專利名稱：調速裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種調速裝置和方法，尤其是一種適用于交流電動機的調速器和調速方法。
背景技術：
交流電動機以其結構簡單，運行可靠，價格低廉等優點，在電力拖動領域得到了廣泛的應用。為適應不同工作情況下對電動機轉速調節的不同需求，長期以來，人們對交流電動機調速技術進行了廣泛而深入的研究。
目前，AC/AC交換技術是實現交流電動機調速的一種常用方法，主要分為兩類第一類是交流調壓調速。交流調壓調速主要是在保持供電頻率不變的前提下，對交流供電電壓的輸出的幅度進行控制，通過對交流電壓幅值的調節，實現對交流電機的調速。常用的有晶閘管相控調壓調速、交流斬波調壓調速等。晶閘管相控調壓存在輸出電壓諧波分量較大，控制角α較大時功率因數比較低等缺陷；交流斬波方式部分克服了上述問題，但是電路非常復雜。
另一類是交流變頻調速。交流變頻調速是以輸入交流電的頻率為控制對象，根據負載要求得到不同頻率的交流電能。廣泛應用在交流電動機調速等場所。交流變頻又分為AC-DC-AC變換和AC-AC變換。AC-DC-AC變換電路復雜成本高；AC-AC變換存在觸發電路復雜，因此不適用于小功率電動機；由于交流變頻調速電源的輸出功率因數低，往往需要在輸入端進行補償。
因此，現有技術對交流電動機轉速進行調整的技術難以同時解決調速方法復雜、諧波分量大和功率因數低等問題，調速器不免存在電路復雜成本高的缺陷。
發明內容
本發明的目的是為克服現有技術的缺陷，提供一種調速裝置和方法，以實現利用簡便的方法，簡單的電路進行交流電動機調速，從而降低成本，并且避免電路諧波干擾，提高效率。
為實現本發明目的的一個方面，本發明提供了一種調速裝置，由控制模塊、隔離開關電路相互電連接構成，其中所述控制模塊用于產生控制電路通斷狀態的控制信號；所述隔離開關電路用于根據所述控制模塊輸出的控制信號控制輸出電壓呈脈動波形。
所述輸出電壓用于提供給負載交流電動機，輸出電壓為交流正弦波供電時，則所述呈脈動波形的輸出電壓正弦波成為脈動正弦波，并且在電源電壓正弦波過零處切換電路通斷狀態。所述控制模塊可調整輸出控制信號的周期和/或占空比，則接受控制信號控制輸出的脈動電壓的脈動周期和/或占空比連續可調，脈動周期的調整范圍是20ms～2s，占空比的調整范圍是10％～90％。
為實現本發明目的的另一個方面，本發明還提供了一種調速方法，具體包括發出用于控制電路通斷狀態的控制信號；根據所述的控制信號控制輸出電源以斷續接通的方式輸出脈動電壓。
所述輸出電源的斷續接通在其電壓過零處切換，即輸出電源為交流正弦波時，在正弦波過零處切換，使正弦波成為脈動正弦波。所述輸出電壓用于驅動交流電動機時，交流電動機在脈動正弦波驅動下斷續接通，在接通時加速運轉，在斷開時減速運轉，交流電動機因慣性作用仍可連續運轉，但整體轉速改變。
由以上技術方案可知，本發明所提供的調速裝置具有電路簡單成本低的優點，而本發明提供的調速方法通過接通或斷開電路使電源正弦波成為脈動正弦波以驅動交流電動機斷續接通來實現交流電動機轉速調節，方法簡單易乎為零，干擾極小，效率高。
下面通過具體實施例并結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。
圖1為本發明調速裝置實施例的結構示意圖；圖2為本發明調速方法實施例的流程圖。
具體實施例方式
本發明調速裝置和方法使交流電動機的驅動電源根據控制信號的控制在電源正弦波過零處斷續接通負載，形成脈動正弦波，使交流電動機在脈動正弦波驅動下斷續接通運轉，以改變轉速。
本發明提供了一種調速裝置，由控制模塊、隔離開關電路相互電連接構成，其中所述控制模塊用于產生控制電路通斷狀態的控制信號；所述隔離開關電路用于根據所述控制模塊輸出的控制信號控制輸出電壓呈脈動波形。
如圖1所示，為本發明調速裝置一個具體實施例的結構示意圖，調速裝置由互相電連接的單片機4和隔離開關電路2組成，隔離開關電路2與交流電動機3相連調節交流電動機的轉速，單片機4，可以接收指令，發出周期和/或占空比可調的控制信號；隔離開關電路2用于根據控制信號切換通斷狀態，控制交流電動機的驅動電源正弦波成為脈動正弦波。
再如圖1所示，隔離開關電路2由光電隔離電路5和雙向可控硅開關電路1組成，光電隔離電路5可以為具有過零切換功能的光電隔離交流過零電路，雙向可控硅開關電路1的控制回路通過光電隔離電路5與單片機4相連，并且該調速裝置的雙向可控硅開關電路1的主回路與交流電動機3相連，用以接通或斷開交流電動機的驅動電源電路。
并且單片機4可以用脈沖電路(圖中未示)代替，即只要可以接收指令發出脈沖控制信號即可。上述的指令也可以是觸發信號，單片機或脈沖電路接收觸發信號后發出控制信號。
因此，本發明的調速裝置的電路簡單，可以降低裝置成本。
