用于单相感应电机的非对称逆变器制造技术

用于单相感应电机的非对称逆变器，属于电力电子技术领域，本发明专利技术为解决单相感应电机采用的逆变电源导致电机存在速度波动的问题。本发明专利技术包括两个直流电源、开关管Ｓｍ和三相全桥逆变电路，两个直流电源串联后的一个输出端连接三相全桥逆变电路的一个输入端，另一个输出端连接三相全桥逆变电路的另一个输入端，开关管Ｓｍ并联在第一直流电源ＤＣ１的两个输出端，用于控制其开关状态，主线圈的匝数Ｎ１与辅助线圈的匝数Ｎ２不相等，单相感应电机的匝数多的线圈并联在第一桥臂的输出端和第三桥臂的输出端之间，单相感应电机的匝数少的线圈并联在第二桥臂的输出端和第三桥臂的输出端之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于单相感应电机的非对称逆变器，属于电力电子

技术介绍
单相感应电机是一类应用时间最早、应用范围最广的、单相电源供电和小功率应 用的单相感应电机。对其进行调速改造，或在新生产的电机中配置性能好的控制系统，具有 提高运行性能和节约能源的重要意义。它的两组定子线圈(主线圈Lq和辅助线圈Ld)通常 以正交的方式放置，加到两个线圈的定子电源应有90度的相位差，以保证形成定子旋转磁 场使转子转动。图1是单相异步电机的模型示意图，其中两个定子绕组分别用Lq和Ld表 示。转子绕组用α和β表示。ω为转子角速度。α相绕组的轴线与D相绕组Ld的轴线 的夹角θ角为空间位移变量。产生两线圈正交控制电压的方法有两种第一种方法是辅助线圈Ld串联某些电气 元件再与主线圈Lq并联，只需一个定子控制电压，因此可使用单相交流电源；第二种方法是 两个线圈分别加入正交的定子控制电压，这也就是两相交流电源分别控制。现有技术中，对单相感应电机实行两相分别控制方式，其控制电路参见图2所示。由于电力电子技术和微处理器技术的不断发展，从单相交流电源整流逆变为多相 交流电能的技术已经成熟，为单相感应电机的两相分别控制技术提供了技术基础。而单相 交流电机的两相分别控制技术可以省去电容器、便于调速、便于使用和三相交流电机类似 的控制技术，因此已广泛应用于单相感应电机的控制中。单相电机运行条件单相感应电机有如下基本关系\ Ii - - E η + jX ηπ\ .Q. 6 j QaCl) [u d = -ed + jx da其中是主线圈的外加电源电压，是主线圈的感应电动势，Xq0是主线圈的漏 电抗，￡^是辅助线圈的外加电源电压，是辅助线圈的感应电动势，\。是辅助线圈的漏电 抗。一般近似地认为两相绕组的漏抗比等于匝数比的平方，即XQ。/XD。 (NQ/ND)2(2)在单相电机对称运行时，应有eqied = j{nq ind)2(3)这样，就得到对称运行时的电压条件，uqiud=knqind)(4)即两个线圈所承受的电压应与两个线圈对应的匝数成正比。图2所示的逆变器中，交流电经AC-DC转换模块后转变成直流，即相当于直流电 源，该直流电源经稳压、再经桥式逆变电路逆变为交流信号分别加到单相感应电机的两个 绕组Lq和Ld上，由于供电电路的对称性，两个绕组上所加的交流电压的幅值是一样的。但 是，单相感应电机的两个绕组都是不对称的，也就是不相等，这就会使单相感应电机的定子 旋转磁动势的轨迹不是圆形的，而是椭圆形的，其结果是单相感应电机在运行时转一圈中 的速度不相等，也就是单相感应电机运行时会有速度波动。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决单相感应电机采用的逆变电源导致电机存在速度波动的 问题，提供了一种用于单相感应电机的非对称逆变器。本专利技术用于单相感应电机的非对称逆变器的第一种方案用于单相感应电机的非对称逆变器包括第一直流电源DC1、第二直流电源DC2、开 关管Sm和三相全桥逆变电路，第一直流电源DCl和第二直流电源DC2串联后的一个输出端 连接三相全桥逆变电路的一个输入端，第一直流电源DCl和第二直流电源DC2串联后的另 一个输出端连接三相全桥逆变电路的另一个输入端，开关管Sm并联在第一直流电源DCl的 两个输出端，用于控制第一直流电源DCl的开关状态，单相感应电机的主线圈并联在第一 桥臂的输出端和第三桥臂的输出端之间，单相感应电机的辅助线圈并联在第二桥臂的输出 端和第三桥臂的输出端之间，单相感应电机的主线圈的匝数N1大于辅助线圈的匝数N2。本专利技术用于单相感应电机的非对称逆变器的第二种方案用于单相感应电机的非对称逆变器包括第一直流电源DC1、第二直流电源DC2、开 关管Sm和三相全桥逆变电路，第一直流电源DCl和第二直流电源DC2串联后的一个输出端 连接三相全桥逆变电路的一个输入端，第一直流电源DCl和第二直流电源DC2串联后的另 一个输出端连接三相全桥逆变电路的另一个输入端，开关管Sm并联在第一直流电源DCl的 两个输出端，用于控制第一直流电源DCl的开关状态，单相感应电机的辅助线圈并联在第 一桥臂的输出端和第三桥臂的输出端之间，单相感应电机的主线圈并联在第二桥臂的输出 端和第三桥臂的输出端之间，单相感应电机的主线圈的匝数N1小于辅助线圈的匝数N2。本专利技术的优点本专利技术提供的逆变器根据单相感应电机主辅线圈的匝数情况来加 不同幅值的电压，即加到电机绕组上的电压幅值与绕组的匝数成正比，承担电压幅值变化 调节任务的第一直流电源根据三相全桥中开关管的导通状态，按照符合要求的逻辑关系， 由开关管Sm控制其开关，这样，加载到主辅线圈上的电压是随着工作状态在有规律的变 化，并非一成不变，使得单相感应电机能够运行平稳，减少转速波动，获得更好的运行效果。附图说明图1是
技术介绍
中单相感应电机绕组结构示意图；图2是
技术介绍
中单相感应电机所采用的逆变器结构示意图；图3是本专利技术单相感应电机的逆变器结构示意图；图4是实施方式二的结构示意图；图5是各个开关的逻辑关系图。具体实施例方式具体实施方式一下面结合图3和图5说明本实施方式，本实施方式用于单相感应 电机的非对称逆变器，它包括第一直流电源DC1、第二直流电源DC2、开关管Sm和三相全桥 逆变电路，第一直流电源DCl和第二直流电源DC2串联后的一个输出端连接三相全桥逆变 电路的一个输入端，第一直流电源DCl和第二直流电源DC2串联后的另一个输出端连接三 相全桥逆变电路的另一个输入端，开关管Sm并联在第一直流电源DCl的两个输出端，用于 控制第一直流电源DCl的开关状态，单相感应电机的主线圈并联在第一桥臂的输出端和第 三桥臂的输出端之间，单相感应电机的辅助线圈并联在第二桥臂的输出端和第三桥臂的输 出端之间，单相感应电机的主线圈的匝数N1大于辅助线圈的匝数N2。即N1 > N2三相全桥逆变电路由六个开关管组成，六个开关管分别为第一开关管S1、第二开 关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5和第六开关管S6,第一桥臂的上、下位 置分别设置第一开关管S1和第二开关管S2,第二桥臂的上、下位置分别设置第三开关管S3 和第四开关管s4，第三桥臂的上、下位置分别设置第五开关管S5和第六开关管S6,开关管Sm 的开关状态与六个开关管的开关状态之间的逻辑关系为:Sm = SrS4-S6+S2-S3-S5，式中，开关管取值为1表示该开关管导通，开关管取值为0表示该开关管关断。本实施方式的 三相全桥逆变电路输出的交流电压我们只利用了其中的两相，一相加载在主线圈两端，另 一相加载在辅助线圈上。第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5、第六 开关管S6和开关管Sm采用自带体二极管的IGBT开关管或自带体二极管的MOSFET开关管。每个开关管自带的体二极管为反向并联设置，当开关管采用IGBT开关管时，体二 极管的阳极与IGBT开关管的发射极相连接，体二极管的阴极与IGBT开关管的集电极相连 接；当开关管采用N型MOSFET开关管时，体二极管的阳极与MOSFET开关管的源极相连接， 体二极管的阴极与MOSFET开关管的漏极相连接；当开关管采用P型MOSFET开关管时，体二 极管的阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于单相感应电机的非对称逆变器，其特征在于，它包括第一直流电源（ＤＣ１）、第二直流电源（ＤＣ２）、开关管（Ｓｍ）和三相全桥逆变电路，第一直流电源（ＤＣ１）和第二直流电源（ＤＣ２）串联后的一个输出端连接三相全桥逆变电路的一个输入端，第一直流电源（ＤＣ１）和第二直流电源（ＤＣ２）串联后的另一个输出端连接三相全桥逆变电路的另一个输入端，开关管（Ｓｍ）并联在第一直流电源（ＤＣ１）的两个输出端，用于控制第一直流电源（ＤＣ１）的开关状态，单相感应电机的主线圈并联在第一桥臂的输出端和第三桥臂的输出端之间，单相感应电机的辅助线圈并联在第二桥臂的输出端和第三桥臂的输出端之间，单相感应电机的主线圈的匝数Ｎ↓［１］大于辅助线圈的匝数Ｎ↓［２］。

