PG風(fēng)機(jī)控制原理和電路

1、分體室內(nèi)機(jī)交流電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì)規(guī)范第8頁(yè)共6頁(yè)復(fù)3速覷蠲逡羈翳武管夔慝王超總述分體機(jī)室內(nèi)風(fēng)機(jī)目前用的是塑封電機(jī)，為單向異步電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。為了滿足空調(diào)正常 的運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到制冷、制熱能力的平衡，所以必須保證室內(nèi)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足系統(tǒng)的要求，并保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。為達(dá)到以上目的，我們采用可控硅調(diào)壓調(diào)速的方法來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。為了保證所調(diào)電壓滿足轉(zhuǎn)速要求，則必須檢出電源的零點(diǎn)和測(cè)出風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，故在實(shí)際電路中，我們還使用 了過(guò)零檢測(cè)電路來(lái)檢出電源的零點(diǎn)、使用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)速，再通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅 導(dǎo)通角來(lái)使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到系統(tǒng)要求。以下分幾個(gè)部分來(lái)介紹風(fēng)機(jī)調(diào)速電路。第一部分：塑封電機(jī)工作原理介紹i、電機(jī)工作原

2、理我們所采用的室內(nèi)風(fēng)機(jī)電機(jī)為塑封電機(jī)，為單向異步電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，級(jí)對(duì)數(shù)為四級(jí)，并帶轉(zhuǎn)速反饋，電機(jī)每轉(zhuǎn)一周，輸出一個(gè)方波信號(hào)。單向異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，振動(dòng)和噪音較小，并且只需單相電源供電，所以在家電行業(yè)中應(yīng)用廣泛。它主要由定子與轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子部分由定子鐵心、繞組和基座組成。定子鐵心由硅鋼片壓成，且內(nèi)園有許多槽，用 以嵌放定子繞組。由于單向繞組只能產(chǎn)生脈動(dòng)電勢(shì)，電機(jī)沒(méi)有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而無(wú)法啟動(dòng)，因此單 向電機(jī)的定子有兩相繞組，兩相繞組的軸線在空間相差90度電角度，其中一相繞組稱為主繞組，另一相繞組稱為副繞組或啟動(dòng)繞組。轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心也用硅鋼片沖制而成，且外

3、園沖有許多槽，用以安放轉(zhuǎn)子導(dǎo)條。電機(jī)的定子兩相繞組通過(guò)交流電后，在定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)速度叫同步轉(zhuǎn)速，以 ni表示。ni的大小決定于通入電流的頻率和電機(jī)的極對(duì)數(shù)P:ni=60f/p（轉(zhuǎn)/分）當(dāng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被此旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線切割時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 在轉(zhuǎn)子回路閉合的情況下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中就有電流流過(guò)， 載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用而跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)， 其轉(zhuǎn)速為no轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換，這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。2、電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)工作原理由于使用的電源為單向交流電，從上面所介紹的電機(jī)的繞組情況而言，若不在啟動(dòng)繞組上接電容，而直接在兩相繞組上加交流電或只在

4、主繞組上加交流電，則產(chǎn)生的為脈動(dòng)磁場(chǎng)， 不能給轉(zhuǎn)子提供啟動(dòng)力矩，故在實(shí)際電路中，我們采用在啟動(dòng)繞組電路中串接啟動(dòng)電容的方 法來(lái)使電機(jī)獲得啟動(dòng)力矩。電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)定子副繞組（即啟動(dòng)繞組）電路中串接電容器， 此電容器在電機(jī)啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中都參與工作，由于電路中串接電容， 使副繞組回路為容性， 故副繞組電流相位超前于電壓，主繞組電流則落后于電壓（由于主繞組回路為感性）。當(dāng)電容參數(shù)設(shè)計(jì)合適時(shí)（一般為通過(guò)實(shí)驗(yàn)選定能滿足要求的電容），兩個(gè)繞組電流的相位差將接近 90度，從而產(chǎn)生較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而啟動(dòng)電流較小。這樣來(lái)使電機(jī)獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（圖一）3、可控硅調(diào)壓調(diào)速原理可控硅調(diào)速是用改變可控硅導(dǎo)通角的方

5、法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)端電壓的波形,從而改變電動(dòng)機(jī)端電壓的有效值，達(dá)到調(diào)速的目的。當(dāng)可控硅導(dǎo)通角ai=1800時(shí)，電動(dòng)機(jī)端電壓波形為正弦波，即全導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)可控硅導(dǎo)通角“1 180 0時(shí)，電動(dòng)機(jī)端電壓波形如圖實(shí)線所示，即非全導(dǎo)通狀態(tài)，有效值減??；i越小，導(dǎo)通狀態(tài)越少，則電壓有效值越小，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)越小，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低；由以上的分析可知，可控硅調(diào)速時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速可連續(xù)調(diào)節(jié)，但這時(shí)電動(dòng)機(jī)電壓和電流波 形不連續(xù)，波形差，故電動(dòng)機(jī)的噪音大，并帶來(lái)干擾。故我們?cè)陔娐吩O(shè)計(jì)時(shí)，需考慮這方面 的問(wèn)題，應(yīng)有適當(dāng)?shù)臑V波電路。第二部分：過(guò)零檢測(cè)原理與電路過(guò)零檢測(cè)電路的原理圖如下：電網(wǎng)交流電源經(jīng)變壓器降壓后，先通過(guò)兩個(gè)二極管整

