本實用新型涉及一種應(yīng)用在智能晾衣機上的電機降噪控制電路。

背景技術(shù)：

隨著智能晾衣機行業(yè)的發(fā)展，交流管狀電機廣泛應(yīng)用于實現(xiàn)智能晾衣機的升降功能，目前交流管狀電機傳統(tǒng)的控制方式均采用繼電器控制，采用直接啟動繼電器的控制方式驅(qū)動交流管狀電機工作，無論電機的負載是輕負載還是重負載，繼電器都是全電壓工作，在額定負載下，交流管狀電機穩(wěn)定運行，噪聲很小，在輕負載下，交流管狀電機在全電壓下轉(zhuǎn)矩增大，線速度增大，而電機運行速度增加，促使電機噪音增大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用在智能晾衣機上的電機降噪控制電路，電機輕載運行時，轉(zhuǎn)矩不會增加，運行速度不會增加，電機噪音小。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)用在智能晾衣機上的電機降噪控制電路，包括MCU控制器、相電壓相位檢測模塊、電流相位檢測模塊、第一驅(qū)動電路、第一可控硅、第二驅(qū)動電路和第二可控硅；

相電壓相位檢測模塊，檢測電機交流供電電源的零電勢點相位并輸出；

電流相位檢測模塊，檢測電機負載電流的零電流點相位并輸出；

第一可控硅，連接在電機交流供電電源和電機正轉(zhuǎn)的電壓輸入端之間；

第一驅(qū)動電路，輸出驅(qū)動信號至第一可控硅的觸發(fā)極；

第二可控硅，連接在電機交流供電電源和電機反轉(zhuǎn)的電壓輸入端之間；

第二驅(qū)動電路，輸出驅(qū)動信號至第二可控硅的觸發(fā)極；

MCU控制器，輸入相電壓相位檢測模塊輸出的相電壓相位檢測信號和電流相位檢測模塊輸出的電流相位檢測信號并進行處理，輸出第一控制信號至第一驅(qū)動電路，控制第一可控硅的導(dǎo)通角，從而控制電機正轉(zhuǎn)的輸入電壓，或輸出第二控制信號至第二驅(qū)動電路，控制第二可控硅的導(dǎo)通角，從而控制電機反轉(zhuǎn)的輸入電壓。

在一種實施方式中，所述第一驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路，任一驅(qū)動電路包括三極管Q1、光電耦合器IC1和限流電阻R2、R3、R4，所述限流電阻R4連接在MCU控制器和三極管Q1的基極之間，所述限流電阻R3連接在三極管Q1的集電極和光電耦合器IC1的輸入端之間，所述限流電阻R2串接在光電耦合器IC1的輸出端，該光電耦合器IC1輸出驅(qū)動信號至可控硅的觸發(fā)極，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通。所述第一可控硅和第二可控硅，任一可控硅兩端連接RC吸收電路，該RC吸收電路包含串聯(lián)連接的電阻R1和電容C1。

本實用新型采用可控硅半導(dǎo)體開關(guān)元器件，通過MCU控制器采集相電壓相位檢測信號和電流相位檢測信號，MCU控制器根據(jù)采集到的電壓和電流相位檢測信號，檢測電機的實際帶載情況，然后，根據(jù)電機的實際帶載情況，發(fā)送控制信號，控制可控硅導(dǎo)通角的大小，從而控制電機輸入電壓的大小，以控制電機按額定功率因數(shù)運行，從而使電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，確保電機低噪音運行。

相電壓相位檢測模塊檢測到的電機交流供電電源零電勢點相位與電流相位檢測模塊檢測到的電機負載電流零電流點相位的差值為檢測量φc，該檢測量φc就是電機的功率因數(shù)角，電機的功率因數(shù)是功率因數(shù)角的余弦，所以，檢測功率因數(shù)角，就相當于檢測功率因數(shù)，而電機的功率因數(shù)大小或檢測量φc的大小反映了電機的帶載情況，電機是感性負載，電機交流供電電源的電壓相位和電機負載的電流相位之差比額定負載時的相位差大，表明電機處于輕載狀態(tài)，這時，電機力矩不變，負載變輕，轉(zhuǎn)速變快，功率因數(shù)低，噪音高，故需要降低電機的輸入電壓，以降低電機力矩，提高功率因數(shù)，降低噪音。

本實用新型利用MCU控制器自動檢測電機交流供電電源和電機負載電流的相位關(guān)系，通過其相位差檢測電機實際帶載情況，并據(jù)此自動調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，從而自動調(diào)節(jié)電機的輸入電壓，使電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，保證電機功率因數(shù)趨近于額定負載下的電機功率因數(shù)，使電機運行在最佳狀態(tài)，減少由于負載變化而產(chǎn)生的噪音，同時節(jié)省能源。

