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提高家用電器中電機的工作效率

作者: 時間:2008-05-08 來源:慧聰網(wǎng) 收藏

  目前,從冰箱、微波爐直到洗衣機和滾筒烘衣機在內(nèi)的眾多家用電器中,總會用到,特別是交流感應(yīng)(ACIM)。典型的單相ACIM設(shè)計如圖1所示。
   

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/82296.htm


傳統(tǒng)單相交流感應(yīng)系統(tǒng)

  圖1中經(jīng)過修改的分相利用一個串聯(lián)的電容和啟動繞組來在啟動時提供啟動力矩。一旦電機達到目標速度的75%左右,一個離心開關(guān)就會斷開電容和啟動繞組。通常,為了適應(yīng)不同的工作速度,此類電機都有多個繞組。
  
  在這種電路中,電機直接連接到主輸入電源,因此電壓和頻率都是恒定的。這也意味著,在絕大多數(shù)情況下,采用的電機都是針對峰值性能而設(shè)計的,即選用的電機力矩比正常運轉(zhuǎn)時所需力矩要大。因此,這樣的驅(qū)動系統(tǒng)效率不夠高,經(jīng)常是產(chǎn)生的力矩比負載要求的要大得多。
   
  這類系統(tǒng)中常見的一個問題是當電機工作在低負載情況時,功率因數(shù)(PF)非常低。這會降低交流電源的質(zhì)量,并影響到連接在同一線路上的其它設(shè)備的性能。電力公司已經(jīng)開始對客戶的功率因數(shù)值設(shè)定限制,并對那些不滿足要求的客戶實行懲罰性措施。因此,目前功率因數(shù)已經(jīng)成為家用電器的一個非常重要的參數(shù)。對于用戶來說,要么使用控制功率因數(shù)的電器設(shè)備,要么讓設(shè)備即使在不需要的時候也保持滿負載狀態(tài),否則就只能接受低負載情況下功率因數(shù)不高而帶來的懲罰。
   
  可能碰到的另一個問題是運行在同一線路上的其它設(shè)備可能導(dǎo)致家電設(shè)備的供電電壓浪涌或下降。如果在這些情況下不對電機進行保護,那么電機就會受到損害,從而導(dǎo)致比正常情況下更早地出現(xiàn)故障。
  
  對于這些問題,解決方案在于采用智能電機控制。單片機()技術(shù)的最新發(fā)展帶來了新器件,這些器件可以更有效地對電機進行控制,同時降低噪聲和器件成本。MicrochipTechnology公司(微芯科技公司)最近推出的PIC18Fxx31系列有四款8位PICMicro。該系列產(chǎn)品集成了幾種新的專門針對電機控制的外設(shè),包括一個功率控制脈寬調(diào)制(PWM)模塊、一個可與PWM同步的200kbps模數(shù)轉(zhuǎn)換器及一個運動反饋模塊。這些新功能不僅使得智能化電機控制成為可能,還簡化了系統(tǒng)設(shè)計流程。下面的例子展示了利用其中一款新的而設(shè)計的典型三相交流感應(yīng)電機的驅(qū)動電路設(shè)計。
   
  如圖2所示,(VFD)是交流感應(yīng)電機最常用的電子控制方式。的額外好處是允許用戶利用單相交流電來驅(qū)動三相交流感應(yīng)電機。
   


  VFD工作方式
  
  VFD作為變頻發(fā)生器,允許用戶設(shè)定電機的轉(zhuǎn)速。首先,整流器和濾波器將交流輸入轉(zhuǎn)變?yōu)榧y波極低的直流。然后,在PICMicroMCU的控制下,逆變器將直流轉(zhuǎn)換為三相變電變頻交流。采用單片機還可以實現(xiàn)一系列其它功能,如直流總線電壓檢測、過壓和欠壓跳閘、過流保護、精確轉(zhuǎn)速/位置控制、溫度控制、方便的控制設(shè)置、顯示、用于實時監(jiān)控的PC連接以及功率因數(shù)校正。
   
  單個VFD可以控制多個電機,并可適應(yīng)幾乎任何工作條件,而且還不再需要在啟動時對電機進行預(yù)熱。對于給定的額定功率,VFD提供的控制和驅(qū)動僅取決于算法。這意味著同一VFD可用于范圍廣泛的額定功率。這樣可以避免出現(xiàn)傳統(tǒng)電機控制相關(guān)的問題。
   
  PIC18Fxx31器件集成了實現(xiàn)此類VFD所需要的所有控制功能,并且可提高電機的可靠性、降低噪聲并延長其使用壽命。最大的好處是可以使眾多家用電器最多能夠提高30%的工作效率。 



關(guān)鍵詞: 電機 MCU 變頻驅(qū)動

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