控制单相感应电机的三种方法(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:4

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在此，我们将会讨论两种用于PSC电机双向速度控制的方法，它们均采用基于微控制器的驱动方式。这里介绍的驱动布局可以产生有效电压，能够驱动主线圈和启动线圈，两者之间具有90度的相差，使设计者能够从电路中永久地移除与启动线圈相串联的电容，从而降低了整个系统的成本。

不幸的是，这些方法采用的组件会增加系统的成本。

方法#2：H-Bridge反相器

这种方法在输入端有一个倍压器；在输出端，使用H-bridge或双相反相器（见下图）。主线圈和启动线圈的一端被连接至相应的半桥；而它们的另一端连接在一起，连接点是交流电源的中性点，这一点也作为倍压器的中心点。

使用H-bridge 的双向控制

使用三相转换器电桥的控制

控制电路需要编成两对互补的四个PWM信号，并需要在互补输出之间有足够的静区。PWM0-PWM1和PWM2-PWM3是两对具有静区的PWM对。采用PWM信号，根据VF图，直流总线合成信号，以90度的相位差供给两组具有可变电压和可变频率的正弦电压信号。如果输出到主线圈的电压以90度的相位滞后于启动线圈，则电机以向前方向运行。如果要改变电机的旋向，供给主线圈的电压相位应当领先于启动线圈。

这种控制PSC电机的H-bridge反相器方法具有以下缺点：

·主线圈和启动线圈具有不同的电路特征。这样，每一个转换器的电流并不平衡，这会导致反相器内的转换设备过早损坏。
·线圈的普通触点直接连接于交流电源的中性点，这可能增加漏入主电源的转换信号，并且可能增加电路噪声。这将会限制产品的EMI（电磁噪声）级别，违反特定的设计目标和规则。
·由于输入电压倍压电路，实际有效直流电压相对偏高。
·最后，由于有两个大功率电容，倍压器本身的成本会较高。

将这些问题减至最小的方法就是使用三相转换器电桥，在下一部分会有所讨论。

方法#3: 使用三相转换器电桥

输入部分被标准二极管桥式整流电路取代，输出部分具有三相转换器电桥。这种方法与前一方案的主要区别在于电机线圈与转换器的连接方式。主线圈和启动线圈的一端分别连接到相应的半桥，而另一端连在一起，之后再与第三个半桥相连。

在这种驱动布局中，控制变得更加有效，然而，控制算法也变得更加复杂。为了在加于主线圈和启动线圈的有效电压之间获得90度的相位差，应当有效控制线圈电压Va、Vb、和Vc。

各个设备具有相同的电压级别，这可以改进设备的利用情况，并能够在一个给定的直流总线电压下获得最大输出电压，为此，所有三个转换器的相电压均被设置为相同的幅值，如下式所示：

| Va | = | Vb | = | Vc |

加于主线圈和启动线圈的有效电压如下：

Vmain = Va-Vc
Vstart = Vb-Vc

通过控制Vc相对于Va和Vb的相角，可以很容易的控制电机的旋转方向。

45页的图表示了相电压Va、Vb和Vc，以及在正向运转和反向运转时分别加于主线圈的有效电压（Vmain）和加于启动线圈的有效电压（Vstart）之间的关系。

对比于前两种方法，采用三相转换器电桥的控制方法控制一个300W的压缩机能够节省百分之三十的功耗。

使用三相控制方法的另一个优点在于，可以用相同的驱动硬件布局控制三相感应电机。在这种情况下，微控制器应当被重新编程，将输出正弦电压的相位差设为120度，以驱动三相感应电机。

在电器设备、工业和消费应用中，单相感应电机非常流行。PSC是最常见的单相感应电机。控制电机的转速具有很多优点，例如功率效率高、更低的噪声以及在应用中更易控制。在这篇文章中，我们讨论了在单向和双向运行时控制一个PSC电机的不同方法。采用三相电桥布局控制PSC电机的方法效果最佳。