一种交流电机的调速方法及调速系统技术方案

本发明专利技术公开了一种交流电机的调速方法及调速系统，该调速方法包括：步骤1，获取待输入至交流电机的原始交流电；步骤2，通过控制原始交流电的每半个周期的方式变换所述原始交流电的波形，使交流电的输入频率为变换前的1/N，得到变换后的交流电；其中，N为正整数；步骤3，使用波形变换后的交流电为所述交流电机供电，使得交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的1/N；本发明专利技术调速系统包括控制单元和开关。本发明专利技术利用开关调节交流电的方式更改交流电机的供电波形，本发明专利技术的调速方法稳定可靠，可应用于对交流电机扭力要求较高的产品，如洗衣机、冰箱、空调等，该调速方法相应的控制电路制作成本低廉，因此，本发明专利技术具有广泛的应用场景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交流电机
，更为具体来说，本专利技术涉及一种交流电机的调速方法及调速系统。
技术介绍
交流电机因其运行可靠、使用寿命长、成本低廉及维护方便等优点，目前广泛应用于家用电器及工业设备领域。交流电机在实际应用时，由于产品功能或能耗标准的限制，需要对交流电机进行调速使用，传统的调速方法主要有以下几种。一、机械式调速方法，这种方法主要通过加装齿轮变速装置或者柔性驱动带等机械结构方式实现对交流电机调速。但是，这种调速方式对机械结构的精度要求较高，而且发生故障时机械调速机构维修困难。二、电子式功率控制方式，包括移相调压控制方式、PWM控制方式、转差率调整方式等方案，但是这些方式均是通过改变交流电的电压、电流或者交流电机自身转差率来控制速度，因而这种方案的弊病在于调速比很低，交流电机扭力随转速下降而损失严重，无法应用于调速要求高、高扭力、扭力不断变化的产品上，比如，无法应用于冰箱、空调压缩机、洗衣机等交流电机扭力要求很高的产品。三、电子式变频控制方式，具体方法是先将原始交流电变为直流电，再将直流变化为频率随时可变的矩形波或者正弦波交流波形，即，该控制过程是交流变直流、直流变交流的逆变过程。但是，这种方式要求复杂的控制电路及昂贵的控制器件，导致传统交流电机转速变频控制的成本居高不下；另外，交流变直流、直流变交流的逆变过程不可避免地会产生许多的电子干扰波和大量的电能损失，导致交流电机电能利用率低。因此，针对传统的交流电机调速方式存在的诸多问题，获得一种应用场合广、控制方法简单、资源利用率高、调速比高的交流电机的调速方法成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和研究的重点。
技术实现思路
为克服现有交流电机调速技术存在的缺陷，本专利技术公开了一种交流电机的调速方法及调速系统，突破了传统交流电机调速方式的局限性，提高了电能的利用率，简化了调速方法，提高了调速比，而且本专利技术的调速方法简单、易实施。为实现上述技术目的，本专利技术公开了一种交流电机的调速方法，该调速方法包括：步骤1，获取待输入至交流电机的原始交流电；步骤2，通过控制所述原始交流电的每半个周期的方式变换所述原始交流电的波形，使交流电的输入频率为变换前的1/N，得到变换后的交流电；其中，N为正整数；步骤3，使用波形变换后的交流电为所述交流电机供电，使得交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的1/N。本专利技术创新地采用了控制原始交流电半周期的方法，使交流电机输入频率波形改变成原有频率的1/N，如将交流电机输入频率波形改变成原有频率的1/1、1/2、1/3、1/4等相对特定频率波形，实现一种对交流电机多档位速度控制的调速方案，使用本专利技术调速的交流电机具有很好的扭力保持性、具有较高的扭力，本专利技术能够提高调速比、提高电源效率，达到节约电能的效果，满足大部分的调速需求；另外，本专利技术对应的控制电路稳定可靠、制作成本低廉。进一步地，步骤2中，通过开关控制原始交流电的每半个周期的方式变换所述原始交流电的波形，开关控制的方式能够较容易地实现多档位控制交流电机转速。进一步地，所述原始交流电的波形为正弦波A，所述正弦波A的所有周期通过开关1和4输出；步骤3中，使用开关控制后的交流电为所述交流电机供电，交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的1/1。进一步地，原始交流电的波形为正弦波A，正弦波A的第1个半周期通过开关1和开关4正向输出成为正电压，关闭正弦波A的第2个半周期，正弦波A的第3个半周期通过开关2和开关3反向输出成为负电压，关闭正弦波A的第4个半周期，以上为一个完整的控制步骤；正弦波A的第5个半周期开始重复上述控制步骤，通过开关控制所述正弦波A的每半个周期的方式得到波形B；步骤3中，使用具有波形B的交流电为所述交流电机供电，交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的1/2。进一步地，原始交流电的波形为正弦波A，所述正弦波A的第1个半周期通过开关1和开关4正向输出成为正电压，关闭正弦波A的第2个半周期和第3个半周期，正弦波A的第4个半周期通过开关1和开关4正向输出成为负电压，关闭正弦波A的第5个半周期和第6个半周期，以上为一个完整的控制步骤；正弦波A的第7个半周期开始重复上述控制步骤，通过开关控制所述正弦波A的每半个周期的方式得到波形C；步骤3中，使用具有波形C的交流电为所述交流电机供电，交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的1/3。