CN106451925A - 应用设备、电机组件及其电机驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种应用设备、电机组件及其电机驱动电路，所述电机驱动电路包括：与电机串联于外部交流电源之间的可控双向交流开关，按照预定方式控制所述可控双向交流开关导通或截止的开关控制电路，以及延迟电路；所述延迟电路将所述可控双向交流开关的导通延迟预定时间，以减小流过所述电机的电流与反电动势的相位差。所述电机驱动电路能够提高电机功率效率。

Description

应用设备、电机组件及其电机驱动电路
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及电机的驱动电路。
背景技术
同步电机因其体积小、运行效率高等特性越来越广泛地应用到各个领域。电机的电磁转矩可根据磁共能Wco计算如下，可以注意到，电枢绕组的自感和互感系数依赖于转子位置角θ，这样，电磁转矩可以由以下等式获得：其中，Z为相数；Fm为等效磁动势(MMF)，Pm为磁路功率，i为定子绕组电流；Mim为定子绕组和磁铁的一圈等效电路之间的互感。定子绕组的电动势(EMF)ei与磁通量相关，可由以下公式计算其中，φim是磁铁产生的磁通量。根据上述两个公式，可得出因此可以看出，反电动势乘以定子绕组电流正是电机产生机械功的手段，如果反电动势与定子绕组电流的乘积小于0，例如，当反电动势与定子绕组电流不同相，如图1所示，电机中将产生与正转矩(+T)相反的负转矩(-T)，这将会降低电机的功率效率(power efficiency)。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可提高电机功率效率的电机驱动电路，及应用该电机驱动电路的电机组件及应用设备。
本发明的实施例提供一种电机驱动电路，包括：
与电机串联于外部交流电源之间的可控双向交流开关；
开关控制电路，被配置为按照预定方式控制所述可控双向交流开关导通或截止；以及
延迟电路，被配置为将所述可控双向交流开关的导通延迟预定时间，以减小流过所述电机的电流与反电动势的相位差。
作为一种优选方案，所述延迟电路包括RC延迟电路，所述RC延迟电路的电容与所述可控双向交流开关的控制端连接。
作为一种优选方案，还包括位置传感器，用于检测所述电机的转子的磁场并输出相应的磁感应信号；所述开关控制电路被配置为依据所述磁感应信号和所述交流电源的极性控制所述可控双向交流开关导通或截止。
作为一种优选方案，所述开关控制电路被配置为在所述交流电源为正半周期且位置传感器检测到转子的磁场为第一极性、或者所述交流电源为负半周期且位置传感器检测的转子磁场为与第一极性相反的第二极性时控制所述可控双向交流开关导通，在所述交流电源为负半周期且转子的磁场为第一极性、或者所述交流电源为正半周期且所述转子的磁场为第二极性时，控制所述可控双向交流开关截止。
作为一种优选方案，还包括整流电路，所述整流电路具有较高电压输出端和较低电压输出端；所述可控双向交流关导通状态下，所述开关控制电路在使电流自所述整流电路的较高电压输出端流向所述可控双向交流开关的控制端的第一状态和使电流自所述可控双向交流开关的控制端流向所述整流电路的较低电压输出端的第二状态间切换。
作为一种优选方案，所述开关控制电路包括第一开关和第二开关；
所述第一开关连接在第一电流通路中，所述第一电流通路设置于所述可控双向交流开关的控制端与所述整流电路的较高电压输出端之间；
所述第二开关连接在第二电流通路中，所述第二电流通路设置于所述可控双向交流开关的控制端与所述整流电路的较低电压输出端之间。
作为一种优选方案，所述延迟电路包括RC延迟电路，所述RC延迟电路包括与所述可控双向交流开关的控制端连接的电容以及连接于所述可控双向交流开关的控制端与所述第一开关的电流输出端之间的电阻。
作为一种优选方案，所述开关控制电路具有向所述可控双向交流开关的控制端流出电流的第一电流通路、及自所述可控双向交流开关的控制端流入电流的第二电流通路、以及连接在所述第一电流通路和第二电流通路其中一个通路中的开关，所述开关由所述磁感应信号控制，使得第一电流通路和第二电流通路选择性导通。
