空调设备的AC电动机的相位控制器和相位控制方法技术

一种由ＡＣ电源驱动的ＡＣ电动机的相位控制器。由零交叉检测器（４）产生的零交叉点信号ＺＳ的ＯＮ－时序设置为比相对于电源电压的零电压点的相位超前，相位控制的触发信号ＴＳ的ＯＮ－周期的脉冲宽度设置为大于启动开关元件（３）要求的最小脉冲宽度，并且不小于在零交叉信号ＺＳ的ＯＮ－时序和电源电压的零电压点之间的相位差，当触发信号ＴＳ的ＯＮ－周期超过下一个零交叉信号ＺＳ的ＯＮ－周期时，触发信号ＴＳ在零交叉信号ＺＳ的ＯＮ－时序启动。

【技术实现步骤摘要】
空调设备的AC电动机的相位控制器和相位控制方法
本专利技术涉及控制用于空调设备的AC电动机的电功率相位的相位控制器，也涉及它的控制方法。
技术介绍
图5显示常规的AC电动机的相位控制器的整个结构。如图5所示的相位控制器，AC电源1，AC电动机2和开关元件3串联连接组成驱动电路。零交叉检测器4，用于检测AC电源1的电源电压变为零的零交叉点，转数检测器5，用于检测AC电动机2的转数。控制器6接收来自零交叉检测器4的零交叉信号ZS，和来自转数检测器5的转数信号RS。控制器包括触发信号发生器7，用于产生加到开关元件3的触发信号，控制AC电动机2的驱动。在由转数检测器5检测的转数信号可作为目标值的工作状态中，控制器6基于零交叉点信号控制产生触发信号的时序，并规定开关元件3的ON-点调整开关元件3的ON-周期。因此，实现AC电动机2的相位控制。使用SSR(固体继电器)作为开关元件3，在接收到触发信号时开关元件3开启，当在AC电动机2中流动的负载电流成为零时开关元件3关闭。下面参考图6到11描述常规的相位控制器的运行。如在图6中显示的，零交叉检测器4检测电源电压V的零交叉点Z，并输出零交叉点信号ZS。零交叉点Z也称为“零电压点”。那么，在从零交叉点信号ZS的起始点(或上升沿)流逝的触发时序间隔Td后，触发信号发生器7产生触发信号TS。在触发信号TS的上升沿的时间，开关元件3开启，并且电流I在AC电动机中流动。那么，因为当负载电流成为零时，开关元件3关闭，AC电动机2的电流I成为如长短虚线所示的。因此，加到AC电动机2的电功率按照触发时序间隔Td改变。因此，由触发时序间隔Td的-->变化控制电动机2的转数。在此AC电动机2的相位控制器中，假设触发信号TS的脉冲宽度Tg设置为开启开关元件3要求的最小脉冲宽度Tg1，并假设在AC电动机的电源电压V和电流I之间没有相位差。在此条件下，当从零交叉检测器4产生零交叉点信号ZS时，没有关于电源电压V的零电源点的误差，可以精确的实现AC电动机的相位控制。然而，在AC电动机的电源电压V和电流I之间有相位差，和零交叉点信号ZS的起始点(或上升沿)提前(即相位超前)于电源电压V的零交叉点Z一些相位值的情况中，当控制AC电动机有高的转数时，不能精确的实现AC电动机的相位控制。特别是，图7显示控制AC电动机有高的转数的状态。如在图7中显示的，为了在触发信号TS的脉冲宽度Tg设置为最小脉冲宽度Tg1的状况中，控制AC电动机有高的转数，降低触发时序间隔Td(即，Td1＞Td2＞Td3＞Td4＞...)。当触发时序间隔Td是Td1时，AC电动机的电流I开始在触发信号TS的上升沿流动，并继续流动电源电压V的半个周期(T/2)。当触发时序间隔Td成为Td2时，因为在触发信号TS的ON-周期(即，Td1)，AC电动机的电流I成为零，电流继续流动触发信号的下一半周期。当触发时序间隔Td成为Td3时，因为在触发信号TS的下降沿后(即，在触发信号TS关闭后)，AC电动机的电流I成为零，此后AC电动机的电流I不流动。当触发时序间隔Td由下一个触发信号TS成为Td4时，AC电动机的电流I开始在此时序流动，但限制当电流开启时的周期到下一零电压点，即使控制AC电动机高转数，AC电动机的转数变低。因此，为了解决此问题，当触发信号TS的脉冲宽度Tg设置为大于如在图8中所示的最小脉冲宽度Tg1的Tg2时，即使触发时序间隔Td成为Td3和Td4，因为电动机的电流I在触发信号TS的ON-周期成为零，电流继续流动下半个周期，因此能够获得高转数的控制。