进一步地，原始交流电的波形为正弦波A，所述正弦波A的第一个半周期通过开关1和开关4正向输出成为正电压，关闭正弦波A的第2个半周期、第3个半周期及第4个半周期，正弦波A的第5个半周期通过开关2和开关3反向输出成为负电压，关闭第6个半周期、第7个半周期及第8个半周期，以上为一个完整的控制步骤；正弦波A的第9个半周期开始重复上述控制步骤，通过开关控制所述正弦波A的每半个周期的方式得到波形D；步骤3中，使用具有波形D的交流电为所述交流电机供电，交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的1/4。进一步地，步骤2中，变换所述原始交流电的波形，将交流电的输入频率为变换前的1/1或1/2或1/3或1/4；步骤3中，使交流电机转速在原始交流电供电情况下交流电机转速的1/1、1/2、1/3、1/4之间相互切换。进一步地，步骤2中，开关为半导体开关，实现上述的关闭功能、正向及反向功能。进一步地,步骤2中，利用零伏位的控制方式进行开关控制，使交流电的输入频率为原始交流电输入频率的1/N。进一步地，步骤2中，通过外部信号触发控制单元控制开关的方式变换所述原始交流电的波形，使交流电机的转速在不同的档位间切换。进一步地，四个开关中，其中两个开关用于控制向所述交流电机正向输入正电压，另外两个开关用于控制向所述交流电机反向输入。本专利技术的另一个专利技术目的在于提供一种交流电机的调速系统，该系统包括控制单元和开关，控制单元与所述开关连接，开关设于电源与电机之间的线路上；控制单元，检测到待输入至交流电机的原始交流电信号时，发送控制信号至开关；通过开关控制所述原始交流电的每半个周期的方式变换所述原始交流电的波形，使交流电的输入频率为变换前的1/N，得到变换后的交流电后输出至交流电机；其中，N为正整数；进一步地，开关包括开关1、开关2、开关3及开关4；所述原始交流电经过开关1和4成为正向输出，所述正向输出为：原始交流电的半周期为正电压时输出为正电压，原始交流电的半周期为负电压时输出成为负电压；所述原始交流电经过开关2和3成为反向输出，所述反向输出为：原始交流电的半周期为正电压时输出成为负电压，原始交流电的半周期为负电压时输出成为正电压；当调速系统只需1/1，1/3及1/3N，其中N为正整数，调速时，开关数量简化为正向输出情况下的2个开关。本专利技术的有益效果为：本专利技术是一种多档位式控制交流电机转速的方法及调速系统，利用开关调节交流电的方式更改交流电机的供电波形，本专利技术的调速方法稳定可靠，可应用于对交流电机扭力要求较高的产品，如洗衣机、冰箱、空调等，该调速方法相应的控制电路制作成本低廉，因此，本专利技术具有广泛的应用场景。附图说明图1为实施例一中波形转换状态图。图2为实施例二中波形转换状态图。图3为实施例三中波形转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流电机的调速方法，其特征在于，该调速方法包括：步骤1，获取待输入至交流电机的原始交流电；步骤2，通过控制所述原始交流电的每半个周期的方式变换所述原始交流电的波形，使交流电的输入频率为变换前的1/N，得到变换后的交流电；其中，N为正整数；步骤3，使用波形变换后的交流电为所述交流电机供电，使得交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的1/N。

【技术特征摘要】
1.一种交流电机的调速方法，其特征在于，该调速方法包括：步骤1，获取待输入至交流电机的原始交流电；步骤2，通过控制所述原始交流电的每半个周期的方式变换所述原始交流电的波形，使交流电的输入频率为变换前的1/N，得到变换后的交流电；其中，N为正整数；步骤3，使用波形变换后的交流电为所述交流电机供电，使得交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的1/N。2.根据权利要求1所述的交流电机的调速方法，其特征在于，步骤2中，通过开关控制所述原始交流电的每半个周期的方式变换所述原始交流电的波形。3.根据权利要求2所述的交流电机的调速方法，其特征在于，步骤2中，所述原始交流电的波形为正弦波A，所述正弦波A的所有周期通过开关1和4输出；步骤3中，使用开关控制后的交流电为所述交流电机供电，交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的1/1。4.根据权利要求2所述的交流电机的调速方法，其特征在于，步骤2中，所述原始交流电的波形为正弦波A，所述正弦波A的第1个半周期通过开关1和开关4正向输出成为正电压，关闭正弦波A的第2个半周期，正弦波A的第3个半周期通过开关2和开关3反向输出成为负电压，关闭正弦波A的第4个半周期，以上为一个完整的控制步骤；正弦波A的第5个半周期开始重复上述控制步骤，通过开关控制所述正弦波A的每半个周期的方式得到波形B；步骤3中，使用具有波形B的交流电为所述交流电机供电，交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的1/2。5.根据权利要求2所述的交流电机的调速方法，其特征在于，步骤2中，所述原始交流电的波形为正弦波A，所述正弦波A的第1个半周期通过开关1和开关4正向输出成为正电压，关闭正弦波A的第2个半周期和第3个半周期，正弦波A的第4个半周期通过开关1和开关4正向输出成为负电压，关闭正弦波A的第5个半周期和第6个半周期，以上为一个完整的控制步骤；正弦波A的第7个半周期开始重复上述控制步骤，通过开关控制所述正弦波A的每半个周期的方式得到波形C；步骤3中，使用具有波形C的交流电为所述交流电机供电，交流电机转速为原始交流电供电情况下交流电机转速的1/3。6.根据权利要求2所述的交流电机的调速方法，其特征在于，步骤2中，所述原始交流电的波形为正弦波A...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹永昌，南天日，
申请(专利权)人：南天日，曹永昌，
类型：发明
国别省市：北京;11