6、流，形成脈動(dòng)直流波形:（圖四）經(jīng)過(guò)電阻分壓后，再經(jīng)過(guò)電容濾波，濾去高頻干擾成分，形成與上圖波形一致的電壓波形；當(dāng)電壓大于0.7V時(shí)，三極管導(dǎo)通，在三極管集電極形成一低電位；當(dāng)電壓再次降到低于0.7V時(shí)，三極管截止，三極管集電極通過(guò)上拉電阻5V,形成高電位；這樣通過(guò)三極管的不停的導(dǎo)通、截止、再導(dǎo)通，在芯片過(guò)零檢測(cè)腳形成100Hz脈沖波形，芯片通過(guò)判斷，檢測(cè)電壓的零點(diǎn)。（圖五）第三部分：速度檢測(cè)電路要達(dá)到將塑封電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在一定風(fēng)速上的目的，則必須同時(shí)同步的檢測(cè)出風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖方波，通過(guò)速，并通過(guò)軟件判斷，調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓的大小，來(lái)使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定:通過(guò)電機(jī)內(nèi)置霍爾元件，檢測(cè)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)每轉(zhuǎn)一周，

7、輸出一個(gè)限流電阻后，再通過(guò) 103電容濾去高頻干擾，用二極管4148鉗位，保證輸入芯片腳的 電壓低于5V,這樣來(lái)保護(hù)芯片管腳不會(huì)損壞。芯片通過(guò)對(duì)輸入脈沖方波的頻率的檢測(cè)，來(lái)判斷風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是否達(dá)到要求。若轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，則加大可控硅導(dǎo)通角，提高風(fēng)機(jī)電壓的有效值，使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大；轉(zhuǎn)速高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，則減小可控硅導(dǎo)通角，降低風(fēng)機(jī)電壓的有 效值，使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變低;風(fēng)機(jī)速度檢測(cè)電路圖見(jiàn)圖六。第四部分：風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)過(guò)速度檢測(cè)與軟件判斷后，芯片通過(guò)控制腳輸出控制信號(hào)，來(lái)控制驅(qū)動(dòng)三極管Q1的導(dǎo)通與截止：當(dāng)驅(qū)動(dòng)口電平為低時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，TLP3526的輸入級(jí)發(fā)光二極管未工作，故電機(jī)上未施加電壓。當(dāng)驅(qū)動(dòng)口

8、電平為高時(shí)，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，TLP3526的輸入級(jí)發(fā)光二極管通過(guò) +5V、390電阻、Q1三極管拉地工作，給電機(jī)上施加電壓。1U/450VAC的電容為前面所介紹的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行電容。該電容的大小一般應(yīng)與整機(jī)匹 配。第五部分：雙向可控硅介紹在風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路中， 最為重要的器件為 TLP3526雙向可控硅，下面就此器件做一附加 說(shuō)明，并在后附有 TLP3526的資料介紹。TLP3526的輸入級(jí)為發(fā)光二極管，正向工作電流I=10mA, V壓降=1.3V, I最大二50mA二極管的反向擊穿電壓 V>3M輸出級(jí)為光敏雙向管，導(dǎo)通時(shí)I=100mA,壓降<3V,導(dǎo)通時(shí)狀態(tài)維持電流為100 A

9、,截止時(shí)，它的阻斷電壓為直流 250V;當(dāng)維才I電流<100科A時(shí)，雙向管由導(dǎo)通變截止，故我們可 以通過(guò)控制輸入級(jí)的三極管的截止，來(lái)使雙向管截止；當(dāng)阻斷電壓 >250VAC或輸入級(jí)發(fā)光 二極管發(fā)光時(shí)，則雙向管導(dǎo)通；雙向光電耦合管的最大靜態(tài)du/dt為2V/ s時(shí)，當(dāng)加在雙向管兩端的電壓變化 du/d t>2V/科s時(shí)，則雙向管導(dǎo)通，為防止這種誤導(dǎo)通的情況出現(xiàn)，一般都 需要在輸出端加上吸收電路，通常為加阻容濾波電路，這樣可降低du/dt,同時(shí)保護(hù)TLP3526 的輸出級(jí)，防止雙向管的誤導(dǎo)通，而且可以同時(shí)吸收可控硅調(diào)速調(diào)整導(dǎo)通角對(duì)電路的干擾。總結(jié)從上面所述的幾個(gè)電路的工作原理分析，我們可以綜合總結(jié)一下目前我們美的分體機(jī)的室內(nèi)風(fēng)機(jī)工作原理： 首先，我們通過(guò)過(guò)零檢測(cè)電路，檢測(cè)出電源電壓的零點(diǎn)位置；其次我們通過(guò)芯片軟件的編寫(xiě)來(lái)對(duì)應(yīng)出目前空調(diào)器運(yùn)轉(zhuǎn)所需的室內(nèi)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)通過(guò)風(fēng)機(jī)速度檢測(cè)電路檢測(cè)