一种ＡＣ电机转速控制器，该控制器包括多个电容，该多个电容可以通过可控导通开关而被选择性转换为与ＡＣ电机以及ＡＣ电压源串联电连接以控制所述电机的转速。为改变所述电机的转速，控制电路使第一开关导通以响应第一次检测到的ＡＣ电压零交叉而将第一电容充电到预定电压。然后所述控制电路使第二开关导通以响应随后的第二次检测到的ＡＣ电压零交叉而将第二电容充电到所述预定电压。之后所述控制电路在随后的第三次检测到的ＡＣ电压零交叉之后的预定时刻使两个开关同时导通。由此所述电容在被转换至与所述电机串联之前被充电至相同电压，从而在改变电机转速时能减小噪声。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于给交流(AC)负载例如诸如AC风扇电机的电机负载 提供可变功率的负载控制装置，更具体地，本专利技术涉及静音的风扇转速控制， 该转速控制特别用于快速控制天花板安装的冷却风扇的转速且同时最小化 产生的噪声。
技术介绍
用于控制风扇电机的转速的已知技术中存在的问题是 一些方法在风扇 电机和风扇转速控制(即，操作风扇电机的控制装置)中产生了大量的噪声。 图1A显示现有技术的可变风扇转速控制10。该风扇转速控制IO耦合在AC 电源16和风扇电机18之间。用电感和电阻的串联来作为风扇电机18的模 型。典型的天花板风扇的风扇电机具有大抗性部件，该部件使风扇电机18 主要表现出对风扇转速控制10的抗性。可控导通开关12， 一般包括诸如三端双向可控硅开关的双向半导体开 关，通过控制电路14控制该可控导通开关12以改变三端双向可控硅开关在 AC电源每半个周期中幵始导通时的相位角，从而提供可变的转速控制。如 本领域技术人员所公知的，通过控制三端双向可控硅开关开始导通时的相位 角(即，AC电源每半个周期中三端双向可控硅开关的导通时间)，可以控制提供给风扇电机18的功率量并由此可以控制风扇电机的转速。现有技术的风扇转速控制10存在这样的问题当通过相位角技术来控 制风扇电机18时，在该风扇电机中会产生令人烦恼和分心的机械噪声和噪声。图1B显示了 AC输入电压19A、施加给风扇电机18的电机电压19B、 以及通过风扇电机的电机电流19C的波形。从上述波形可以看出，所述电机 电压19B具有大的不连续性以及由此产生的谐波，该谐波导致在所述风扇电 机18中产生噪声和振动。被传递给风扇电机18的电机电压19B中的谐波引 起了大量令人分心的噪声和震动。图2A显示了另一种现有技术的方法，该方法提供一种静音的风扇转速 控制20。在这种方法中，两个电容24、 25以串联电连接被耦合在AC电源 16和风扇电机18之间。两个可控导通开关22、 23，例如诸如三端双向可控 硅开关的双向半导体开关，被设置为与各个电容24、 25相串联。控制电路 26用于控制开关21、 22、 23的导通状态以选择性地转换电容24、 25中的一 者或两者与风扇电机进行串联电连接。由此，在电容24、 25和风扇电机18 之间形成分压器。与风扇电机18串联的电容的不同值在风扇电机两端产生 不同的电压，从而导致不同的风扇转速。 一般地，随着与风扇电机18串联 的电容减小，风扇电机的转速也会减小。通过控制开关22、 23来从电路中选择性地接入和移除电容24、 25，控 制电路26能提供多个离散的风扇转速。如果开关22、 23中的一个，或这些 开关的任意组合导通，风扇电机以取决于串联在AC电源16和风扇电机18 之间的等效电容的所述离散转速中的一个来进行工作。控制电路26驱动每 一个针对选择离散转速中的一个而导通的三端双向可控硅开关至基本完全 导通，即，三端双向可控硅开关导通了将近每半个周期的整个长度。由于风 扇电机18具有大抗性部件，因此当电容24、 25中的一个或多个与风扇电机 以串联方式耦合时，通过风扇电机的电机电流导致AC电源16的AC输入电压(即，与AC输入电压异相)。通过控制电路26还可以控制旁路开关21。当旁路幵关21导通时，给风 扇电机18提供AC电源16的全部的AC输入电压，然后风扇电机18在基本 全速下工作。因此，通过如2A所示的电路，可以获得多达4个不同的离散 的转速(包括全速)。可以提供额外的电容和开关以获得更多的离散转速水 平，但是随着更多的元件被添加，电路将会变得不必要的复杂、大型和昂贵。 这种类型的转速控制的示例被描述于1991年2月12日公布的、题为 SWITCHING CIRCUIT PROVIDING ADJUSTABLE CAPACITIVE SERIES VOLTAGE DROPPING CIRCUIT WITH A FRACTIONAL HORSEPOWER MOTOR的美国专利No. 