室內(nèi)PG調(diào)速電機(jī)控制電路

1、電控設(shè)計(jì)規(guī)范室內(nèi) PG調(diào)速電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)指引1范圍本設(shè)計(jì)指引對(duì)室內(nèi) PG調(diào)速電機(jī)控制電路的電路原理、各器件的參數(shù)計(jì)算選擇、相關(guān)技術(shù)要 求和實(shí)際使用中的有關(guān)問題進(jìn)行了闡述。本設(shè)計(jì)指引適用于美的家用空調(diào)國內(nèi)事業(yè)部的室內(nèi)PG調(diào)速電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后 所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié) 議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本 標(biāo)準(zhǔn)。QMN-J33.311空調(diào)室內(nèi)調(diào)速電機(jī)程序設(shè)計(jì)指引QMN-J34.103塑封異步

2、電機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范范QMN-J52.016單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)QMN-J52.054光敏晶體管輸出型光電耦合器（原標(biāo)準(zhǔn)號(hào)05.138）3定義無4總述小功率分體機(jī)室內(nèi)風(fēng)機(jī)目前用的是PG調(diào)速塑封電機(jī)，為單向異步電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。為了滿足空調(diào)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)， 達(dá)到制冷、制熱能力的平衡，所以必須保證室內(nèi)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足系統(tǒng)的要求， 并保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。為達(dá)到以上目的，可采用可控硅調(diào)壓調(diào)速的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。為了保 證所調(diào)電壓滿足轉(zhuǎn)速要求，則必須檢出電源的零點(diǎn)和測(cè)出風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，故在實(shí)際電路中，還需使 用了過零檢測(cè)電路來檢出電源的零點(diǎn)使用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路來檢測(cè)轉(zhuǎn)速，再通過調(diào)節(jié)可控硅導(dǎo) 通角來使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到系統(tǒng)要求。

3、下面分別介紹各相關(guān)電路工作原理。5電路原理5.1 PG調(diào)速電機(jī)工作原理簡單介紹現(xiàn)小功率分體機(jī)采用的室內(nèi)風(fēng)機(jī)電機(jī)為塑封PG調(diào)速電機(jī)，為單向異步電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，級(jí)對(duì)數(shù)為四級(jí)，并帶轉(zhuǎn)速反饋，電機(jī)每轉(zhuǎn)一周，輸出一個(gè)或多個(gè)方波信號(hào)。單向異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡 單，成本低，振動(dòng)和噪音較小，并且只需單相電源供電，所以在家電行業(yè)中應(yīng)用廣泛。它主要由 定子與轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子部分由定子鐵心、繞組和基座組成，定子鐵心由硅鋼片壓成，且內(nèi) 圓有許多槽，用以嵌放定子繞組-由于單向繞組只能產(chǎn)生脈動(dòng)電勢(shì)，電機(jī)沒有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而無法啟動(dòng),因此單向電機(jī)的定子有兩相繞組，兩相繞組的軸線在空間相差90電角度，其中一相繞組稱為主繞組，另一相

4、繞組稱為副繞組或啟動(dòng)繞組。轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵 心也用硅鋼片沖制而成，且外園沖有許多槽，用以安放轉(zhuǎn)子導(dǎo)條。電機(jī)的定子兩相繞組通過交流 電后，在定，轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)速度叫同步轉(zhuǎn)速，以n1表示。n1的大小決定于通入電流的頻率和電機(jī)的極對(duì)數(shù)P，ni=60f/P（轉(zhuǎn)/分）。當(dāng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被此旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線切割時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在轉(zhuǎn)子回路閉合的情況下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中就有電流流過，載流導(dǎo) 體在磁場中受到電磁力的作用而跟著旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速為n。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換，這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。由于使用的電源為單向交流電，從上面所介紹的電機(jī)的繞組

5、情況而言，若不在啟動(dòng)繞組上接電容，而直接在兩相繞組上加交流電或只在主繞組上加交流電， 則產(chǎn)生的為脈動(dòng)磁場，不能給轉(zhuǎn)子提供啟動(dòng)力矩，故在實(shí)際電路中，采用在啟動(dòng)繞組電路中串接 啟動(dòng)電容的方法來使電機(jī)獲得啟動(dòng)力矩。電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)定子副繞組（即啟動(dòng)繞組）電路中串接電容器，此電容器在電機(jī)啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)過程中都參與工作，由于電路中串接電容，使副繞組 回路為容性，故副繞組電流相位超前于電壓，主繞組電流則落后于電壓（由于主繞組回路為感性）。當(dāng)電容參數(shù)設(shè)計(jì)合適時(shí)（一般為通過實(shí)驗(yàn)選定能滿足要求的電容），兩個(gè)繞組電流的相位差將接近90 從而產(chǎn)生較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而啟動(dòng)電流較小。這樣來使電機(jī)獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。副繞組（圖