【技术特征摘要】
用于单相感应电机的非对称逆变器，其特征在于，它包括第一直流电源(DC1)、第二直流电源(DC2)、开关管(Sm)和三相全桥逆变电路，第一直流电源(DC1)和第二直流电源(DC2)串联后的一个输出端连接三相全桥逆变电路的一个输入端，第一直流电源(DC1)和第二直流电源(DC2)串联后的另一个输出端连接三相全桥逆变电路的另一个输入端，开关管(Sm)并联在第一直流电源(DC1)的两个输出端，用于控制第一直流电源(DC1)的开关状态，单相感应电机的主线圈并联在第一桥臂的输出端和第三桥臂的输出端之间，单相感应电机的辅助线圈并联在第二桥臂的输出端和第三桥臂的输出端之间，单相感应电机的主线圈的匝数N1大于辅助线圈的匝数N2。2.根据权利要求1所述的用于单相感应电机的非对称逆变器，其特征在于，三相全 桥逆变电路由六个开关管组成，六个开关管分别为第一开关管饵)、第二开关管(S2)、 第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)和第六开关管(S6),第一桥臂的上、 下位置分别设置第一开关管(S1)和第二开关管(S2),第二桥臂的上、下位置分别设置第 三开关管(S3)和第四开关管(S4),第三桥臂的上、下位置分别设置第五开关管(S5)和 第六开关管(S6)，开关管(Sm)的开关状态与六个开关管的开关状态之间的逻辑关系为 Sm = S1 · S4 · S6 + S2 · S3 · S5。3.根据权利要求2所述的用于单相感应电机的非对称逆变器，其特征在于，第一开关 管(Si)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管 (S6)和开关管(Sm)采用自带体二极管的IGBT开关管或自带体二极管的MOSFET开关管。4.用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丁，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]