專利名稱：使用pwm信號(hào)的軟啟動(dòng)的無(wú)刷dc電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及一種電機(jī)，更具體地講，涉及一種無(wú)刷DC電機(jī)。
背景技術(shù)：
已經(jīng)廣泛使用開(kāi)關(guān)來(lái)啟動(dòng)和停止AC(交流)電機(jī)的操作。然而，在ECM(電子換向 電機(jī))中，更具體地，在無(wú)刷DC(直流)電機(jī)中，當(dāng)電源輸入不規(guī)則時(shí)可能發(fā)生不穩(wěn)定。電 機(jī)的控制電路使用邏輯電平電壓來(lái)控制DC電機(jī)的操作。當(dāng)電機(jī)的電源輸入不規(guī)則時(shí)，邏輯 電平電壓變得不規(guī)則，并且控制電路可能產(chǎn)生不正確的控制信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種電機(jī)設(shè)備。所述電機(jī)設(shè)備包括DC電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn) 子；AC-DC轉(zhuǎn)換器，配置為接收AC電輸入并將AC電輸入轉(zhuǎn)換為DC電；PWM信號(hào)發(fā)生器，配置 為產(chǎn)生PWM信號(hào)；電源開(kāi)關(guān)電路，配置為使用DC電和PWM信號(hào)產(chǎn)生PWM開(kāi)關(guān)電源，并將PWM 開(kāi)關(guān)電源提供給DC電機(jī)；輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器，配置為檢測(cè)AC電輸入中的不規(guī)則，并將 控制信號(hào)發(fā)送到PWM信號(hào)發(fā)生器，其中，當(dāng)接收到控制信號(hào)時(shí)，PWM信號(hào)發(fā)生器配置為停止 產(chǎn)生PWM信號(hào)，然后重新開(kāi)始產(chǎn)生新的一組PWM信號(hào)。在上述系統(tǒng)中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器可包括沖擊檢測(cè)電路，沖擊檢測(cè)電路配置 為檢測(cè)AC電輸入中的沖擊，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器配置為，當(dāng)在AC電輸入中檢測(cè)到 大于預(yù)定值的至少一個(gè)沖擊時(shí)發(fā)送所述控制信號(hào)。輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器可配置為，當(dāng)在 預(yù)定時(shí)間段期間檢測(cè)到多于一個(gè)沖擊時(shí)發(fā)送所述控制信號(hào)。PWM信號(hào)發(fā)生器可配置為，當(dāng)在 停止產(chǎn)生PWM信號(hào)之后的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到?jīng)_擊時(shí)重新開(kāi)始產(chǎn)生所述新的一組PWM 信號(hào)。所述預(yù)定時(shí)間段可以是5秒或更長(zhǎng)。在上述系統(tǒng)中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器可包括中斷檢測(cè)電路，中斷檢測(cè)電路配置 為檢測(cè)AC電輸入的比預(yù)定時(shí)間段長(zhǎng)的中斷，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器配置為，當(dāng)檢測(cè) 到AC電輸入的比預(yù)定時(shí)間段長(zhǎng)的中斷時(shí)發(fā)送所述控制信號(hào)。所述預(yù)定時(shí)間段可以是0.2毫 秒或更長(zhǎng)。中斷檢測(cè)電路可配置為檢測(cè)AC電輸入的比預(yù)定時(shí)間段短的中斷，其中，輸入電 源不規(guī)則檢測(cè)器配置為，當(dāng)檢測(cè)到AC電輸入的比預(yù)定時(shí)間段短的中斷時(shí)發(fā)送所述控制信 號(hào)。輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器可配置為，當(dāng)檢測(cè)到AC電輸入的比10秒短的中斷時(shí)發(fā)送所述 控制信號(hào)。輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器可包括中斷檢測(cè)電路，中斷檢測(cè)電路配置為檢測(cè)AC電輸 入中比預(yù)定值低或者基本為零的較低值，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器配置為，當(dāng)檢測(cè)到AC 電輸入中比預(yù)定值低的較低值時(shí)發(fā)送所述控制信號(hào)。AC電輸入和DC電可以是電壓形式。 所述系統(tǒng)還可包括分壓電路，分壓電路連接到AC電輸入并配置為將AC電輸入降低到邏輯 電路電壓電平，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器監(jiān)測(cè)AC電輸入的降低形式。