4，992，709，其被公开的全部内容作为引用被结合于 此。图2B显示了图2A中的现有技术的风扇转速控制20的线电压31A、电 机电压31B和电机电流31C的波形。可以看出，波形相当连续且平滑，没 有图1A中所示的系统的非连续性。因为开关21、 22、 23要么导通，要么断 开，且没有根据图1A的风扇转速控制10的相位控制技术而被操作，所以波 形没有表现出非连续性。由此，当风扇转速控制20工作在稳定状态条件下 时，即工作在离散风扇转速中的其中一个下，风扇电机中产生最小的噪声。但是，刍控制电路26改变风扇电机18的转速时，即当控制电路改变开 关22、 23的导通状态时，风扇转速控制20容易产生噪声。例如，假设在开 关22导通而开关23不导通的情况下风扇转速控制20工作，由此只有电容 24与风扇电机18串联耦合。电容24根据由AC电源16提供的AC线电压 在每一个线周期充电和放电。假定开关23在长时间内不导通，电容25具有 基本很低的电荷，即电容25的两端只产生小电压。为改变风扇电机18的转 速，控制电路26用于使开关23导通并保持开关22导通。如果当电容24两 端的电压与电容25两端的电压完全不同时控制电路26使开关23导通，则13会产生大的环流且会流过这两个电容。该大电流使电容24、 25的极板收縮， 产生听得见的"卡嗒(click)"的噪声，这会让风扇转速控制20的使用者烦 心。这种大电流的反复出现会损坏电容和风扇转速控制20中的其他的电子 部件，由此减少风扇转速控制的寿命。一些现有技术的风扇转速控制包括放电电阻，例如，图2A中所示的风 扇转速控制20的电阻27、 28。放电电阻具有小阻值且允许电容24、 25快速 放电。此外，风扇转速控制20可以包括限制电阻29、 30以限制尖峰放电电 流。当改变风扇电机18的转速时，在使一个或多个电容导通之前，控制电 路使开关22、 23在一段预定的时间内不导通以使电容放电。但是，由于需 要一段时间使电容24、 25放电，这种控制方法限制了风扇转速控制20能改 变风扇电机18转速的转速。此外，放电电阻27、 28在风扇转速控制20正 常工作期间消耗了大量的电能，从而需要更大且昂贵的电阻。因此，需要一 种静音的风扇转速控制，该风扇转速控制能够快速改变风扇电机的转速而不 在风扇转速控制中产生过多的噪声以及在正常工作期间不产生过多的热。而且，当风扇电机从关断到被开启到很低的转速时，风扇电机18常常 具有启动问题。为克服现有技术的风扇转速控制20的这个问题，控制电路 26通过在一段预定的时间以尽可能最大的转速驱动风扇电机，也就是使旁路 开关21导通，以初始"突跳启动(kick starts)"风扇电机18。在这段时间 之后，风扇电机18以可接受的惯量转动且之后控制电路26控制开关24、 25 来转换合适的电容与风扇电机18串联以产生期望的更低的转速。但是，将 风扇电机18转速从最初的停止时的转速改变到全速，然后回到期望的低速 会产生通过风扇电机的大电流脉冲，这会使风扇电机产生听得见的"沉闷的 (clunking)"噪声。如上所述，在风扇电机中产生的噪声会让使用者烦心和 分心。因此，静音的风扇转速控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于控制ＡＣ电机的转速的负载控制装置，该ＡＣ电机由ＡＣ电源的ＡＣ电源电压来驱动，该负载控制装置包括： 第一电容和第二电容，所述第一和第二电容的每一个适于以串联电连接被耦合在所述ＡＣ电源和所述ＡＣ电机之间； 以串联电连接与所述第一电容耦合的第一可控导通开关和以串联电连接与所述第二电容耦合的第二可控导通开关；以及 控制电路，用于控制所述第一和第二可控导通开关以提供所述ＡＣ电机的多个离散的转速； 其中所述控制电路用于通过下列步骤来改变所述ＡＣ电机的转速：使所述第一开关在所述ＡＣ电源电压的第一零交叉处导通以使所述第一电容基本充电到第一预定电压； 使所述第二开关在所述ＡＣ电源电压的第二零交叉处导通以使所述第二电容基本充电到第二预定电压；以及 使所述第一和第二开关在所述ＡＣ电源电压的第三零交叉之后的预定时刻导通。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：JP斯坦纳，A多宾斯，CM吴，
申请(专利权)人：路创电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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