附圖說明

圖1是實施例的電路方框圖；

圖2是實施例的控制流程圖；

圖3是實施例的電機輕載時負載電流和電源電壓的相位圖；

圖4是實施例的電機額定負載時負載電流和電源電壓的相位圖；

圖5是實施例的可控硅SCR可控區(qū)間圖；

圖6是實施例的可控硅SCR電路原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型實施例進行詳細描述。

如圖1所示，實施例包括MCU控制器、相電壓相位檢測模塊、電流相位檢測模塊、第一驅(qū)動電路、第一可控硅SCR1、第二驅(qū)動電路和第二可控硅SCR2；相電壓相位檢測模塊檢測電機交流供電電源的零電勢點相位并輸出；電流相位檢測模塊檢測電機負載電流的零電流點相位并輸出；第一可控硅SCR1連接在電機交流供電電源ACL和電機正轉(zhuǎn)的電壓輸入端ACK1之間；第一驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號至第一可控硅SCR1的觸發(fā)極，觸發(fā)第一可控硅SCR1導(dǎo)通；第二可控硅SCR2連接在電機交流供電電源ACL和電機反轉(zhuǎn)的電壓輸入端ACK2之間；第二驅(qū)動電路輸出驅(qū)動信號至第二可控硅SCR2的觸發(fā)極，觸發(fā)第二可控硅SCR2導(dǎo)通；MCU控制器輸入相電壓相位檢測模塊輸出的相電壓相位檢測信號和電流相位檢測模塊輸出的電流相位檢測信號并進行處理，輸出第一控制信號H1至第一驅(qū)動電路，控制第一可控硅SCR1的導(dǎo)通角，從而控制電機正轉(zhuǎn)的輸入電壓，或輸出第二控制信號H2至第二驅(qū)動電路，控制第二可控硅SCR2的導(dǎo)通角，從而控制電機反轉(zhuǎn)的輸入電壓。

如圖6所示，實施例的第一驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路，任一驅(qū)動電路包括三極管Q1、光電耦合器IC1和限流電阻R2、R3、R4，限流電阻R4連接在MCU控制器和三極管Q1的基極之間，限流電阻R3連接在三極管Q1的集電極和光電耦合器IC1的輸入端之間，限流電阻R2串接在光電耦合器IC1的輸出端，該光電耦合器IC1輸出驅(qū)動信號至可控硅SCR的觸發(fā)極，觸發(fā)可控硅SCR導(dǎo)通。實施例的第一可控硅SCR1和第二可控硅SCR2，任一可控硅SCR兩端連接RC吸收電路，該RC吸收電路包含串聯(lián)連接的電阻R1和電容C1，用于保護可控硅SCR可靠運行。可控硅SCR為開關(guān)器件，MCU控制器輸出控制信號H，經(jīng)驅(qū)動電路觸發(fā)可控硅SCR導(dǎo)通。如圖6所示，當控制信號H為高電平時，三極管Q1導(dǎo)通，光電耦合器IC1導(dǎo)通，驅(qū)動可控硅SCR導(dǎo)通，電機得電運行；當控制信號H為低電平時，三極管Q1截止，光電耦合器IC1截止，可控硅SCR在零電勢點附近截止，電機斷電停止運行。調(diào)整MCU控制器輸出高電平控制信號H的時間點，即可調(diào)整觸發(fā)可控硅SCR導(dǎo)通的時間點，而調(diào)整可控硅SCR導(dǎo)通角的大小，就能調(diào)整電機電壓輸入端ACK的輸入電壓大小。

