一种交流风机调速器的制作方法

1.本发明涉及一种交流风机技术领域，特别是涉及一种交流风机调速技术。


背景技术：

2.现有交流风机的调速方式主要有：电容分压调速和电感分压调速。
3.请参阅图1，电容分压调速电路一般是利用多个电容的串并联组合，串接在交流风机的运行绕组中，形成一定的交流感抗，通过调节组合电容值的大小，从而达到调节电机转速的目的。
4.请参阅图2，电感分压调速电路一般是采用在电机的运行绕组上串联一个多抽头电感器，通过切换不同抽头达到在电路中串联不同大小感抗，从而达到调速目的，家用电风扇调速器一般是采用此方式调速。
5.电容分压调速由于市电交流频率低，必须使用较大容量的电容器，造成体积大，有较大的启动冲击电流，无法实现无级调速。
6.电感分压调速电路由于采用的电感器体积较大，存在重量大、成本高、容易发热等缺陷，同样也无法实现无级调速。


技术实现要素：

7.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种交流风机调速器，用于解决现有技术中的调速器体积和重量较大，且无法实现无极调速的问题。
8.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种交流风机调速器，连接一交流风机，所述调速器包括：
9.过零检测模块，用于当检测到接入的交流电源的零位，输出脉冲信号；
10.续流模块，用于根据所述脉冲信号，对所述风机进行续流放电；
11.控制模块，用于根据所述脉冲信号及外部的输入信号输出控制波形；
12.斩波调制模块，用于根据所述控制波形，接通或关断风机的电源；
13.其中，所述风机电源的一端接所述交流电源的一路，另一端接所述斩波调制模块。
14.于本发明的一实施例中，所述调速器还包括第一驱动模块，用于放大所述脉冲信号的功率；所述第一驱动模块的输入端与所述过零检测模块的输出端连接，输出端与所述续流模块的输入端连接。
15.于本发明的一实施例中，所述续流模块包括mos管q9、mos管q10、二极管d7、二极管d8、电容c22、电容c23、电阻r20及电阻r21；
16.其中，mos管q9及mos管q10的栅极均与所述过零检测模块的输出端连接；mos管q9的漏极接交流电源的一路，mos管q9的漏极还与二极管d7的负极和电容c22的一端连接，电容c22的另一端接电阻r20的一端，mos管q9的源极、二极管d7的正极和电阻r20的另一端均接地；
17.mos管q10的漏极接所述斩波调制模块，mos管q10的漏极还与二极管d8的负极和电
容c23的一端连接，电容c23的另一端接电阻r21的一端，mos管q10的源极、二极管d8的正极和电阻r21的另一端均接地。
18.于本发明的一实施例中，所述斩波调制模块包括mos管q11、电容c25、电阻r26、二极管d15、二极管d16、二极管d17及二极管d18；
19.其中，mos管q11的栅极接所述控制模块的输出端，漏极接电容c25的一端；电容c25的另一端接电阻r26的一端，电阻r26的另一端接mos管q11的源极；mos管q11的漏极还与二极管d16的负极和二极管d18的负极连接，二极管d16的正极与二级管d15的负极和所述续流模块连接，二极管d15的正极和二极管d17的正极均接地；二极管d17的负极和二极管d18的正极接所述交流电源的另一路。
20.于本发明的一实施例中，所述斩波调制模块还包括电流采样单元，用于检测流经mos管q11的电流值；所述电流采样单元的输入端与mos管q11的源极连接，输出端与所述控制模块的输入端连接。
21.于本发明的一实施例中，所述调速器还包括第二驱动模块，用于放大所述控制波形的功率；所述第二驱动模块的输入端接所述控制模块的输出端，输出端接所述斩波调制模块的输入端。
22.于本发明的一实施例中，所述调速器还包括电源模块，所述电源模块的输入端接交流电源，输出端为所述调速器提供直流工作电压。
23.如上所述，本发明的一种交流风机调速器，采用高频斩波式控制机制无级调速，根据外部调速信号要求，输出宽度不同的调制信号，通过斩波管对输入电源进行斩波调制，具有体积小，重量轻的优势，可用于替换传统的交流风机调速器；此外，本发明谐波小损耗少，对电网的影响较低，提高了整体工作的稳定性。
附图说明
24.图1显示为本发明现有技术中公开的电容分压调速电路原理示意图。
25.图2显示为本发明现有技术中公开的电感分压调速电路原理示意图。
26.图3显示为本发明实施例的结构框图。
27.图4显示为本发明实施例的过零检测模块及第一驱动模块的电路原理图。
28.图5显示为本发明实施例的续流模块、第二驱动模块及斩波调制模块的电路原理图。
29.图6显示为本发明实施例的控制模块的电路原理图。
30.图7显示为本发明实施例的电源模块的电路原理图。
31.元件标号说明：
32.1、过零检测模块；2、续流模块；3、控制模块；4、斩波调制模块；5、第一驱动模块；
33.6、第二驱动模块；7、电源模块；401、电流采样单元。
具体实施方式
34.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离
本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