然而，在触发信号TS的脉冲宽度Tg增加到Tg2的状态，控制AC电动机有低转数的情况中，当控制触发时序间隔Td的最大值，等于如在图9中所示的，从电源电压的半个周期(T/2)减去触发信号TS的脉冲宽度Tg2提供的值(即，Td＝T/2-Tg2)时，出现下面的问题，如最小的转-->数不能进一步减低但能维持。此外，如图10中所示的，在使触发时序间隔Td的最大值等于电源电压V的半个周期的情况中，当在触发信号TS的ON-周期，AC电动机的电流I成为零时，电流继续流动下一个半个周期，因此AC电动机的转数变高。为了解决此问题，如图11中所示的，代替使用长的Tg2，足够的缩短触发信号TS的脉冲宽度Tg，因此能抑止电动机的电流，使得最小的转数减低。如上面描述的，在常规的相位控制器中，为了控制AC电动机的转数，必须改变由规定触发时序的触发信号TS的脉冲宽度Tg。即，对如在图8中所示的高转数控制，当触发时序间隔Td是短的时，设置脉冲宽度Tg长，对如在图11中所示的低转数控制，当触发时序间隔Td是长的时，设置脉冲宽度Tg短(见日本未审查的专利申请号08-214577)。然而，为了在上面的常规结构中稳定的控制从低转数到高转数的相位，必须依赖触发时序间隔Td，改变触发信号TS的脉冲宽度Tg。因此，也必须确定触发时序间隔Td的长度，并在由控制器执行的产生触发信号TS的操作中，改变触发信号TS的脉冲宽度Tg。结果，控制器的处理变得复杂。此外，考虑电源电压的变化，AC电动机的负载变化等引起的AC电动机的电压和电流之间的相位差，进一步考虑由零交叉检测器的变化引起的零交叉点信号ZS的ON-时序的变化，必须确定触发信号TS的脉冲宽度Tg，和改变脉冲宽度Tg的时序。结果，必须根据模型或类型确定上面的设置值，这增加了研发中的处理量。
技术实现思路
为了解决上面的问题，本专利技术的目的是提供一种能应用于各种模型并能减小研发处理量的AC电动机的相位控制器和它的相位控制方法。根据本专利技术的一个方面，由AC电源驱动的AC电动机的相位控制器包括：开关元件，串联连接在AC电动机和AC电源之间；零交叉检测器，连接到AC电源，用于检测AC电源的电源电压的零交叉点，并产生零交-->叉信号；转数检测器，连接到AC电动机，用于检测AC电动机的转数，并产生转数信号；控制器，基于零交叉信号和转数信号，通过控制开关元件的ON/OFF周期，同相地控制AC电动机的转数。在此结构中，零交叉检测器包括上升沿设置装置4a，用于将上升沿定义的零交叉信号的ON-时序设置比相对于电源电压的零交叉点预先确定的值的相位超前。控制器包括：触发信号发生器，产生加到开关元件的触发信号，因此同相地控制AC电动机的转数；计算机部分，接收由零交叉检测器产生的零交叉信号，和由转数检测器产生的转数信号，因此计算机部分8施加触发产生时序信号到触发信号发生器。计算机部分包括：计算部分，由调整从零交叉信号的ON-时序到触发信号的ON-时序之间的相位差周期定义的触发时序间隔，计算触发信号的ON-时序，因此启动开关元件3；触发ON-周期调整装置，由它的脉冲宽度定义的触发信号的ON-周期调整为大于启动开关元件3要求的最小脉冲宽度，并且不小于在零交叉信号的ON-时序和电源电压的零电压点之间预先确定的相位差。优选的，在这个结构中，当触发信号的脉冲宽度与下一个零交叉信号交叉时，触发信号的ON-周期被控制，所以，触发信号在零交叉信号的ON-时序闭合。优选的，在上面的结构中，在接收触发信号时可以启动开关元件，当在AC电动机中流动的负载电流是零时关闭，因此计算机部分基于零交叉信号，控制产生触发信号的时序，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由ＡＣ电源驱动的ＡＣ电动机的相位控制器，包括：开关元件（３），串联连接在ＡＣ电动机（２）和ＡＣ电源（１）之间；零交叉检测器（４），连接到ＡＣ电源（１），用于检测ＡＣ电源（１）的电源电压的零交叉点，并产生零交叉信号；　 　