如圖2所示，為實施例的控制流程圖，給定量φ0為電機帶額定負載時電機交流供電電源零電勢點相位與電機負載電流零電流點相位的差值，實際測試得到；檢測量φc為相電壓相位檢測模塊檢測到的電機交流供電電源零電勢點相位與電流相位檢測模塊檢測到的電機負載電流零電流點相位的差值，理想最佳噪音為檢測量φc等于給定量φ0。MCU控制器發(fā)送可控硅初始導(dǎo)通角的控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路給可控硅SCR，可控硅SCR根據(jù)MCU控制器的控制信號開啟對應(yīng)的導(dǎo)通角給電機供電，相電壓相位檢測模塊和電流相位檢測模塊作為檢測裝置，檢測電源的零電勢點相位和負載電流的零電流點相位，反饋到MCU控制器，MCU控制器經(jīng)過比較處理，如果φc>φ0,說明功率因數(shù)角太大，電機所帶負載過小，電機力矩過大，轉(zhuǎn)速過高，需要減少電機的輸入電壓，則逐步減少可控硅導(dǎo)通角，直至φc與φ0的偏差在允許范圍內(nèi)，如果φc與φ0的偏差在允許范圍內(nèi)，就保持可控硅當前的導(dǎo)通角，保持電機當前的輸入電壓，如果φc<φ0,則說明電機輸入電壓過低，電機力矩過小，轉(zhuǎn)速過低，需要增加電機的輸入電壓，則逐步增加可控硅的導(dǎo)通角，直至φc與φ0的偏差在允許范圍內(nèi)或者調(diào)整到最大的導(dǎo)通角。如圖3和圖4所示，表示負載為輕載時和額定負載時負載電流和電源電壓的相位圖，由于交流電機為感性負載，所以電流滯后電壓，輕載時φc比額定負載時φ0大,φc越大，功率因數(shù)越低，電機所帶負載越輕。如圖5所示，U1-t是電源電壓曲線圖,A1、A2、A3為零電勢點，B1、B2、B3、C1、C2、C3為近似零電勢點，U2-t是經(jīng)全波整流后的電壓曲線圖，U3-t是相電壓相位檢測模塊輸出的相電壓相位檢測信號的曲線圖，從U3-t中可以看到，交流供電電源U1在C1至B1區(qū)間，MCU控制器檢測到高電平，在C1點位置，檢測到低電平向高電平跳變，在B1點位置，檢測到高電平向低電平跳變，C1至B1的時間長度就是高電平的時間長度a，可以測試得到，交流供電電源的零電勢點相位就是a/2位置點，電平的跳變則可以通過MCU控制器檢測到。電流相位通過電流相位檢測模塊檢測到，I-t曲線圖中，D1、D2、D3表示負載電流的零電流點，交流供電電源零電勢點與負載電流零電流點的時間差A(yù)11-D1為tc MS,市電電源的頻率是50HZ,周期T＝20MS,相對應(yīng)的角度為360°，則φc＝tc/20*360°。根據(jù)雙向可控硅零電壓截止的控制特性，可控硅在B1-C2、B2-C3段可控，給雙向可控硅的觸發(fā)極發(fā)送一個觸發(fā)脈沖b，觸發(fā)雙向可控硅導(dǎo)通，為便于對比時序，該觸發(fā)脈沖b標在U3-t中，可控硅在A11-A12電源半周期里，在E-A12段導(dǎo)通，A11-E段截止，在其他電壓半周也是類似控制。調(diào)節(jié)觸發(fā)可控硅導(dǎo)通的時間點E，就是調(diào)節(jié)可控硅導(dǎo)通角的大小，從而調(diào)節(jié)電機的輸入電壓。

如果將可控硅的初始導(dǎo)通角設(shè)定為市電半周期的80％導(dǎo)通，則MCU控制器發(fā)送的可控硅初始導(dǎo)通角的控制信號,可以是在檢測到交流供電電源零電勢點的時間點后，延時2MS，發(fā)送控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，市電半周期是10MS，則可控硅的導(dǎo)通時間是8MS。逐步減小或逐步增加可控硅的導(dǎo)通角，以逐步增加可控硅的導(dǎo)通角為例，如設(shè)定值為市電半周期的1％，即0.1MS，則按該設(shè)定值調(diào)節(jié)，可控硅的導(dǎo)通角逐步增加，就是：可控硅的導(dǎo)通時間按8.1MS、8.2MS、8.3MS……逐步增加，直至相電壓相位檢測模塊檢測到的電機交流供電電源零電勢點相位與電流相位檢測模塊檢測到的電機負載電流零電流點相位的差值φc，趨近于電機帶額定負載時電機交流供電電源零電勢點相位與電機負載電流零電流點相位的差值φ0，或者增加到可調(diào)整的最大導(dǎo)通角。為使調(diào)節(jié)速度更快，也可以是：剛開始用較大的設(shè)定值，如按市電半周期的5％，即0.5MS的速度調(diào)節(jié)，接近了再按較小的設(shè)定值調(diào)節(jié)，如按市電半周期的1％，即0.1MS的速度調(diào)節(jié)，直至相電壓相位檢測模塊檢測到的電機交流供電電源零電勢點相位與電流相位檢測模塊檢測到的電機負載電流零電流點相位的差值фc趨近于電機帶額定負載時電機交流供電電源零電勢點相位與電機負載電流零電流點相位的差值φ0，或者增加到可調(diào)整的最大導(dǎo)通角。電機交流供電電源的零電勢點相位用電機交流供電電源的零電勢點時間值表示，電機負載電流的零電流點相位用電機負載電流的零電流點時間值表示，同樣，給定量φ0是以電機帶額定負載時電機交流供電電源的零電勢點時間值與負載電流的零電流點時間值的差值表示，MCU控制器獲取的檢測量φc是以相電壓相位檢測模塊檢測到的電機交流供電電源的零電勢點時間值與電流相位檢測模塊檢測到的負載電流的零電流點時間值的差值表示。

電機在額定電壓、額定負載下運行，噪音最低。

本實用新型由于設(shè)置了MCU控制器，并設(shè)置了檢測裝置,即相電壓相位檢測模塊和電流相位檢測模塊，故MCU控制器能夠自動檢測電機交流供電電源的相位和電機負載電流的相位，通過其相位差檢測電機實際帶載情況，并根據(jù)電機的實際帶載情況，發(fā)送控制信號，控制可控硅導(dǎo)通角的大小，從而控制電機輸入電壓的大小，使電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，確保電機功率因數(shù)趨近于額定負載下的電機功率因數(shù)，使電機運行在最佳狀態(tài)，減少由于負載變化而產(chǎn)生的噪音，同時節(jié)省能源。