作为一种优选方案，所述第一电流通路和第二电流通路其中另一个通路中不设开关。
作为一种优选方案，所述位置传感器和开关控制电路集成在一个集成电路内，所述延迟电路包括RC延迟电路，所述RC延迟电路的电容设于集成电路外部。
作为一种优选方案，所述位置传感器、开关控制电路及延迟电路集成在一个集成电路内部。
作为一种优选方案，所述可控双向交流开关连接在第一节点和第二节点之间，所述电机的定子绕组与所述交流电源串联于所述第一节点和第二节点之间；或者电机的定子绕组与所述可控双向交流开关串联于所述第一节点和第二节点之间，交流电源两端连接第一节点和第二节点。
作为一种优选方案，所述延迟电路包括偶数个非门。
本发明的实施例还提供一种电机组件，包括电机和如上任意一项所述的电机驱动电路。
作为一种优选方案，所述电机包括定子及转子，所述定子包括定子铁心及缠绕于所述定子铁芯上的单相绕组。
作为一种优选方案，所述电机为永磁无刷电机。
本发明的实施例还提供一种具有如上任意一项所述电机组件的应用设备。
作为一种优选方案，所述应用设备为泵、风扇、家用电器或者车辆。
本发明实施例中，在外部交流电源的电压极性与转子的磁极位置对应时，延迟一定时间控制所述可控双向交流开关导通，依据这样的控制方式，使电机尽量产生预期中的转矩，减少正负转矩相互抵抗的耗电情况，因此能够较大幅度地提高电能利用效率。
附图说明
附图中：
图1示出现有技术中电机定子绕组中的反电动势与绕组电流不同相时的波形图；
图2示意性地示出本发明一实施例的电机；
图3示出本发明的电机驱动电路的第一较佳实施方式的功能框图；
图4示出本发明的电机驱动电路的较佳实施方式的电路图；
图5-7示出本发明的电机驱动电路的开关控制电路的其他实施方式的电路图；
图8示出本发明的电机驱动电路的延迟电路的其他实施方式的电路图；
图9示出图3中当电机的负载为纯阻性负载时驱动电路的波形图；
图10示出图3中当电机的负载为感性负载时驱动电路的波形图；
图11示出本发明实施方式中电机定子绕组中的反电动势与绕组电流的波形图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。
图2示意性地示出本发明中的电机10。所述电机10以同步电机为例进行说明，所述电机10包括定子、可旋转地设于定子的磁极之间的转子14，所述定子包括定子磁芯12及缠绕于定子磁芯上的定子绕组16。转子14为永磁转子。
优选的，定子的磁极和转子14的磁极之间具有不均匀气隙18，使得转子14在静止时其极轴R相对于定子的极轴S偏移一个角度α。该配置可保证定子绕组16每次通电时转子14具有固定的起动方向(本例中为沿顺时针方向)。其中转子的极轴R指经过转子的沿直径方向的两个对称磁极(本实施例中即两块磁铁)中心的虚拟连线，定子的极轴S指经过定子的沿直径方向的两个对称极部中心的虚拟连线。图2中定子和转子均具有两个磁极，定子的磁极和转子14的磁极之间的不均匀气隙18沿着转子起动方向逐渐减小。在另一实施例中，可以设置定子极部的极弧面与转子同心，从而形成间距相等的主气隙，极弧面上设内凹的起动槽，从而在起动槽与转子的外表面之间形成间距不等的不均匀气隙。可以理解的，在更多实施例中，定子和转子也可以具有更多磁极，例如四个、六个等。
定子上或定子内靠近转子14的位置设有用于检测转子的磁极位置的位置传感器20，位置传感器20相对定子的极轴S偏移一个角度，本例中较佳的偏移角也是α。
图3示出所述电机的电机驱动电路19的一种实现方式的框图。所述电机驱动电路19包括位置传感器20、整流电路28、可控双向交流开关26、开关控制电路30及延迟电路80。电机定子绕组16与可控双向交流开关26串联在交流电源24的两端之间。所述定子绕组16与所述交流电源24之间还设有控制电机启停的电源开关25。所述整流电路28用于将交流电源转换为低压直流电并供给所述位置传感器20，所述位置传感器20由所述整流电路28输出的低压直流电供电，用于检测电机转子14的磁极位置，并于其输出端输出磁感应信号。所述开关控制电路30与所述整流电路28、位置传感器20相连，其输出端Pout通过所述延迟电路80与所述可控双向交流开关26连接，被配置为依据位置传感器20检测的转子磁极位置信息和交流电源24的极性信息，控制可控双向交流开关26以预定方式在导通与截止状态之间切换，使定子绕组16仅沿着前述的固定起动方向拖动转子14旋转。