转数检测器（５），连接到ＡＣ电动机（２），用于检测ＡＣ电动机（２）的转数，并产生转数信号；控制器（６），基于零交叉信号和转数信号，通过控制开关元件（３）的ＯＮ－ＯＦＦ周期，同相地控制ＡＣ电动机（２）的转数，其中，零交叉检测 器（４）包括上升沿设置装置（４ａ），用于设置上升沿定义的零交叉信号的ＯＮ－时序比相对于电源电压的零交叉点预先确定的值的相位超前；其中，控制器（６）包括：触发信号发生器（７），产生加到开关元件（３）的触发信号，因此同相地控制Ａ Ｃ电动机（２）的转数；计算机部分（８），接收由零交叉检测器（４）产生的零交叉信号，和由转数检测器（５）产生的转数信号，因此计算机部分（８）施加触发产生时序信号到触发信号发生器（７）；其中，计算机部分（８）包括：计算部 分（８ａ），通过调整从零交叉信号的ＯＮ－时序到触发信号的ＯＮ－时序之间的相位差周期定义的触发时序间隔，计算触发信号的ＯＮ－时序；触发ＯＮ－周期调整装置（８ｂ），调整由脉冲宽度定义的触发信号的ＯＮ－周期为大于启动开关元件（３）要求的最 小脉冲宽度，并且不小于在零交叉信号的ＯＮ－时序和电源电压的零电压点之间的预先确定的相位差；其中，当触发信号的脉冲宽度与下一个零交叉信号的ＯＮ－时序交叉时，控制触发信号的ＯＮ－周期，因此，在零交叉信号的ＯＮ－时序闭合触发信号。...

【技术特征摘要】
JP 2003-9-22 2003-3296411.一种由AC电源驱动的AC电动机的相位控制器，包括：开关元件(3)，串联连接在AC电动机(2)和AC电源(1)之间；零交叉检测器(4)，连接到AC电源(1)，用于检测AC电源(1)的电源电压的零交叉点，并产生零交叉信号；转数检测器(5)，连接到AC电动机(2)，用于检测AC电动机(2)的转数，并产生转数信号；控制器(6)，基于零交叉信号和转数信号，通过控制开关元件(3)的ON-OFF周期，同相地控制AC电动机(2)的转数，其中，零交叉检测器(4)包括上升沿设置装置(4a)，用于设置上升沿定义的零交叉信号的ON-时序比相对于电源电压的零交叉点预先确定的值的相位超前；其中，控制器(6)包括：触发信号发生器(7)，产生加到开关元件(3)的触发信号，因此同相地控制AC电动机(2)的转数；计算机部分(8)，接收由零交叉检测器(4)产生的零交叉信号，和由转数检测器(5)产生的转数信号，因此计算机部分(8)施加触发产生时序信号到触发信号发生器(7)；其中，计算机部分(8)包括：计算部分(8a)，通过调整从零交叉信号的ON-时序到触发信号的ON-时序之间的相位差周期定义的触发时序间隔，计算触发信号的ON-时序；触发ON-周期调整装置(8b)，调整由脉冲宽度定义的触发信号的ON-周期为大于启动开关元件(3)要求的最小脉冲宽度，并且不小于在零交叉信号的ON-时序和电源电压的零电压点之间的预先确定的相位差；其中，当触发信号的脉冲宽度与下一个零交叉信号的ON-时序交叉时，控制触发信号的ON-周期，因此，在零交叉信号的ON-时序闭合触发信号。2.根据权利要求1所述的相位控制器，其特征在于在接收触发信号时，开启开关元件(3)，当在AC电动机中流动的负载电流是零时关闭，因此计算机部分基于零交叉信号控制产生触发信号的时序，并调整开关元件的ON-周期。3.根据权利要求1所述的相位控制器，其特征在于当控制AC电动机(2)有高转数时，缩短触发时序间隔，触发时序间隔设置为Td＝0输出最大转数，尽管触发信号在零交叉信号的ON-时序上升。4.根据权利要求1所述的相位控制器，其特征在于当控制AC电动机有低转数时，拉长触发时序间隔。5.根据权利要求4所述的相位控制器，其特征在于当控制触发时序间隔有最大值时，该最大值由从电源电压的半个周期减去开启开关元件(3)要求最小脉冲宽度确定，触发ON-周期调整装置，调整设置为最小脉冲宽度的触发信号的ON-周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林淳，堀诚，八木敏明，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]