[發(fā)明專利]SPIM電機驅(qū)動電路及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110624027.8
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113315446A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉占軍;馬少才
• 申請（專利權(quán)）人: 上海儒競智控技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02P25/04
• 分類號: H02P25/04;H02P25/16;H02P1/42
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 徐秋平

本發(fā)明提供一種SPIM電機驅(qū)動電路及方法，包括驅(qū)動器和交流單元；所述驅(qū)動器與SPIM電機的第一繞組相連，包括倍壓整流單元、直流母線和半橋逆變單元；所述倍壓整流單元與所述直流母線相連，所述直流母線與所述半橋逆變單元相連，所述半橋逆變單元與所述第一繞組的一端相連，所述第一繞組的另一端經(jīng)過所述直流母線的中性點與所述倍壓整流單元的輸入交流電相連；所述交流單元與所述SPIM電機的第二繞組相連。本發(fā)明的SPIM電機驅(qū)動電路及方法能夠?qū)崿F(xiàn)較小的啟動電流和較小的能量損耗，且僅需提供SPIM電機所需的部分能量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單相異步電機(Single Phase Induction Motor，SPIM)，特別是涉及一種SPIM電機驅(qū)動電路及方法。

背景技術(shù)

SPIM電機是指采用單相交流電源的異步電動機。由于只需要單相交流電，故SPIM電機具有使用方便、應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、噪聲小、對無線電系統(tǒng)干擾小等優(yōu)點，因而常用在功率不大的家用電器和小型動力機械中，如電風(fēng)扇、洗衣機、電冰箱、空調(diào)、抽油煙機、電鉆、醫(yī)療器械、小型風(fēng)機及家用水泵等。

現(xiàn)有技術(shù)中，SPIM電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、軸承、機殼、端蓋等構(gòu)成。由于輸出功率不大，SPIM電機的轉(zhuǎn)子通常采用鼠籠型轉(zhuǎn)子，定子上有一套工作繞組，稱為主繞組(Main，簡稱為M繞組)，其在電動機的氣隙中，只能產(chǎn)生正、負交變的脈振磁場，不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，故不能產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩。為了使電動機氣隙中能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，定子上還需要有套輔助繞組(Aux，簡稱為A繞組)。由于輔助繞組產(chǎn)生的磁場與主繞組的磁場在電動機氣隙中合成產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，故電動機產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子能夠自行轉(zhuǎn)動起來。

現(xiàn)有技術(shù)中的SPIM電機的啟動方式如圖1所示。但該方式下，主繞組啟動電流過大，為額定電流的5-10倍，導(dǎo)致SPIM電機發(fā)熱嚴(yán)重，造成了能源浪費。

SPIM電機啟動后即開始進入運行狀態(tài)，此時電容可保持如圖1所示的連接方式，也可以采用如圖2所示的部分連接方式，還可以采用如圖3所示的僅主繞組連接方式。但是，上述SPIM電機運行方式下，由于SPIM電機設(shè)計本身不能保證啟動與運行同時滿足最優(yōu)工作點，且電機磁鏈一般為橢圓形，故會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速波動，能耗較大；同時無法根據(jù)負載情況來調(diào)整控制所述SPIM電機處于最優(yōu)工作點，也導(dǎo)致能耗較大。

當(dāng)SPIM電機采用電力電子器件后，其可采用如圖4-6所示的多種運行方式，具有啟動電流小、磁鏈穩(wěn)定控制、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩波動小、能量損耗小、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定控制等優(yōu)點。但是，SPIM電機的所有能量均來自于驅(qū)動器，導(dǎo)致驅(qū)動器需要承受全部的電機功率。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種SPIM電機驅(qū)動電路及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)較小的啟動電流和較小的能量損耗，且僅需提供SPIM電機所需的部分能量。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種SPIM電機驅(qū)動電路，包括驅(qū)動器和交流單元；所述驅(qū)動器與SPIM電機的第一繞組相連，包括倍壓整流單元、直流母線和半橋逆變單元；所述倍壓整流單元與所述直流母線相連，所述直流母線與所述半橋逆變單元相連，所述半橋逆變單元與所述第一繞組的一端相連，所述第一繞組的另一端經(jīng)過所述直流母線的中性點與所述倍壓整流單元的輸入交流電相連所述交流單元與所述SPIM電機的第二繞組相連。

于本發(fā)明一實施例中，所述半橋逆變單元采用三電平逆變器或多電平逆變器。

于本發(fā)明一實施例中，所述直流母線采用兩個串聯(lián)的電解電容或電池。

于本發(fā)明一實施例中，所述倍壓整流單元采用倍壓電路、半橋倍壓BOOST電路或者倍壓型BOOST PFC電路。

于本發(fā)明一實施例中，所述交流單元包括交流電源和電容；所述交流電源和所述電容串聯(lián)后連接在所述第二繞組兩端。

本發(fā)明提供一種SPIM電機驅(qū)動方法，應(yīng)用于上述的SPIM電機驅(qū)動電路，包括以下步驟；