本發明的調速方法，包括以下步驟發出用于控制電路通斷狀態的控制信號；根據所述的控制信號控制輸出電源以斷續接通的方式輸出脈動電壓。
如圖2所示，為本發明調速方法一個具體的實施例的流程圖，用于進行交流電動機調速，具體包括以下步驟步驟101，控制模塊根據接收到的指令發出周期和/或占空比可調的控制信號；步驟102，光電隔離電路5根據接收到的控制信號，在控制信號為高電平狀態時接通電路，在控制信號為低電平狀態時斷開電路，且在電源正弦波過零處切換其自身的接通和斷開狀態；步驟103，雙向可控硅開關電路1受光電隔離電路5通斷狀態的控制，接通和斷開交流電動機3的電源驅動電路，使電源正弦波成為脈動正弦波，并且該脈動正弦波的脈動周期和/或占空比隨控制信號周期和/或占空比的調整而連續可調；步驟104，交流電動機3由步驟103產生的脈動正弦波驅動斷續連通運轉，在接通電源時加速，在斷開電源時減速，交流電動機3因慣性作用而以低于全功率轉速的速度連續運轉。
在步驟101中，改變控制模塊的設置，可以改變控制信號的周期和/或占空比，則在步驟103中受其控制而產生的脈動正弦波的脈動周期和/或占空比也隨之變化，即改變了交流電動機3的接通和斷開時間從而調整了交流電動機3的轉速，該脈動正弦波的脈動周期和/或占空比在一定范圍內連續可調，脈動周期的調整范圍是20ms～2s，占空比的調整范圍是10％～90％。
并且上述步驟101中的指令可以為觸發信號，控制控制模塊輸出控制信號。
本發明調速方法利用交流電動機轉動的慣性，通過控制交流電動機驅動電路的通斷來調節交流電動機轉速，方法簡單易實現，且易于在較大調整范圍內調整脈動正弦波的脈動周期和/或占空比，使交流電動機的轉速可在較寬的范圍內調節，又因為交流電動機在電源正弦波過零處完成驅動電源電路的通斷切換，所以電路的諧波分量幾乎為零，干擾極少。因此，本發明的調速方法可有效改善現有技術中存在的問題。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種調速裝置，其特征在于由控制模塊、隔離開關電路相互電連接構成，其中所述控制模塊用于產生控制電路通斷狀態的控制信號；所述隔離開關電路用于根據所述控制模塊輸出的控制信號控制輸出交流電壓呈脈動輸出。
2.根據權利要求1所述的調速裝置，其特征在于所述控制模塊為可發出其周期和占空比可調的脈沖控制信號的脈沖信號發生電路。
3.根據權利要求2所述的調速裝置，其特征在于所述脈沖信號發生電路為單片機或脈沖電路。
4.根據權利要求1或2或3所述的調速裝置，其特征在于所述隔離開關電路包括光電隔離電路，與所述控制模塊相連接，用于接收控制信號并根據控制信號切換其自身的通斷狀態；雙向可控硅開關電路，其控制回路與所述光電隔離電路相連，其主回路和交流電動機相連，用于根據光電隔離電路的通斷狀態接通和斷開交流電動機的電源，使驅動交流電動機的交流電源呈脈動輸出。
5.一種調速方法，其特征在于，包括發出用于控制電路通斷狀態的控制信號；根據所述的控制信號控制輸出電源以斷續接通的方式輸出脈動交流電壓。
6.根據權利要求5所述的調速方法，其特征在于根據所述的控制信號控制輸出電源以斷續接通的方式輸出脈動交流電壓具體包括根據接收到的控制信號控制光電隔離電路的接通或斷開；雙向可控硅開關電路接收光電隔離電路的控制，切換其輸出的交流電壓的通斷狀態，使其輸出的電壓呈斷續接通或斷開的脈動交流電壓。
7.根據權利要求5或6所述的調速方法，其特征在于所述輸出電壓的通斷狀態在電源正弦波過零處切換。
8.根據權利要求5所述的調速方法，其特征在于所述控制模塊發出的控制信號的周期和/或占空比連續可調。
9.根據權利要求8所述的調速方法，其特征在于所述連續可調控制信號的周期和/或占空比具體為連續可調控制信號控制產生的脈動電壓的脈動周期和/或占空比。
10.根據權利要求9所述的調速方法，其特征在于所述脈動電壓的脈動周期調整范圍是20ms～2s，占空比調整范圍是10％～90％。
全文摘要
本發明涉及一種調速裝置，包括用于產生控制信號的控制模塊；與所述控制模塊相連接，用于根據控制信號的狀態使交流電動機的驅動電源正弦波成為脈動正弦波的隔離開關電路。本發明還涉及一種調速方法，具體步驟包括控制模塊發出控制電路通斷狀態的控制信號；隔離開關電路根據接收到的控制信號在電源正弦波過零處切換交流電動機電源的通斷狀態，使電源正弦波成為脈動正弦波來斷續接通交流電動機；交流電動機在脈動正弦波的驅動下斷續運轉而調整轉速。本發明的調速裝置電路簡單，成本低，調速方法簡單易實現，電路諧波分量極小，效率高。
文檔編號H02P27/00GK101018038SQ200710064019
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月16日 優先權日2007年2月16日
發明者申志強, 原所良 申請人:原所良