所述外部交流电源24可以是市电交流电220伏、230伏等或者逆变器输出的交流电。可控双向交流开关26较佳的为三端双向晶闸管(TRIAC)。所述位置传感器20较佳的可以为霍尔传感器22(见图4)。
图3中可控双向交流开关26连接在第一节点A和第二节点B之间，所述定子绕组16与所述交流电源24串联于所述第一节点A和第二节点B之间。在另一个实施例中，定子绕组16可与所述可控双向交流开关26串联于所述第一节点A和第二节点B之间，交流电源24两端连接第一节点A和第二节点B，这样，电机定子绕组16与可控双向交流开关26仍串联在交流电源24的两端之间。所述整流电路28的第一及第二输入端I1及I2分别连接所述第一节点A及第二节点B。较佳的，所述第一输入端I1通过电阻R0连接所述第一节点A。
请参考图4，为图3所示电机驱动电路19的第一实施方式的具体电路图。
所述整流电路28包括四个二极管D2-D5。所述二极管D2的阴极与所述二极管D3的阳极相连，所述二极管D3的阴极与所述二极管D4的阴极相连，所述二极管D4的阳极与所述二极管D5的阴极相连，所述二极管D5的阳极与所述二极管D2的阳极相连。所述二极管D2的阴极作为所述整流电路28的第一输入端I1经电阻R0与所述电机10的定子绕组16相连。所述二极管D4的阳极作为所述整流电路28的第二输入端I2与所述交流电源24相连。所述二极管D3的阴极作为所述整流电路28的第一输出端O1与所述霍尔传感器22、开关控制电路30相连，所述第一输出端O1输出较高的直流工作电压。所述二极管D5的阳极作为所述整流电路28的第二输出端O2与霍尔传感器22相连，所述第二输出端O2输出低于所述第一输出端电压的较低电压。所述整流电路28的第一输出端O1及第二输出端O2之间连接一稳压电路如稳压二极管Z1，所述稳压二极管Z1的阳极连接所述第二输出端O2，所述稳压二极管Z1的阴极连接所述第一输出端O1。
本实施方式中，所述霍尔传感器22包括电源端VCC、接地端GND及输出端H1，所述电源端VCC连接所整流电路28的第一输出端O1，所述接地端GND连接所述整流电路28的第二输出端O2，所述输出端H1连接所述开关控制电路30。所述霍尔传感器22被正常供电的情况下，即电源端VCC接收较高电压，接地端GND接收较低电压，检测的转子磁场为北极(North)时其输出端H1输出逻辑高电平的磁感应信号，检测到南极(South)时其输出端H1输出逻辑低电平的磁感应信号。
在一个较佳实施例中，所述开关控制电路30包括第一开关和第二开关；所述第一开关连接在第一电流通路中，所述第一电流通路设置于所述可控双向交流开关26的控制端(与开关控制电路30的输出端Pout相连)与所述整流电路28的第一输出端O1之间；所述第二开关连接在第二电流通路中，所述第二电流通路设置于所述可控双向交流开关26的控制端与所述整流电路28的第二输出端O2之间。
作为一种具体实现中，如图5所示，第一开关31和第二开关32为一对互补的半导体开关。所述第一开关31为低电平导通，所述第二开关32为高电平导通，其中，所述第一开关31与开关控制电路30的输出端Pout连接在第一电流通路中，所述第二开关32与所述输出端Pout连接在第二电流通路中，所述第一开关31和所述第二开关32两个开关的控制端均连接位置传感器20，第一开关31的电流输入端接较高电压(例如直流电源)，电流输出端与第二开关32的电流输入端连接，第二开关32的电流输出端接较低电压(例如地)。若所述位置传感器20输出的磁感应信号是低电平，第一开关31导通，第二开关32断开，负载电流自较高电压经第一开关31和开关控制电路30的输出端Pout向外流出，若所述位置传感器20输出的磁感应信号是高电平，第二开关32导通，第一开关31断开，负载电流自外部流入输出端Pout并流过第二开关32。图5的实例中第一开关31为正通道金属氧化物半导体场效应晶体管(P型MOSFET)，第二开关32为负通道金属氧化物半导体场效应晶体管(N型MOSFET)。可以理解的是，在其他实施例中，第一开关31和第二开关32也可以是其他类型的半导体开关，例如可以是结型场效应晶体管(JFET)或金属半导体场效应管(MESFET)等其他场效应晶体管。