6、一】5.2可控硅調(diào)壓調(diào)速原理工作原理可控硅調(diào)速是用改變可控硅導(dǎo)通角的方法來改變電動(dòng)機(jī)端電壓的波形，從而改變電動(dòng)機(jī)端電當(dāng)可控硅導(dǎo)通角a i 180時(shí)，電動(dòng)機(jī)端電壓波形如圖實(shí)線所示，即非全導(dǎo)通狀態(tài)，有效值減?。籥 1越小，導(dǎo)通狀態(tài)越少，則電壓有效值越小，所產(chǎn)生的磁場越小，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。由以上的分析可知，可 控硅調(diào)速時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速可連續(xù)調(diào)節(jié)，但這時(shí)電動(dòng)機(jī)電壓和電流波形不連續(xù)，波形差，故電動(dòng)機(jī)的噪音大，并帶來干擾。故在電路設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮這方面的問題，應(yīng)有適當(dāng)?shù)臑V波電路。522電路原理圖523工作原理簡介采用分離元件實(shí)現(xiàn) TLP3526功能：電網(wǎng)交流電源經(jīng)過電阻降壓，通過穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，獲得12V直流電壓，

7、主控芯片通過光耦PC817與強(qiáng)電隔離，控制可控硅BT131導(dǎo)通與截止。各元器件作用D15、R28、R29、E9、DZ1、R30、C1組成降壓電路，獲得相對(duì)電壓12V ；R25、C15組成濾波電路，解決可控硅導(dǎo)通與截止對(duì)電網(wǎng)的干擾，通過EMI測(cè)試；同時(shí)防止可控硅兩端電壓突變，造成無門極信號(hào)誤導(dǎo)通。L2為扼流線圈，防止可控硅回路中電流突變，對(duì)TR1進(jìn)行保護(hù)；電感 L2需放置在TR1后面。如果L2放置在TR1前端，由于電感 L2為儲(chǔ)能元件，在 TR1關(guān)斷和導(dǎo)通過程中，對(duì) R24形 成沖擊，尖峰電壓接近 50V，R24容易損壞。該點(diǎn)為市場質(zhì)量反饋發(fā)現(xiàn)的問題。各元器件選型結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化要求，各元器件選型要求

8、如下：C14為風(fēng)機(jī)啟動(dòng)電容。D15選用整流二極管1N4007 ;R28、R29選用11K Q 3W功率電阻；E9選用470uF 25V電解電容；DZ1選用12V 0.5W 穩(wěn)壓二極管；R30選用100K Q 0.25W碳膜電阻；C1選用104濾波電容即可；R25選用51 Q 1W氧化膜電阻；C15選用0.33uF 275VAC 安規(guī)電容；L2選用100uH扼流線圈，并放在可控硅與電機(jī)之間;TR1選用1A雙向可控硅 BT131 ；R24選用2K Q 0.5W碳膜電阻；IC6 選用 PC817；R26選用560 Q 0.25W碳膜電阻；其中R30、R26也可選用相關(guān)0805貼片電阻。526注意事項(xiàng)

9、a、 雙向可控硅TR1具有方向性，T1、T2接反后，電路不能正常工作；b、 PC817中的發(fā)光二極管的電壓可采用 +12V，將限流電阻R26改為1K即可；c、 目前大部分實(shí)際PCB中均無R30、C1，R30可維持電路中的電流，避免出現(xiàn)電流突變現(xiàn) 象，C1可濾除高頻干擾；d、 本元器件選型適用于小功率的室內(nèi)PG電機(jī)，如PG電機(jī)功率過大，則不能使用可控硅BT131 （額定工作電流為1A），需要選擇額定工作電流更大的可控硅，同時(shí)重新選擇 R24的阻值。5.3過零檢測(cè)原理電路原理圖工作原理簡介電網(wǎng)交流電源經(jīng)變壓器降壓后，先經(jīng)過整流，形成脈動(dòng)直流波形，同下圖C點(diǎn)波形，經(jīng)過電阻分壓后，再經(jīng)過電容濾波，濾去

10、高頻干擾成分，形成下圖C點(diǎn)電壓波形：0.7V時(shí)，三極管截止，三極管集電極通過上拉電阻，形成高電平。這樣通過三極管的反復(fù)導(dǎo)通、 截止，在芯片過零檢測(cè)端口 D點(diǎn)形成100Hz脈沖波形，芯片通過判斷，檢測(cè)電壓的零點(diǎn)。 各元器件選型結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化要求，各元器件選型要求如下:D1D4選用整流二極管 1N4007 ；D5、D6選用整流二極管 1N4007 ;R1R3選用12K 0.25W碳膜電阻，（此處電流較大，0805封裝在市場有反饋被燒壞，建議 使用0.25W碳膜電阻）也可采用相關(guān)0805貼片電阻；C1、C2選用223或103濾波電容；Q2選用9013三極管；R4選用5.1K 0.25W碳膜電阻，也可采用

