專利名稱：空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電器領(lǐng)域，具體的說是一種交流電機驅(qū)動方法及電路，特別是空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法及電路。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，家用空調(diào)日益普及，現(xiàn)在的家用空調(diào)室內(nèi)風(fēng)機控制中通常使用可調(diào)速的交流電機。可調(diào)速的交流電機相對于轉(zhuǎn)速恒定的抽頭電機來說，具有很多的優(yōu)點噪音低，節(jié)能，速度調(diào)節(jié)范圍廣等。但也有其缺點，可調(diào)速的交流電機成本較高，控制方式也相對復(fù)雜。
在現(xiàn)有的空調(diào)器可調(diào)速交流電機驅(qū)動電路中，硬件電路和電源以及控制軟件都是要相互匹配的，不具有通用性。硬件電路、電源、控制軟件三者中只要有任何一者發(fā)生改變，整個交流電機就無法工作，特別對于電源來說，其變化是難免的，不同的使用者，對電源的要求是不一樣的?？照{(diào)產(chǎn)品面對的是全世界的客戶，不同國家的不同客戶對于電源的要求也是不一樣的，如果沒有一個具有通用性的交流電機驅(qū)動方法及電路，就要針對不同國家和地區(qū)制作不同的空調(diào)交流電機驅(qū)動電路，這將會使開發(fā)成本及開發(fā)難度大幅增加。
另外，即便在同一電源下使用，也有可能出現(xiàn)電源波動的情況，此時需要空調(diào)器交流電機驅(qū)動電路有較好的抗干擾能力，以防止電機出現(xiàn)意想不到的動作而使空調(diào)停止工作或是損壞。由此可見，現(xiàn)有的空調(diào)器交流電機驅(qū)動電路已不再適應(yīng)當(dāng)前全球化生產(chǎn)的需求，是有待改善的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有的空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法及電路存在的缺點，提出一種具有通用性的空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法及電路。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法，其特征在于按如下步驟重復(fù)進(jìn)行(1)電源初始化時對過零檢測脈沖寬度進(jìn)行計算，并進(jìn)行保存；(2)判斷是否需要對電機進(jìn)行控制，若是，則保持風(fēng)機驅(qū)動端口為低電平；若不是，則等待電機轉(zhuǎn)速反饋信號的外部中斷發(fā)生；(3)在進(jìn)入電機轉(zhuǎn)速反饋中斷后，計算當(dāng)前電機的實際轉(zhuǎn)速；(4)以步驟(3)中計算的值和電機轉(zhuǎn)速目標(biāo)值的差進(jìn)行PID計算，得到控制電機驅(qū)動信號輸出的占空比；(5)在進(jìn)入過零檢測下降沿中斷后，將電機驅(qū)動信號輸出使能；(6)在總的延遲時間到達(dá)后發(fā)生定時器中斷，電機驅(qū)動信號輸出勢能，控制電機驅(qū)動信號端口輸出高電平；再延時到過零檢測下降沿發(fā)生時，將電機驅(qū)動信號端口輸出低電平。
一種可實現(xiàn)空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法的空調(diào)器交流電機驅(qū)動電路，包括單相交流電源、過零檢測電路、反向器電路、單片機，單相交流電源的輸出接過零檢測電路的輸入，過零檢測電路的輸出接反向器電路的輸入，反向器電路的輸出接單片機的輸入，過零檢測電路由電阻電路、電容C201、光耦PC02組成，單相交流電源的輸出通過電阻電路接電容C201，電容C201接光耦PC02，反向器電路由電容C202、電阻R209、電阻R210、電阻R211、三極管Q201、電容C203組成，電容C202接光耦PC02的輸出，電容C202的一個接點接地，另一接點與三極管Q201的基極相接，這一接點也通過電阻R209、電阻R210與三極管Q201的集電極相接，電阻R209的輸出接供電電壓VCC，三極Q201的集電極通過電阻R211接單片機的輸入，三極管Q201的發(fā)既接地，又通過電容C203接單片機的輸入。
