CN101892998A - 直流变频电风扇 - Google Patents

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杨卫洲
李步云
彭达洲
林建芬
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Abstract

本发明公开一种直流变频电风扇，其电机(5)为三相电机；市电接入端与所述电机(5)之间依次设置有：用于将交流电转换为直流电的整流电路(1)、用于实现直流电的滤波平滑及储能作用的滤波电路(3)、以及用于完成直流电向交流电转换而实现调频调压的逆变电路(4)，其中，该逆变器(4)还连接微处理器电路(6)的驱动信号端。该直流变频电风扇可大幅度节能，并提高舒适度。

Description

直流变频电风扇
技术领域
本发明涉及电风扇的调速领域，尤其涉及一种直流变频电风扇。
背景技术
目前家用电风扇普遍采用单相交流异步电机，通常有以下几种调速方式：
其一是电抗器调速，通过降低电机输入电压，实现调速目的。这种方式通过降低风扇电机的输入电压进行调速的，由于降低的电压消耗在电抗器上，功耗较大不节能。
其二是抽头调速，通过改变电机的运行绕组来改变电机转速，实现调速目的。由于抽头调速通常采用三档调速，速度不能连续调节调速范围有限，舒适度差。
其三是电子调速，通过调节电压，实现调速目的。电子调速虽然速度可小范围连续调节，但由于利用可控硅调整交流电导通角来调节电压，输出的不是正弦波，产生较大谐波干扰，节能效果不明显。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种直流变频电风扇，可以实现大幅度节能、提高舒适度之目的。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是，一种直流变频电风扇，其电机(5)为三相电机；市电接入端与所述电机(5)之间依次设置有：用于将交流电转换为直流电的整流电路(1)、用于实现直流电的滤波平滑及储能作用的滤波电路(3)、以及用于完成直流电向交流电转换而实现调频调压的逆变电路(4)，其中，该逆变器(4)还连接微处理器电路(6)的驱动信号端。
较优地，所述微处理器电路(6)为单片机或专用集成芯片。
较优地，所述微处理器电路(6)由数字信号处理器及***电路组成。
较优地，所述逆变电路(4)包括功率模块及驱动电路组成。
较优地，所述功率模块为智能功率模块。
较优地，所述功率模块由多个半导体功率器件组成。
较优地，所述半导体功率器件为MOSFET或IGBT。
较优地，还包括功率因素校正电路(2)，设置于所述整流电路(1)与所述滤波电路(3)之间，并连接所述微处理器电路(6)的功率因素校正端。
较优地，还包括人机接口电路(7)，连接所述微处理器电路(6)的输入端。
较优地，所述电机(5)为三相永磁同步电机或三相直流无刷电机。
与现有技术相比，本发明采用三相电机，同时运用变频调速技术，可实现最大化的节能效果。电风扇运行时，转速越低，能耗越少；且转速连续可调，提高舒适度。特别地，采用三相永磁电机时，同样风量或转速仅需更低功率的电机即可实现，节能效果更为明显。
附图说明
图1是本发明直流变频电风扇一较优实施例的组成图；
图2是图1中逆变电路与微处理器电路的一个实例。
具体实施方式
本发明可解决现有电风扇的技术缺点，其通过应用微电脑和功率半导体技术，可实现大幅度节能、并提高舒适度之目的。它的基本构思是，将变频器技术应用在电风扇上；并且，为达到更好的节能效果，而将电机更换为三相电机。
这种风扇优选为永磁电机变频电风扇，其电机可为三相永磁同步电机、三相直流无刷电机等，俗称为直流变频电风扇。
为更进一步理解本发明的基本原理及结构，下面结合附图和实施例对本发明进行描述。
参见图1，示出本发明直流变频电风扇一较优实施例的组成，包括整流电路1、功率因数校正电路(PFC)2、滤波电路3、逆变电路4、微处理器电路6、人机接口电路7等部分，其中：整流电路1、滤波电路3、逆变电路4依次设置在市电接入端与电机5之间；功率因数校正电路2设置于整流电路1与滤波电路3之间；微处理器电路6的驱动信号端，连接逆变电路4、功率因素校正端连接功率因素校正电路2、输入端连接人机接口电路7，以便分别与其进行相关数据交互。
以下对各部分电路的组成及功能进行简要说明。
整流电路1由整流二极管或桥堆组成，包括必要干扰滤除电路，其主要功能是把交流电转换为直流。
功率因数校正电路2为可选部件，由功率半导体及控制芯片组成，作用是使输入电流接近正弦波，减少电网谐波含量，实现提高功率因数的目的。
