻控制系統及控制方法，實現了在單相電源供電條件下，使用三相永磁電動機目的，同時采用最小電流控制方法，提出一種基于反電動勢自動跟蹤的調速方式，實現了電動機無位置傳感器的開環調速控制，達到較小損耗、提高系統性能的效果。

本發明是通過以下技術方案實施的：

家電用單/三相永磁電機的變頻控制系統，其特征在于：所述系統由單相交流電源供電，整流裝置連接平波回路，平波回路連接逆變裝置，逆變裝置連接家電用三相永磁電機的接線盒，接線盒與定子繞組、電流及電壓檢測單元連接，電流及電壓檢測單元連接變頻器控制單元，變頻器控制單元連接逆變裝置。

家電用單/三相永磁電機的變頻控制系統，其特征在于：所述方法為：?

系統由單相電源(220V,50Hz)供電，單相交流電流經過整流裝置中的二極管整流器、平波回路、逆變裝置將單相交流電（220V,50Hz）變換為適用于家用電器中驅動電機使用的三相交流電；

通過電流及電壓檢測單元檢測三相永磁電機定子繞組中的電流、電壓信號，經具有CPU處理功能的器件分析、處理后，由變頻器控制單元實現對逆變裝置中電力電子開關通斷的控制，通過改變通斷比例，控制三相永磁電機的供電電壓，從而實現三相永磁電機的無位置傳感器開環變頻調速控制。

家電用單/三相永磁電機變頻控制系統的控制方法，其特征在于：變頻調速時，電機的三相電源來源于逆變電路的輸出量,經過CPU運算、處理得到定子繞組相電流的最小值，調整逆變裝置中脈沖通斷比例，從而調整逆變器輸出電壓，就可以在電機定子繞組的輸入端得到在相位和幅值上嚴格跟蹤反電動勢的輸入電壓，實現效率最優化。

家電用單/三相永磁電機變頻控制系統的控制方法，其特征在于：采用基于反電勢自動跟蹤的調速方法，當電機處于任意運行狀態時，通過調節定子繞組端電壓，利用CPU內部最小電流法計算程序,得到對應最小電流值的電壓。

家電用單/三相永磁電機變頻控制系統的控制方法，其特征在于：當電機處于穩態過程中，應用動態初值，增大定子繞組電壓，連續檢測定子相電流的變化，將前一次的斜率????????????????????????????????????????????????與后一次的斜率比較，由具有CPU處理功能的器件進行存儲、判斷，找到最小電流值。

是一種電動機的無位置傳感器的開環控制。

本發明的有益效果是：采用單/三相永磁電動機變頻控制技術及控制方法，可以在單相交流電源供電條件下應用三相電動機，適應了家用電器由單相電源（220V、50Hz）供電的需要。在家用電器中選用三相電動機，明顯提高了電機的效率、功率因數、材料的利用率。在節約能源，節省材料等方面都有顯著效果。同時采用最小電流控制方法，減小了電機損耗。并實現了電動機無位置傳感器的變頻調速控制，在減小電機體積、避免工藝復雜等方面有一定的有益效果。同時，提高了系統的效率及控制性能，可以更好的適應于家用電器領域。

附圖說明：

圖1是本發明的系統結構示意圖；