本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實現(xiàn)前述的空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法，其中所述步驟(1)中，過零檢測脈沖寬度為過零檢測信號的下降沿開始到下一個上升沿為止。
前述的空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法，其中所述步驟(1)中，通過連續(xù)多次檢測該脈沖寬度后求其平均值來獲得需要的過零檢測脈沖寬度。
前述的空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法，其中所述步驟(6)中，將步驟(4)中計算得到的延遲時間和步驟(1)中計算得到的脈沖寬度的1/2作為總的延遲時間。
前述的空調(diào)器交流電機驅(qū)動電路，其中所述電阻電路為一條含有四條支路的并聯(lián)電阻電路，由電阻R201、電阻R202、電阻R203、電阻R204、電阻R205、電阻R206、電阻R207、電阻R208組成，其中電阻R201與電阻R202串聯(lián)，為第一條支路，電R203與電阻R204串聯(lián)，為第二條支路，電阻R205與電阻R206串聯(lián)，為第三條支路，電阻R207與電阻R208串聯(lián)，為第四條支路。
以上具有獨立性的過零檢測硬件電路，對于不同的電源輸入能產(chǎn)生極為類似的脈沖序列，只要配以具有通用性的軟件控制即可使空調(diào)器交流電機驅(qū)動電路在不同電源中對同一型號的交流電機實現(xiàn)很好的控制。
由此可見本發(fā)明的優(yōu)點為由于使用了獨立性的過零檢測硬件電路，使本發(fā)明的空調(diào)器交流電機驅(qū)動電路具有通用性，對于不同電源同一型號的交流電機能實現(xiàn)很好的控制，在電源發(fā)生波動時，也可以路，使本發(fā)明的空調(diào)器交流電機驅(qū)動電路具有通用性，對于不同電源同一型號的交流電機能實現(xiàn)很好的控制，在電源發(fā)生波動時，也可以防止電機出現(xiàn)意想不到的動作，防止電機損壞，非常實用，同時也降低了空調(diào)器的生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明的流程圖。
圖2為本發(fā)明硬件電路的原理圖。
圖3是電源、過零檢測信號、電機驅(qū)動信號以及電機轉(zhuǎn)速反饋信號在相同周期下對比的示意圖。
圖2中①過零檢測信號下降沿、②過零檢測脈沖寬度、③過零檢測脈沖寬度的1/2。
具體實施例方式
本發(fā)明的空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法流程如圖1所示，首先，在初始化過程中需要對過零檢測脈沖的寬度進(jìn)行計算，過零檢測的脈沖寬度如圖3中②所示。此后，電機驅(qū)動的開始位置與過零檢測脈沖下降沿一致，如圖3中①所示。并且在實際的計算中需要增加過零檢測脈沖寬度的1/2，如圖3中③所示。實際上，電機驅(qū)動的開始位置應(yīng)該從實際電源過零點開始，但是對于不同的電源得到的過零檢測脈沖寬度是不一樣的，因此實際電源過零點和過零檢測中斷發(fā)生的點是存在誤差的。如果都從實際過零點為基準(zhǔn)，算法本身就有誤差，并且使用不同的電源過零檢測脈沖寬度是不一樣的，這也造成誤差的不穩(wěn)定，對電機控制有很大影響。因此在以前的方案中通常是對不同的電源進(jìn)行不同的補償算法，這使得控制方案的通用性比較差。現(xiàn)在提出的方案中增加了1/2的過零檢測脈沖寬度進(jìn)行PID計算，在算法上以過零檢測脈沖下降沿為基準(zhǔn)，并且考慮了1/2的過零檢測脈沖寬度，從最大程度上降低了誤差值，并且具有通用性，在硬件上具有獨立性，與交流電源類型無關(guān)。相同的硬件電路可以運用于多種交流電源中，只需要在軟件上進(jìn)行通用化的處理即可。
整個方案控制流程如下1、電源初始化時對過零檢測脈沖寬度進(jìn)行計算，并進(jìn)行保存。過零檢測脈沖寬度為過零檢測信號的下降沿開始到下一個上升沿為止，如圖3中②所示。在實際檢測中，通過連續(xù)n次檢測該脈沖寬度W1、W2……Wn后，求其平均值W＝(W1+W2+……+Wn)/n而獲得需要的結(jié)果。
