一种电机启动及调速控制电路及其驱动控制方法技术

本发明专利技术适用于电力电子及电子控制领域，提供了一种电机变频启动及调速控制电路及其驱动控制方法，该电路包括：变频控制单元，用于生成触发信号；双向开关单元，用于根据所述触发信号控制双向选通，从而将单相工频交流电源转变为三相变频交流电源，并形成可变转速的电机旋转磁场，控制电机启动及调速；保护单元，用于检测电机电流，并通过脉宽调制斩波控制电机电流。本发明专利技术触控信号控制双向可控硅在单相工频交流电源下进行双向导通，并通过双向可控硅在选择性导通过程中产生三相变频交流电及可变转速的电机旋转磁场，从而实现电机的启动及调速，并且本发明专利技术结构简单可靠，成本低，拓展了三相永磁及异步电机的使用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种电机启动及调速控制电路及其驱动控制方法
本专利技术属于电机领域，尤其涉及一种电机启动及调速控制电路及其驱动控制方法。
技术介绍
目前，三相永磁同步电机以其结构简单、牢固、运行高效、速度稳定，在人民生产、生活中应用越来越广泛，其中三相永磁同步电机与BLDC(BrushlessDirectCurrentMotor，无刷直流电机)驱动器的结合使用，具有体积小、重量轻、效率高、可调节转速、结构简单、工作可靠、维护方便等优点，能够适应电机小型轻量化、高输出功率、以及在直流供电下使用，因而越来越多地被应用于家用电器、电动工具、医疗器械以及轻工设备中。然而，三相永磁同步电机却无法在单相工频交变电源下工作，即便三相永磁同步电机的定子绕组在接通三相工频交变电源时，会产生与电压频率同步的旋转磁场，但当转子磁极静止时，其转动惯量及其负载转矩较大时，快速旋转的定子磁场使得转子正反向合成转矩为0，因此，转子无法自行启动旋转，造成三相同步永磁电机失步及启动失败。在现有技术中，通常采用在三相永磁同步电机的转子上设置启动鼠笼绕组的方式使其产生异步感应转矩启动，或采用变频调速器使定子磁场慢慢加速旋转，从而使电机永磁转子能够慢慢加速旋转起来，实现永磁同步电机的启动。但是，由于在转子上加启动鼠笼绕组工艺复杂、成本较高，而变频调速驱动器价格又较贵，无法使三相永磁同步电机使用在更多的场合，因此采用现有技术的永磁同步电机影响了三相永磁同步电机的推广使用。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种电机启动及调速控制电路，旨在解决现有方式实现三相永磁同步电机启动时的，工艺复杂、成本较高的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种电机启动及调速控制电路，连接于单相固定频率交流电源与三相电机之间，所述电路包括：变频控制单元，用于生成触发信号，所述变频控制单元的第一电源端、第二电源端分别与单相固定频率交流电的两端连接，所述变频控制单元的三个输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；双向开关单元，用于根据所述触发信号控制双向选通，从而将单相工频交流电源转变为三相可变频率交流电，并形成可变转速的电机旋转磁场，控制电机的启动及调速运行，所述双向开关单元的第一输入端与所述变频控制单元的第一电源端连接，所述双向开关单元的多个触发控制端与所述变频控制单元的多个触发输出端对应连接，所述双向开关单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；保护单元，用于检测电机电流，并通过脉宽调制斩波控制电机电流，所述保护单元的第一端与所述双向开关单元的第二输入端连接，所述保护单元的第二端与所述变频控制单元的第二电源端连接，所述保护单元的检测输出端与所述变频控制单元的反馈端连接，所述保护单元的脉宽控制端与所述变频控制单元的脉宽触发端连接。本专利技术实施例的另一目的在于，提供一种包括上述电机启动及变频控制电路的驱动控制方法，所述触发信号控制所述半控型双向电子开关两开关同时导通，所述触发信号的正转循环切换顺序为六步：12/45交替导通—23/56交替导通—34/61交替导通—45/12交替导通—56/23交替导通—61/34交替导通—；所述触发信号的反转循环切换顺序与正转循环切换顺序相反。