35.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
36.请参阅图3，本发明提供一种交流风机调速器，包括过零检测模块1、续流模块2、控制模块3、斩波调制模块4；其中，本实施例中的交流风机为交流风扇。
37.请参阅图4，过零检测模块1对输入的交流电源的正、负半周进行过零检测。当输入的交流电源为正半周过零点时，光耦iso1、光耦iso2截止，得到正半周的过零脉冲信号；其中，光耦iso1和光耦iso2对应的过零脉冲信号相位相同；
38.当输入的交流电源为负半周过零点时，光耦iso3、光耦iso4截止，得到负半周的过零脉冲信号；其中，光耦iso3和光耦iso4对应的过零脉冲信号相位相同；
39.光耦iso2对应的正半周过零脉冲信号和光耦iso4对应的负半周过零脉冲信号还输入控制模块3，控制模块3根据负载特性对输出的控制波形进行必要的修正干预。
40.进一步说明，本发明还包括第一驱动模块5；
41.请参阅图4及图5，过零检测模块1输出的过零脉冲信号经过第一驱动模块5放大功率后，输入续流模块2。
42.需要说明的是，由于风扇电机属于感性负载，在斩波调制模块4的斩波管截止期间，电机线圈会产生较大的感应电动势，本发明对输入电源正、负半周分别进行过零检测，生成续流控制信号，形成硬件续流互锁，可以有效避免续流混乱导致输出回路短路故障。其中，mos管q9、二极管d7在接收到正半周过零脉冲信号时，mos管q10、二极管d8在接收到负半周过零脉冲信号时，均形成续流放电回路。
43.继续说明，请参阅图5，斩波调制模块4串接在风机的电源回路上，斩波调制模块4采用mos管q11作为斩波管，通过四个单相二极管将交流电压桥式变换成直流全波，对该全波信号斩波达到间接交流斩波目的。
44.进一步说明，斩波调制模块4还包括电流采样单元401，电流采样单元401接在斩波管q11的主回路上，用于检测流经斩波管q11的电流值，经滤波处理后送入控制模块3进行ad转换。当流经斩波管q11的电流过大时，及时关断斩波管q11，保护整个回路安全。
45.继续说明，请参阅图6，控制模块3接收过零检测模块1输出的过零脉冲信号和外部的输入信号，本实施例中控制模块3采用型号为stm8s003的主芯片，具体应用中，用户还可根据需要采用其它型号，在此不再赘述。
46.外部的输入信号包括外部速度设置信号，外部速度设置信号经光耦iso5隔离后，输入控制模块3进行ad转换，得到设置速度百分比，控制模块3根据该设置速度百分比产生一个对应占空比的pwm波形信号，输出到斩波调制模块4的斩波管，驱动斩波管对流经电机的交流电电流进行斩波。
47.需要说明的是，风扇为感性负载，电机上的电压和电流不同步，具有一定的相位差。如果在电压过零时切换续流回路，则可能出现电机上的电流尚未过零引起电机产生短暂的感应电动势。因此，控制模块3在电压过零前后一定时间段控制斩波调制模块4的斩波
管持续导通，从而避免斩波管断开产生的反电动势。其中，该时间段的长短取决于电压电流相位差的大小。
48.进一步说明，请参阅图5，本发明还包括第二驱动模块6，控制模块3产生的控制波形经过第二驱动模块6放大功率后，输入斩波调制模块4。
49.需要说明的是，请参阅图6，为了避免过小的交流电压对风机的不利影响，控制模块3提供一个最小速度设置电阻r24；其中电阻r24串接在主芯片的输入端，通过检测电阻r24上的电流大小，对输入的速度设置大小进行必要的限制。当速度小于预设值时，本发明的调速器不响应外部调速设定。
50.进一步说明，本发明还包括电源模块7；
51.请参阅图7，变压器t1经过半波整流滤波后，产生电源vcc1、电源vcc2，为第一驱动模块5提供直流工作电压；变压器t1还产生电源vcc，为控制模块3、第二驱动模块6提供直流工作电压。
52.需要说明的是，为了防止干扰，电源vcc1、电源vcc2共用地线gnd1，电源vcc的地线为gnd，不同电源的地线之间进行了电气隔离。
53.实际使用时，过零检测模块检测风扇风机接入的交流电源的过零点，生成脉冲信号，控制模块的主芯片接收到该脉冲信号，同时根据接收到的外部的速度设定信号，输出pwm控制波形到斩波调整模块，对风扇风机的交流电源进行斩波调制，实现风扇风机的无机调速。同时，续流模块在斩波调整模块的斩波管截止期间，形成风扇风机的续流放电回路，有效避免续流混乱导致输出回路短路故障。此外，电流采样单元对流经斩波调整模块的斩波管的电流进行检测，当电流过大时，及时关断斩波管，保护整个回路安全。
54.综上所述，本发明的一种交流风机调速器，采用高频斩波式控制机制无级调速，使交流电机能达到直流电机的性能，且价格比直流电机低得多；其次，本发明可接收外部的速度设定值，并设有最小限速调节器，可以针对不同的电机需求，适应范围广、使用安全；最后，本发明直接对交流正弦波进行定频调宽斩波，输出电压由输入电压同频的基波和高次谐波组成，只需较小的低通滤波电路即可滤除高次谐波，由于输出的基波和输入电压同频同相，因此对电网电压污染较小谐波小损耗少，对电网的影响较低，提高了整体工作的稳定性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
55.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。