2、判斷是否需要對電機進(jìn)行控制，如為NO，則保持風(fēng)機驅(qū)動端口為低電平(無輸出狀態(tài))；如為YES，則等待電機轉(zhuǎn)速反饋信號的外部中斷發(fā)生。
3、在進(jìn)入電機轉(zhuǎn)速反饋中斷后，計算當(dāng)前電機的實際轉(zhuǎn)速。若兩次電機轉(zhuǎn)速反饋中斷間脈沖寬度FW，則實際轉(zhuǎn)速V＝60/(6*FW)轉(zhuǎn)/min。
4、以步驟3中計算的值和電機轉(zhuǎn)速目標(biāo)值的差(前后三次測量的偏差值)進(jìn)行PID計算，ΔUk＝Kp(1+T/Ti+Td/T)ek-Kp(1+2Td/T)ek-1+Kp(Td/T)ek-2得到控制電機驅(qū)動信號輸出的占空比(延遲時間)。
5、在進(jìn)入過零檢測下降沿中斷后，將電機驅(qū)動信號輸出使能。此時將步驟4中計算得到的延遲時間和1階段中計算得到的脈沖寬度的1/2作為總的延遲時間。增加這1/2時間可以保證電機驅(qū)動信號在電源實際過零點發(fā)生之后才有輸出，即算法上以過零檢測脈沖下降沿為基準(zhǔn)，但是動作上以實際電源過零點作為基準(zhǔn)進(jìn)行控制。
6、在總的延遲時間到達(dá)后發(fā)生定時器中斷，此時由于電機驅(qū)動的控制已經(jīng)完成，以后的控制中只需重復(fù)上述步驟即可。
單相交流電源通過該電路后得到規(guī)則的脈沖序列輸入單片機，其對比以及單片機實際發(fā)出的控制信號如圖3所示。單片機輸出的控制信號為弱電信號，之后通過放大可以對電機進(jìn)行驅(qū)動。單片機的輸出以高電平有效，即當(dāng)單片機輸出端口為高電平時電機運轉(zhuǎn)，低電平時電機停止。通過控制一個電源周期中電機驅(qū)動端口電平狀態(tài)的占空比，即可得到需要的斬波控制。通過斬波對交流電機進(jìn)行控制，斬波控制發(fā)生在每一個交流電源的周期信號內(nèi)，斬波控制算法以電源信號周期性的過零點為基準(zhǔn)進(jìn)行計算，而周期性的過零點檢測由專門的過零檢測硬件電路實現(xiàn)。
本發(fā)明的空調(diào)器交流電機驅(qū)動裝置包括硬件控制板、控制軟件、交流電源，控制軟件被燒寫在主控芯片中，硬件控制板與交流電源相接，交流電機與硬件控制板由兩個接插件進(jìn)行連接，其中一個是驅(qū)動控制接插件，另一個是電機轉(zhuǎn)速反饋接插件，在硬件控制板上裝有硬件電路。
本發(fā)明的空調(diào)器交流電機驅(qū)動電路的電路圖如圖2所示，包括單相交流電源、過零檢測電路、反向器電路、單片機，過零檢測電路是實現(xiàn)過零檢測的核心部分，反向器電路主要是使過零檢測輸出信號反相，便于單片機的處理。單相交流電源的輸出接過零檢測電路的輸入，過零檢測電路的輸出接反向器電路的輸入，反向器電路的輸出接單片機的輸入，過零檢測電路由電阻電路、電容C201、光耦PC02組成，單相交流電源的輸出通過電阻電路接電容C201，電容C201接光耦PC02，反向器電路由電容C202、電阻R209、電阻R210、電阻R211、三極管Q201、電容C203組成，電容C202接光耦PC02的輸出，電容C202的一個接點接地，另一接點與三極管Q201的基極相接，這一接點也通過電阻R209、電阻R210與三極管Q201的集電極相接，電阻R209的輸出接供電電壓VCC，三極管Q201的集電極通過電阻R211接單片機的輸入，三極管Q201的發(fā)既接地，又通過電容C203接單片機的輸入。
電阻電路為一條含有四條支路的并聯(lián)電阻電路，由電阻R201、電阻R202、電阻R203、電阻R204、電阻R205、電阻R206、電阻R207、電阻R208組成，其中電阻R201與電阻R202串聯(lián)，為第一條支路，電阻R203與電阻R204串聯(lián)，為第二條支路，電阻R205與電阻R206串聯(lián)，為第三條支路，電阻R207與電阻R208串聯(lián)，為第四條支路。