开关控制电路30的输出端Pout与可控双向交流开关26的控制端G之间连接有延迟电路80。较佳的，为RC延迟电路。
在另一个具体实例中，请参考图4，所述开关控制电路30包括第一至第三端子，其中第一端子连接所述整流电路28的第一输出端O1，第二端子连接所述霍尔传感器22的输出端H1，第三端子连接所述可控双向交流开关26的控制端。所述开关控制电路30包括电阻R2、NPN三极管Q1(第一开关)、以及串联于霍尔传感器22的输出端H1与所述可控双向交流开关26之间的二极管D1(第二开关)和电阻R1。所述二极管D1的阴极作为所述第二端子连接所述霍尔传感器22的输出端H1。所述电阻R2一端连接所述整流电路28的第一输出端O1，另一端连接所述霍尔传感器22的输出端H1。所述NPN三极管Q1的基极连接所述霍尔传感器22的输出端H1，发射极连接所述二极管D1的阳极，集电极作为第一端子连接所述整流电路28的第一输出端O1，所述电阻R1不与所述二极管D1相连的一端作为所述第三端子。
所述可控双向交流开关26较佳的为三端双向晶闸管(TRIAC)，其两个阳极T1、T2分别连接交流电源24及定子绕组16，其控制端G连接所述开关控制电路30的第三端子。所述延迟电路可以为RC延迟电路，包括电容C1及电阻R1，所述电容C1连接于所述三端双向晶闸管的控制端G与第一阳极T1之间，本实施方式中，所述开关控制电路30中的电阻R1与所述电容C1组成所述RC延迟电路。
可以理解，所述可控双向交流开关26可包括由金属氧化物半导体场效应晶体管、可控硅交直流转换电路、三端双向晶闸管、绝缘栅双极型晶体管、双极结晶体管、半导体闸流管、光耦元件中的一种或多种组成的能让电流双向流过的电子开关。例如，两个金属氧化物半导体场效应晶体管可组成可控双向交流开关；两个可控硅交直流转换电路可组成可控双向交流开关；两个绝缘栅双极型晶体管可组成可控双向交流开关；两个双极结晶体管可组成可控双向交流开关。
在另一实施例中，所述开关控制电路30具有向所述可控双向交流开关26的控制端流出电流的第一电流通路、及自所述可控双向交流开关26的控制端流入电流的第二电流通路、以及连接在所述第一电流通路和第二电流通路其中一个通路中的开关，所述开关由所述磁感应信号控制，使得第一电流通路和第二电流通路选择性导通。可选的，所述第一电流通路和第二电流通路其中另一个通路中不设开关。
作为一种具体实现，如图6所示，所述开关控制电路30包括一单向导通开关33，单向导通开关33与输出端Pout连接在第一电流通路，其电流输入端可连接位置传感器20的输出端，位置传感器20的输出端还可经电阻R4与输出端Pout连接在与所述第一电流通路方向相反的第二电流通路中。单向导通开关33在磁感应信号为高电平时导通，负载电流经单向导通开关33和输出端Pout向外流出，所述磁感应信号为低电平时单向导通开关33断开，负载电流自外部流入输出端Pout并流经电阻R1和位置传感器20。作为一种替代，所述第二电流通路中的电阻R4也可以替换为与单向导通开关33反向并联的另一个单向导通开关。这样，自输出端Pout流出的负载电流和流入的负载电流较为平衡。
在另一种具体实现中，如图7所示，所述开关控制电路30包括反向串联于位置传感器20的输出端和输出端Pout之间的二极管34和35、与串联的二极管34和35并联的电阻R5、以及连接于二极管34和35的公共端与一电源之间的电阻R6，其中，二极管34的阴极与位置传感器20的输出端连接。电源可以连接整流电路28的第一输出端O1。二极管34由磁感应信号控制。在磁感应信号为高电平时二极管34截止，负载电流经电阻R6和二极管35自输出端Pout向外流出，所述磁感应信号为低电平时，负载电流自外部流入输出端Pout并流经电阻R5和位置传感器20。
开关控制电路30的输出端Pout与可控双向交流开关26的控制端之间连接有延迟电路80。较佳的，为RC延迟电路。其他实施方式中，请参考图8，所述延迟电路80还可为其他形式，如可包括多个非门81，所述非门81的数量为偶数。