11、相關(guān)0805貼片電阻。注意事項(xiàng)該電路中，三極管依靠基極電壓動(dòng)作，此電壓由R2、R3分壓確定。使用貼片三極管時(shí)應(yīng)特別注意不能采用 DTC143、DTA143等內(nèi)部集成電阻的貼片三極管，可使用 NT8050-D9D。 5.4風(fēng)速檢測(cè)電路電路原理圖+ 12V電源提供給電機(jī)內(nèi)置風(fēng)速檢測(cè)電路使用，目前我司常用的風(fēng)機(jī)每轉(zhuǎn)一周，輸出1個(gè)脈沖方波，風(fēng)機(jī)內(nèi)置風(fēng)速檢測(cè)電路輸出波形通過一個(gè)限流電阻后，再通過103瓷片電容濾波，二極管1N4148鉗位，保證輸入芯片腳的電壓低于芯片的安全工作電壓（風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)芯片反饋電壓在 5.5V左右）。芯片通過對(duì)輸入脈沖方波頻率的檢測(cè)，來判斷風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。若轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速， 則加大可

12、控硅導(dǎo)通角，提高風(fēng)機(jī)電壓的有效值，使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大；轉(zhuǎn)速高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，則減小可 控硅導(dǎo)通角，降低風(fēng)機(jī)電壓的有效值，使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變低。各元器件選型結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化要求，各元器件選型要求如下：D13選用IN4148，盡量選用插件二極管；R21選用5.1K 0.25W碳膜電阻，也可采用相關(guān)0805貼片電阻；C12選用103濾波電容；注意事項(xiàng)電機(jī)內(nèi)置檢測(cè)電路中使用控制器提供的+12V電源，需要確定控制器所提供的+12V電源不會(huì)超出霍爾元件的耐壓值。5.5固態(tài)繼電器調(diào)壓調(diào)速原理工作原理固態(tài)繼電器調(diào)速是通過改變固態(tài)繼電器內(nèi)部可控硅導(dǎo)通角的方法來改變電動(dòng)機(jī)端電壓的波形，從而改變電動(dòng)機(jī)端電壓的有效值，達(dá)到調(diào)速的目的，內(nèi)

13、部工作原理和前面可控硅調(diào)速原理完 全一樣，以下不作重復(fù)。固態(tài)繼電器是把可控硅及光耦集成在一個(gè)IC里面。電路原理圖工作原理簡介采用AQH2223固態(tài)繼電器內(nèi)部光耦，強(qiáng)弱電隔離；通過FANSpeed網(wǎng)絡(luò)，MCU控制AQH2223 導(dǎo)通與截止。各元器件作用FUSE2保險(xiǎn)絲；ZR1安規(guī)器件；C11,C15 Y 電容，EMC 器件；C13 X電容，EMC器件；R19,R20,Q2 MCU 控制電路；R16限流電阻與 AQH2223內(nèi)部光耦串聯(lián)；C14風(fēng)機(jī)電容；R13、C12組成濾波電路，解決可控硅導(dǎo)通與截止對(duì)電網(wǎng)的干擾，通過EMI測(cè)試；同時(shí)防止可控硅兩端電壓突變，造成無門極信號(hào)誤導(dǎo)通。L2為扼流線圈，防

14、止可控硅回路中電流突變，對(duì)TR1進(jìn)行保護(hù)；電感L2需放置在TR1后面。各元器件選型FUSE2、ZR1、C14不作詳細(xì)介紹；C11，C15，C13根據(jù)EMC試驗(yàn)效果選型，在 PCB板上作預(yù)留；R19選用2K、R20選用5.1K封裝可選用0.25W 碳膜電阻或者0805貼片電阻；Q2選用9013 NPN三極管，封裝可選用插件式或者貼片式；R16選0.5W 510 Q碳膜電阻，現(xiàn)在市場上有用到1K阻值，但控制電流偏小，對(duì) AQH223控制效果不好；R13選用51 Q 1W氧化膜電阻；C12選用0.33uF 275VAC 安規(guī)電容；L1選用100uH扼流線圈，并放在可控硅與電機(jī)之間;IC5選用導(dǎo)通電流 0.9A的AQH2223。注意事項(xiàng)本電路是集成形式的可控硅控制電路，基本的注意事項(xiàng)和可控硅電路大同小異。需特別注意的是PCB布板時(shí)IC5的控制端（弱電）與強(qiáng)電端的爬電距離，及R16的選型。第一次修訂說明:3. 增加了 工作原理簡介中的注意，介紹原理圖更改的原因。4. 修改了 各元器件作用部分內(nèi)容。5. 修改了 各元器件選型部分內(nèi)容。6. 更正了注意事項(xiàng)中的錯(cuò)字。7. 修改了 電路原理圖，新原理圖見修訂中文件，老原理圖如下:8. 修改了 各元器件選型部分內(nèi)容。9. 修改了 工作原理簡介。第二次修訂說明:1、分壓限流功率電阻 R28、R29原為11K/2W，經(jīng)過防火整改驗(yàn)證時(shí)確定