除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法，其特征在于按如下步驟重復(fù)進(jìn)行(1)電源初始化時對過零檢測脈沖寬度進(jìn)行計算，并進(jìn)行保存；(2)判斷是否需要對電機進(jìn)行控制，若是，則保持風(fēng)機驅(qū)動端口為低電平；若不是，則等待電機轉(zhuǎn)速反饋信號的外部中斷發(fā)生；(3)在進(jìn)入電機轉(zhuǎn)速反饋中斷后，計算當(dāng)前電機的實際轉(zhuǎn)速；(4)以步驟(3)中計算的值和電機轉(zhuǎn)速目標(biāo)值的差進(jìn)行PID計算，得到控制電機驅(qū)動信號輸出的占空比；(5)在進(jìn)入過零檢測下降沿中斷后，將電機驅(qū)動信號輸出使能；(6)在總的延遲時間到達(dá)后發(fā)生定時器中斷，電機驅(qū)動信號輸出勢能，控制電機驅(qū)動信號端口輸出高電平；再延時到過零檢測下降沿發(fā)生時，將電機驅(qū)動信號端口輸出低電平。
2.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法，其特征在于所述步驟(1)中，過零檢測脈沖寬度為過零檢測信號的下降沿開始到下一個上升沿為止。
3.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法，其特征在于所述步驟(1)中，通過連續(xù)多次檢測該脈沖寬度后求其平均值來獲得需要的過零檢測脈沖寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法，其特征在于所述步驟(6)中，將步驟(4)中計算得到的延遲時間和步驟(1)中計算得到的脈沖寬度的1/2作為總的延遲時間。
5.一種可實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法的空調(diào)器交流電機驅(qū)動電路，包括單相交流電源、過零檢測電路、反向器電路、單片機，其特片在于所述單相交流電源的輸出接過零檢測電路的輸入，過零檢測電路的輸出接反向器電路的輸入，反向器電路的輸出接單片機的輸入，所述過零檢測電路由電阻電路、電容(C201)、光耦(PC02)組成，單相交流電源的輸出通過電阻電路接電容(C201)，電容(C201)接光耦(PC02)，所述反向器電路由電容(C202)、電阻(R209)、電阻(R210)、電阻(R211)、三極管(Q201)、電容(C203)組成，電容(C202)接光耦(PC02)的輸出，電容(C202)的一個接點接地，另一接點與三極管(Q201)的基極相接，這一接點也通過電阻(R209)、電阻(R210)與三極管(Q201)的集電極相接，電阻(R209)的輸出接供電電壓(VCC)，三極管(Q201)的集電極通過電阻(R211)接單片機的輸入，三極管(Q201)的發(fā)既接地，又通過電容(C203)接單片機的輸入。
6.如權(quán)利要求5所述的空調(diào)器交流電機驅(qū)動電路，其特征在于所述電阻電路為一條含有四條支路的并聯(lián)電阻電路，由電阻(R201)、電阻(R202)、電阻(R203)、電阻(R204)、電阻(R205)、電阻(R206)、電阻(R207)、電阻(R208)組成，其中電阻(R201)與電阻(R202)串聯(lián)，為第一條支路，電阻(R203)與電阻(R204)串聯(lián)，為第二條支路，電阻(R205)與電阻(R206)串聯(lián)，為第三條支路，電阻(R207)與電阻(R208)串聯(lián)，為第四條支路。
全文摘要
本發(fā)明屬于電器領(lǐng)域，是一種空調(diào)器交流電機驅(qū)動方法及電路，在電源初始化時對過零檢測脈沖寬度進(jìn)行計算，保持風(fēng)機驅(qū)動端口為低電平或等待電機轉(zhuǎn)速反饋信號的外部中斷發(fā)生，進(jìn)入電機轉(zhuǎn)速反饋中斷后，計算電機的實際轉(zhuǎn)速及驅(qū)動信號輸出的占空比，在進(jìn)入過零檢測下降沿中斷后，將電機驅(qū)動信號輸出使能，電機驅(qū)動信號端口輸出高電平或低電平。在空調(diào)器交流電機驅(qū)動電路的硬件控制板上裝有具有獨立性的硬件控制電路，可實現(xiàn)交流電機驅(qū)動具有通用性，本發(fā)明對于不同電源同一型號的交流電機能實現(xiàn)很好的控制，在電源發(fā)生波動時，也可以防止電機出現(xiàn)意想不到的動作，防止電機損壞。
文檔編號F24F11/00GK1976214SQ20061016126
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者宋偉, 張起云, 郝虹 申請人:蘇州三星電子有限公司