所述开关控制电路30被配置为仅在所述交流电源为正半周期且位置传感器20检测到转子磁场为第一极性、以及所述交流电源为负半周期且位置传感器检测的转子磁场为与第一极性相反的第二极性时使所述可控双向交流开关26导通；当所述交流电源为负半周且位置传感器20检测到转子磁场为第一极性时，或者所述交流电源为正半周且位置传感器检测的转子磁场为第二极性时，不导通所述可控双向交流开关26。本实施方式中，所述第一极性为N极，所述第二极性为S极。其他实施方式中，所述第一极性为S极，第二极性为N极。
所述可控双向交流开关26导通状态下，所述开关控制电路30在使电流自所述整流电路28的第一输出端O1流向所述可控双向交流开关26的控制端的第一状态和使电流自所述可控双向交流开关26的控制端流向所述整流电路28的第二输出端O2的第二状态间切换。值得说明的是，本发明实施例中，开关控制电路30在第一状态和第二状态间切换运行，并不限于其中一个状态结束后立即切换为另一个状态的情形，还包括其中一个状态结束后间隔一定时间再切换为另一个状态的情形。在一个较佳的应用实例中，两个状态切换的间隔时间内可控双向交流开关26的控制端无驱动电流流过。
具体地，在所述交流电源24为正半周期且位置传感器20检测到转子磁场为第一极性时，所述开关控制电路30使驱动电流自所述整流电路28的第一输出端O1流向所述可控双向交流开关26的控制端，所述交流电源24为负半周期且位置传感器检测的转子磁场为第二极性时，使驱动电流自所述可控双向交流开关26的控制端流向所述整流电路28的第二输出端O2。
可以理解，转子为第一磁极性且交流电源为正半周期，或者转子为第二磁极性且交流电源为负半周期时，有驱动电流流过可控双向交流开关26的控制端既包括上述两种情况整个持续时间段内都有电流流过的情形，也包括上述两种情况下仅部分时间段内有电流流过的情形。
现结合图9对所述电机驱动电路19的工作原理进行说明。
图9中Vac表示外部交流电源24的电压波形，Hb表示位置传感器20所检测的转子的磁极位置，Triac表示所述可控双向交流开关26的导通和截止状态，on为导通，off为截止(对应斜划线波形部分)。
如在t0时刻，位置传感器20检测的转子的磁极位置为N极，所述外部交流电源的电压极性处于正半周，所述开关控制电路30发送导通所述可控双向交流开关的驱动脉冲，因所述延迟电路80的延迟作用(电容C1两端的电压是随着电荷的积累而上升的，不能跳变)，延迟一时间，如图9中Delay所示，即t1时刻所述可控双向交流开关26才导通。具体工作时，所述驱动脉冲具有一脉冲宽度(Pulse width)，所述可控双向交流开关26将会在所述开关控制电路30发送驱动脉冲后经所述延迟时间Delay及驱动脉冲的脉冲宽度所持续的时段后导通。较佳的，如果所述驱动脉冲的脉冲宽度所持续的时段没有达到预定时长，幅度不够达到导通电流，所述可控双向交流开关26将不会导通。所述可控双向交流开关26导通后，电机的定子绕组16中电流逐渐增大，定子绕组16中感应出反电动势，产生预期中的转矩，驱动转子14沿预定方向如顺时针方向转动。到达t2时刻，位置传感器20检测的转子的磁极位置为N极，所述外部交流电源的电压极性处于负半周，所述开关控制电路30不输出驱动脉冲至所述可控双向交流开关26，所述可控双向交流开关26将会在流过所述可控双向交流开关26的工作电流于接近电流过零时自动关断，实际上，当电机具有非常小的电感值,像纯阻性负载，在所述外部交流电源24的电压过零点处，所述外部交流电源24输出的电流接近0安培，小于所述可控双向交流开关的保持电流阈值(holding current threshold)，所述可控双向交流开关26关断。在其他实施方式中，如果电机具有较高电感性负载，所述的电流接近0安培的时刻会在所述外部交流电源24的电压过零点处稍后的时间才发生，请参考图10，如所述可控双向交流开关26在t2时刻稍后的时间才关断。此时流过定子绕组16的电流很小(因为存储在定子绕组16内的反应能量(reactive energy)很小)，对转子14基本不产生驱动力，因此，转子14在惯性作用下继续沿顺时针方向转动。在t3时刻，位置传感器20又检测到转子的磁极位置为N极，所述外部交流电源的电压极性处于正半周，所述电机驱动电路19的处理过程与t0时刻类似，在此不再赘述。