本专利技术实施例的另一目的在于，提供一种包括上述电机启动及变频控制电路的驱动控制方法，所述触发信号控制所述半控型双向电子开关三开关同时导通，所述触发信号的正转循环切换顺序为六步：123/456交替导通—234/561交替导通—345/612交替导通—456/123交替导通—561/234交替导通—612/345交替导通—；所述触发信号的反转循环切换顺序与正转循环切换顺序相反。本专利技术实施例的另一目的在于，提供一种包括上述电机启动及变频控制电路的驱动控制方法，所述触发信号控制所述半控型双向电子开关为两开关同时导通与三开关同时导通穿插进行，所述触发信号的正转循环切换顺序为十二步：12/45交替导通—123/456交替导通—23/56交替导通—234/561交替导通—34/61交替导通—345/612交替导通—45/12交替导通—456/123交替导通—56/23交替导通—561/234交替导通—61/34交替导通—612/345交替导通—；所述触发信号的反转循环切换顺序与正转循环切换顺序相反。本专利技术实施例触控信号控制各双向可控硅在单相固定频率交流电源下进行双向导通，并通过双向可控硅在选择性导通过程中将单相固定频率交流电源变为三相变频交流电及可变速度的电机旋转磁场，从而实现电机的启动及调速运行，并且本专利技术结构简单可靠，成本低，拓展了三相永磁同步电机的使用范围。附图说明图1为本专利技术实施例提供的电机启动及调速控制电路的结构图；图2为本专利技术实施例提供的有位置传感器的电机启动及调速控制电路中变频控制单元的结构图；图3为本专利技术实施例提供的无位置传感器的电机启动及调速控制电路中变频控制单元的结构图。图4a为本专利技术实施例提供的电机启动及调速控制电路的两开关导通六步正反转开关切换顺序示意图；图4b为本专利技术实施例提供的电机启动及调速控制电路的三开关导通六步正反转开关切换顺序示意图；图4c为本专利技术实施例提供的电机启动及调速控制电路的两开关、三开关交替导通十二步正反转开关切换顺序示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术实施例触控信号控制各双向可控硅在单相固定频率交流电源下进行双向导通，并通过双向可控硅在选择性导通过程中将单相固定频率交流电源变为三相变频交流电及可变速度的电机旋转磁场，从而实现电机的启动及调速运行，并且本专利技术结构简单可靠，成本低，拓展了永磁电机的使用范围。图1示出了本专利技术实施例提供的电机启动及调速控制电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本专利技术相关的部分。作为本专利技术一实施例，该电机自启动控制电路可以驱动永磁同步电机，也可以驱动异步电机，广泛应用于风机、水泵、电机节能、变频调速、高速电机等装置中。该电机启动及调速控制电路连接于单相固定频率交流电源与三相电机之间，包括：变频控制单元100，用于生成触发信号，变频控制单元的第一电源端、第二电源端分别与单相固定频率交流电源的两端连接，变频控制单元的三个输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；双向开关单元200，用于根据触发信号控制内部各开关的双向选通，从而将单相工频交流电源变为三相变频交流电及可变转速的电机旋转磁场，控制电机启动及调速运行，双向开关单元的第一输入端与变频控制单元的第一电源端连接，双向开关单元的多个触发控制端与变频控制单元的多个触发输出端对应连接，双向开关单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；保护单元300，用于检测电机电流，并通过脉宽调制斩波控制电机电流，保护单元的第一端与双向开关单元的第二输入端连接，保护单元的第二端与变频控制单元的第二电源端连接，保护单元的检测输出端Vi与变频控制单元的反馈端连接，保护单元的脉宽控制端与变频控制单元的脉宽触发端G7连接。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机启动及调速控制电路，连接于单相固定频率交流电源与三相电机之间，其特征在于，所述电路包括：变频控制单元，用于生成触发信号，所述变频控制单元的第一电源端、第二电源端分别与单相固定频率交流电的两端连接，所述变频控制单元的三个输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；双向开关单元，用于根据所述触发信号控制双向选通，从而将单相工频交流电源转变为三相可变频率交流电，并形成可变转速的电机旋转磁场，控制电机的启动及调速运行，所述双向开关单元的第一输入端与所述变频控制单元的第一电源端连接，所述双向开关单元的多个触发控制端与所述变频控制单元的多个触发输出端对应连接，所述双向开关单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；保护单元，用于检测电机电流，并通过脉宽调制斩波控制电机电流，所述保护单元的第一端与所述双向开关单元的第二输入端连接，所述保护单元的第二端与所述变频控制单元的第二电源端连接，所述保护单元的检测输出端与所述变频控制单元的反馈端连接，所述保护单元的脉宽控制端与所述变频控制单元的脉宽触发端连接。