滤波电路3主要由电解电容等元件组成，完成直流电的滤波平滑以及储能作用。
逆变电路4由功率半导体及驱动电路组成，可以是单个的功率器件如MOSFET(MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor，即金属氧化物半导体场效应管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅双极型晶体管)等与驱动芯片组成，也可以是智能功率模块。该逆变电路4的主要功能是，完成直流电向三相交流电的转换，实现调频调压目的。
微处理器电路6由单片机或专用集成芯片，或由数字信号处理器及***电路组成，根据人机接口电路7发来的命令，发出对应的指令信号，控制功率因数校正电路2和逆变电路4工作，并根据电路反馈信息，进行必要的电路保护和故障处理。
人机接口电路7主要由控制开关、按键、遥控器以及显示电路组成，人通过按键或遥控器对风扇进行控制操作，显示电路显示风扇工作状态及故障信息。
由于现有电风扇电机普遍采用单相交流异步电机，其本身比三相电机效率低能耗高、噪音大，所以不管采用哪种调速方法，节能效果都不明显。而本发明中采用三相电机，同时运用变频调速技术，可实现最大化的节能效果：其转速越低，能耗越少，并且转速连续可调。而如果电机采用三相永磁电机，则同样风量或转速，仅需更低功率的电机即可实现，节能效果更为明显。
需说明的是，本发明中最重要的部分是逆变电路4和微处理器电路6，这两个部分相互配合，最终完成风扇电机的变频调速目的，以下以一电路实例进行说明。
参见图2，为逆变电路与微处理器电路的实例，其工作方式为：市电经过整流电路1变为直流电，通过电解电容滤波后，接入逆变电路4的直流电源41的两端。而微处理器电路6的微处理器(MCU/DSP)61根据人机接口电路的设定信号，对风扇电机5进行控制。
开机时，微处理器61根据设定的风速产生相应的6路脉冲宽度调制信号，即驱动信号PWM1～PWM6；通过功率管驱动芯片42驱动6个功率管(MOSFET或IGBT)S1～S6；这些功率管的交替导通和关断，产生三相调制波形，输出电压可调、频率可变的三相交流电，输出给风扇电机5的U、V、W接线端，从而实现风扇的无级变频调速。
本发明应用微电脑控制技术、电力半导体技术，属于自动化控制技术领域，其关键点是变频调速技术和三相电机在风扇中的应用，而节能是其最为突出的特点。该直流变频风扇的电机为三相电机，具体可以是三相永磁同步电机、三相直流无刷电机等，它们的节能效果较好。
此外，根据实际使用情况，还可以给电机安装位置传感器，如霍尔传感器、光电编码器等，其目的是方便检测电机的转子位置信息，以便更好地调节电机的转速。
本发明可以作为电风扇的一个部件安装在其上使用，也可以单独做成一个产品与电风扇配合使用，可广泛扇适用于家用电风扇、工业用电风扇等。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直流变频电风扇，其特征在于，所述直流变频电风扇的电机(5)为三相电机；市电接入端与所述电机(5)之间依次设置有：用于将交流电转换为直流电的整流电路(1)、用于实现直流电的滤波平滑及储能作用的滤波电路(3)、以及用于完成直流电向交流电转换而实现调频调压的逆变电路(4)，其中，该逆变器(4)还连接微处理器电路(6)的驱动信号端。
2.如权利要求1所述的直流变频电风扇，其特征在于，所述微处理器电路(6)为单片机或专用集成芯片。
3.如权利要求1所述的直流变频电风扇，其特征在于，所述微处理器电路(6)由数字信号处理器及***电路组成。
4.如权利要求1所述的直流变频电风扇，其特征在于，所述逆变电路(4)包括功率模块及驱动电路组成。
5.如权利要求4所述的直流变频电风扇，其特征在于，所述功率模块为智能功率模块。
6.如权利要求4所述的直流变频电风扇，其特征在于，所述功率模块由多个半导体功率器件组成。
7.如权利要求6所述的直流变频电风扇，其特征在于，所述半导体功率器件为MOSFET或IGBT。
8.如权利要求1所述的直流变频电风扇，其特征在于，还包括功率因素校正电路(2)，设置于所述整流电路(1)与所述滤波电路(3)之间，并连接所述微处理器电路(6)的功率因素校正端。
9.如权利要求1所述的直流变频电风扇，其特征在于，还包括人机接口电路(7)，连接所述微处理器电路(6)的输入端。
10.如权利要求1～9任一项所述的直流变频电风扇，其特征在于，所述电机(5)为三相永磁同步电机或三相直流无刷电机。
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