到达t4时刻，所述位置传感器20检测的转子的磁极位置为S极，所述外部交流电源的电压极性处于负半周，所述开关控制电路30控制所述可控双向交流开关26导通。接下来的处理过程与上述相同条件发生时的情况类似，在此不再赘述。
所述延迟电路80的延迟时间可根据所述外部交流电源的电压值、外部交流电源的频率、定子绕组的电感值、定子绕组的内阻中至少一项来确定。所述外部交流电源的电压值越大，所述延迟时间越长；所述外部交流电源的频率越低，所述延迟时间越长；所述定子绕组的电感值越小，所述延迟时间越长；所述定子绕组的内阻越小，所述延迟时间越长。具体的，根据上述情形，设定延迟电路80中电容C1和电阻R1的数值即可设定延迟电路的延迟时间。
上述实施例中，转子的磁极位置为N极、所述外部交流电源的电压极性为正半周时，或者转子的磁极位置为S极、所述外部交流电源的电压极性为负半周时，所述开关控制电路30导通所述可控双向交流开关26。当所述转子14的磁极位置为N极而外部交流电源的电压极性为负半周，或者所述转子14的磁极位置为S极而外部交流电源的电压极性为正半周时，所述开关控制电路30不导通所述可控双向交流开关26。因为所述延迟电路80具有延迟的作用，在导通所述可控双向交流开关26时，所述开关控制电路30发送的导通所述可控双向交流开关26的信号被所述延迟电路80延迟一时间传输至所述可控双向交流开关26的控制端，如图11所示，大大减小了反电动势与定子绕组电流不同相的情况，相比图1，从图11中可以看出，负转矩(-T)大大减小。
本实施方式中所述整流电路28采用全桥整流电路，其他实施方式中，还可采用半桥整流电路、全波整流电路或半波整流电路。本实施方式中，整流后的电压经所述稳压二极管Z1进行稳压，其他实施方式中，还可采用三端稳压器等电子元件进行稳压。
本领域技术人员可以理解，所述电机驱动电路19可以全部或部分集成于集成电路内，如可由专用集成电路(ASIC)实现，以降低电路成本，并提高电路的可靠性。所述集成电路包括壳体、自壳体伸出的若干引脚、以及封装于壳体内的半导体基片，所述电机驱动电路封装于集成电路内的部分设于所述半导体基片上。
可视实际情况设计集成电路，如将位置传感器20、开关控制电路30、延迟电路80集成在集成电路中；例如，还可以在集成电路中仅集成位置传感器20、开关控制电路30，而将整流电路28、延迟电路80及可控双向交流开关26设于集成电路外部。
再例如，还可以将低功率部分集成在集成电路中，而将作为高功率部分的电阻R0和可控双向交流开关26设在集成电路之外。再例如，还可以将延迟电路中的电容C1和可控双向交流开关26设有集成电路外，而将其他电路集成在集成电路内。
本领域技术人员可以理解，本发明实施例所述的电机适合于驱动风扇、泵、家用电器或者车辆(车辆内需有低压或高压交流电源,否则需要加逆变器来驱动永磁交流电机)等设备。本发明实施例所述的电机为永磁交流电机，例如永磁同步电机、永磁BLDC电机。本发明实施例的电机优选为单相永磁交流电机，例如单相永磁同步电机、单相永磁BLDC电机。当所述电机为永磁同步电机时，所述外部交流电源为市电电源；当所述电机为永磁BLDC电机时，所述外部交流电源为逆变器输出的交流电源。
本发明实施方式在外部交流电源的电压极性与转子磁极位置对应时，将所述开关控制电路输出的导通所述可控双向交流开关的信号延迟发送至所述可控双向交流开关，依据这样的控制方式，控制电机使反电动势与定子绕组电流尽量同相，使电机尽量产生预期中的转矩，减少出现正负转矩互相抵抗的耗电情况,因此能够较大幅度地提高电能利用效率，加强资源节约和环境保护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。例如，本发明的驱动电路不仅适用于同步电机，也适用于其他类型的永磁电机如直流无刷电机。

Claims (18)

1.一种电机驱动电路，包括：
与电机串联于外部交流电源之间的可控双向交流开关；
开关控制电路，被配置为按照预定方式控制所述可控双向交流开关导通或截止；以及
