[实用新型]一种单相电容运转异步电动机无级调速系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机调速技术领域，尤其涉及了一种单相电容运转异步电动机无级调速系统。

背景技术

单相异步电动机，因其具有结构简单、价格低廉、坚固耐用、维护量少及可用于恶劣环境等优点，已得到了极其广泛的应用。但由于其平滑调速比较困难,且存在起动转矩小、起动电流大等缺点，单相异步电动机调速的应用与研究相对落后于三相交流电动机。

单相异步电动机有单相电容运转式、单相电容起动式、单相双值电容起动式、单相罩极式等。也可以分为带离心起动开关的单相电动机和不带离心开关的单相电动机。单相异步电动机大都为1.5kW以下的小功率电动机或者微特电动机，功率虽然小，但在市场上的占有量却很大,因此研究与发展其调速方式具有，现实意义。现有的调速方式有变极调速，调压调速，变频调速等方式，但是都或多或少的存在问题，如调速范围窄，调速不能很好贴合异步电动机特性曲线，启动电容受到冲击容易烧毁等等。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中调速范围窄，调速不能很好贴合异步电动机特性曲线，启动电容受到冲击容易烧毁的缺点，提供了一种单相电容运转异步电动机无级调速系统。

本实用新型解决了调速范围窄，调速不能很好贴合异步电动机特性曲线，启动电容受到冲击容易烧毁问题，本设计方案利用了三相逆变器代替启动电容。控制器中包含编写好的软件，能通过控制器控制三相逆变器的调制过程，从而达到控制电动机转速的目的。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

一种单相电容运转异步电动机无级调速系统，包括电位器、控制器、异步电动机和三相逆变器；电位器与控制器连接，三相逆变器串联在控制器的异步电动机之间；控制器包括采样单元、计算单元、调制单元、判断单元和控制单元；计算单元包括电压计算模块和频率计算模块；采样单元用于采样电位器的值并将数据传送给电压计算模块；电压计算模块用于计算调制电压并将数据传送给频率计算模块，频率计算模块用于根据V/F比例计算运行频率并将数据传送给调制单元；调制单元用于计算调制分量并将数据传送给判断单元；判断单元用于判断是否进行电压畸变，并将判断结果传送给控制单元；控制单元用于输出调制比例，控制三相逆变器的调制过程。

本系统通过三相逆变器调制出完整的两路相位相差90度的电压信号，从而实现极低运行电磁噪音。本系统根据风机应用的特点优化了三相逆变器调制的电压利用率，同时不会带来明显的转矩波动。

作为优选，电动机主副绕组之间不接入启动电容。异步电动机启动电容作用是使主副绕组上的电压信号相位相差90电角度，本系统中采用逆变器代替了启动电容的作用，因此不用接入启动电容。

作为优选，三相逆变器的U相接在单相电容运转异步电动机的主绕组输入端；V相接在单相电容运转异步电动机的主副绕组公共端；W相接在单相电容运转异步电动机的副绕组的输入端。变频器调制出的两路正弦信号能够同时到达电机的主副绕组，能够减少误差和损耗。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：调速范围更广，运行时电磁噪音极低，电压利用率提高，运行状态更加匹配异步电动机的特性，更加优化不同速度段的工作效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的电路示意图。

图2是本实用新型实施例1控制器结构示意图。

图3是本实用新型实施例1的流程图。

图4是本实用新型的调制解调电压矢量模型图。

图5是主副绕组电压关系正弦展开示意图。

图6是第Ⅱ象限的调制变化示意图

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，1—θ角、2—完整正弦调制的最大电压、3—正交坐标X轴、4—调制可利用最大电压、5—正交坐标Y轴、6—主绕组电压正弦展开、7—副绕组电压正弦展开、8—合成电压矢量的正弦展开、9—超出调制范围的部分。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例1使用一个MCU控制器采样电位器的值获取目标调制速度，MCU控制器根据电位器值控制三相逆变器调制出两路相位相差90电角度的正弦信号来实现单相电容运转异步电动机的无级调速运转。其中三相逆变器的U相接在单相电容运转异步电动机的主绕组输入端；V相接在单相电容运转异步电动机的主副绕组公共端；W相接在单相电容运转异步电动机的副绕组的输入端。