【技术特征摘要】
1.一种电机启动及调速控制电路，连接于单相固定频率交流电源与三相电机之间，其特征在于，所述电路包括：变频控制单元，用于生成触发信号，所述变频控制单元的第一电源端、第二电源端分别与单相固定频率交流电的两端连接，所述变频控制单元的三个输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；双向开关单元，用于根据所述触发信号控制双向选通，从而将单相工频交流电源转变为三相可变频率交流电，并形成可变转速的电机旋转磁场，控制电机的启动及调速运行，所述双向开关单元的第一输入端与所述变频控制单元的第一电源端连接，所述双向开关单元的多个触发控制端与所述变频控制单元的多个触发输出端对应连接，所述双向开关单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；保护单元，用于检测电机电流，并通过脉宽调制斩波控制电机电流，所述保护单元的第一端与所述双向开关单元的第二输入端连接，所述保护单元的第二端与所述变频控制单元的第二电源端连接，所述保护单元的检测输出端与所述变频控制单元的反馈端连接，所述保护单元的脉宽控制端与所述变频控制单元的脉宽触发端连接。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述双向开关单元为三相全桥结构，包括六个半控型双向电子开关，分别为：第一双向开关、第二双向开关、第三双向开关、第四双向开关、第五双向开关和第六双向开关；所述第一双向开关、所述第三双向开关、所述第五双向开关的第一阳极同时为所述双向开关单元的第一输入端，所述第一双向开关、所述第三双向开关、所述第五双向开关的第二阳极分别为所述双向开关单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端，所述第一双向开关、所述第三双向开关、所述第五双向开关的门极分别为所述双向开关单元的第一、第三、第五触发控制端；所述第四双向开关、所述第六双向开关、所述第二双向开关的第二阳极同时为所述双向开关单元的第二输入端，所述第四双向开关、所述第六双向开关、所述第二双向开关的第一阳极分别为所述双向开关单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端，所述第四双向开关、所述第六双向开关、所述第二双向开关的门极分别为所述双向开关单元的第四、第六、第二触发控制端。3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述变频控制单元包括：一个或多个位置传感器，用于生成多个转子磁极的位置信号；译码器，用于根据所述转子磁极的位置信号和单相电源同步脉冲信号生成双向开关切换状态码；逻辑控制模块，用于根据所述双向开关切换状态码生成控制各半控型双向电子开关通断的逻辑控制信号；互锁隔离驱动模块，用于根据所述逻辑控制信号生成触发信号；脉宽调制模块，用于生成脉宽调制信号；所述位置传感器及同步脉冲的输出端与所述译码器的输入端连接，所述译码器的输出端与所述逻辑控制模块的输入端连接，所述逻辑控制模块的输出端与所述互锁隔离驱动模块的输入端连接，互锁隔离驱动模块的输出端为所述变频控制单元的触发控制端，所述脉宽调制模块的输出端与所述互锁隔离驱动模块的一输入端连接。4.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述变频控制单元包括：变频信号发生器，用于生成三相变频方波信号；译码器，用于根据所述变频信号和单相电源同步脉冲信号生成双向开...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠祥，
申请(专利权)人：深圳天才动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44