延迟电路，被配置为将所述可控双向交流开关的导通延迟预定时间，以减小流过所述电机的电流与反电动势的相位差。
2.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述延迟电路包括RC延迟电路，所述RC延迟电路的电容与所述可控双向交流开关的控制端连接。
3.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，还包括位置传感器，用于检测所述电机的转子的磁场并输出相应的磁感应信号；所述开关控制电路被配置为依据所述磁感应信号和所述交流电源的极性控制所述可控双向交流开关导通或截止。
4.如权利要求3所述的电机驱动电路，其特征在于，所述开关控制电路被配置为在所述交流电源为正半周期且位置传感器检测到转子的磁场为第一极性、或者所述交流电源为负半周期且位置传感器检测的转子磁场为与第一极性相反的第二极性时控制所述可控双向交流开关导通，在所述交流电源为负半周期且转子的磁场为第一极性、或者所述交流电源为正半周期且所述转子的磁场为第二极性时，控制所述可控双向交流开关截止。
5.如权利要求3所述的电机驱动电路，其特征在于，还包括整流电路，所述整流电路具有较高电压输出端和较低电压输出端；所述可控双向交流关导通状态下，所述开关控制电路在使电流自所述整流电路的较高电压输出端流向所述可控双向交流开关的控制端的第一状态和使电流自所述可控双向交流开关的控制端流向所述整流电路的较低电压输出端的第二状态间切换。
6.如权利要求5所述的电机驱动电路，其特征在于，所述开关控制电路包括第一开关和第二开关；
所述第一开关连接在第一电流通路中，所述第一电流通路设置于所述可控双向交流开关的控制端与所述整流电路的较高电压输出端之间；
所述第二开关连接在第二电流通路中，所述第二电流通路设置于所述可控双向交流开关的控制端与所述整流电路的较低电压输出端之间。
7.如权利要求6所述的电机驱动电路，其特征在于，所述延迟电路包括RC延迟电路，所述RC延迟电路包括与所述可控双向交流开关的控制端连接的电容以及连接于所述可控双向交流开关的控制端与所述第一开关的电流输出端之间的电阻。
8.如权利要求3所述的电机驱动电路，其特征在于，所述开关控制电路具有向所述可控双向交流开关的控制端流出电流的第一电流通路、及自所述可控双向交流开关的控制端流入电流的第二电流通路、以及连接在所述第一电流通路和第二电流通路其中一个通路中的开关，所述开关由所述磁感应信号控制，使得第一电流通路和第二电流通路选择性导通。
9.如权利要求8所述的电机驱动电路，其特征在于，所述第一电流通路和第二电流通路其中另一个通路中不设开关。
10.如权利要求3所述的电机驱动电路，其特征在于，所述位置传感器和开关控制电路集成在一个集成电路内，所述延迟电路包括RC延迟电路，所述RC延迟电路的电容设于集成电路外部。
11.如权利要求3所述的电机驱动电路，其特征在于，所述位置传感器、开关控制电路及延迟电路集成在一个集成电路内部。
12.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述可控双向交流开关连接在第一节点和第二节点之间，所述电机的定子绕组与所述交流电源串联于所述第一节点和第二节点之间；或者电机的定子绕组与所述可控双向交流开关串联于所述第一节点和第二节点之间，交流电源两端连接第一节点和第二节点。
13.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述延迟电路包括偶数个非门。
14.一种电机组件，其特征在于，包括电机和如权利要求1至13任意一项所述的电机驱动电路。
15.如权利要求14所述的电机组件，其特征在于，所述电机包括定子及转子，所述定子包括定子铁心及缠绕于所述定子铁芯上的单相绕组。
16.如权利要求14所述的电机组件，其特征在于，所述电机为永磁无刷电机。
17.一种具有如权利要求14至16任意一项所述电机组件的应用设备。
18.如权利要求17所述的应用设备，其特征在于，所述应用设备为泵、风扇、家用电器或者车辆。
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