本發(fā)明的另一方面提供一種操作電機(jī)設(shè)備的方法，所述方法包括設(shè)置電機(jī)設(shè)備， 所述電機(jī)設(shè)備包括DC電機(jī)、AC-DC轉(zhuǎn)換器、輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器、PWM信號(hào)發(fā)生器和電源 開(kāi)關(guān)電路，其中，DC電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子；在PWM信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生PWM信號(hào)；在AC-DC轉(zhuǎn)換器將AC電輸入轉(zhuǎn)換為DC電；在電源開(kāi)關(guān)電路使用DC電和PWM信號(hào)產(chǎn)生PWM開(kāi)關(guān)電源；將 PWM開(kāi)關(guān)電源提供給DC電機(jī)；在輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器檢測(cè)AC電輸入中的不規(guī)則；當(dāng)在AC 電輸入中檢測(cè)到至少一個(gè)不規(guī)則時(shí)停止產(chǎn)生PWM信號(hào)；在停止之后，重新開(kāi)始產(chǎn)生新的一 組PWM信號(hào)。
在上述方法中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器可包括沖擊檢測(cè)電路，其中，檢測(cè)不規(guī)則的 步驟包括在AC電輸入中檢測(cè)大于預(yù)定值的至少一個(gè)沖擊。當(dāng)在預(yù)定時(shí)間段期間檢測(cè)到多 于一個(gè)沖擊時(shí)可發(fā)生停止產(chǎn)生PWM信號(hào)。當(dāng)在停止產(chǎn)生PWM信號(hào)之后的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有 檢測(cè)到?jīng)_擊時(shí)，可重新開(kāi)始產(chǎn)生所述新的一組PWM信號(hào)。所述預(yù)定時(shí)間段可以是5秒或更 長(zhǎng)。輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器可包括中斷檢測(cè)電路，其中，檢測(cè)不規(guī)則的步驟包括檢測(cè)AC電 輸入的比預(yù)定時(shí)間段長(zhǎng)的中斷。所述預(yù)定時(shí)間段可以是0.2毫秒或更長(zhǎng)。輸入電源不規(guī)則 檢測(cè)器可監(jiān)測(cè)邏輯電路電壓電平形式的AC電輸入的降低形式。提供發(fā)明內(nèi)容從而以簡(jiǎn)化形式介紹構(gòu)思的選擇，在以下的詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述 構(gòu)思的選擇。發(fā)明內(nèi)容不是旨在標(biāo)識(shí)請(qǐng)求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不是旨在 限制請(qǐng)求保護(hù)的主題的范圍。


通過(guò)下面結(jié)合附圖的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)，本公開(kāi)的上述和其他特點(diǎn)將變得更完 整清楚。應(yīng)該理解，這些附圖僅描述了根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例，而不應(yīng)被理解為對(duì)本公開(kāi) 的范圍的限制，將通過(guò)使用附圖并以另外的特征和細(xì)節(jié)描述本公開(kāi)。圖1示出DC電機(jī)的實(shí)施例的框圖。圖2示出DC電機(jī)的實(shí)施例的電路圖。圖3A至圖3G示出根據(jù)不使用軟啟動(dòng)的實(shí)施例的電壓輸入、PWM信號(hào)以及DC電機(jī) 產(chǎn)生的電流的曲線圖。圖4A至圖4F示出根據(jù)使用軟啟動(dòng)的實(shí)施例的電壓輸入、PWM信號(hào)以及DC電機(jī)中 的電源開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生的電流的曲線圖。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中，將參考組成描述一部分的附圖。在附圖中，除非上下文指 出，相似的標(biāo)號(hào)通常標(biāo)識(shí)相似的部件。在詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求中描述的說(shuō)明性實(shí)施例 不表示限制性。在不脫離這里表示的主題的精神和范圍的情況下，可使用其他實(shí)施例，并且 可做出其他改變。將會(huì)容易地理解，可以以各種不同配置來(lái)布置、替換、組合和設(shè)計(jì)這里總 體描述和附圖中示出的本公開(kāi)的多方面，所有這些布置、替換、組合和設(shè)計(jì)被明確地預(yù)期并 構(gòu)成本公開(kāi)的一部分。具有不規(guī)則電源的DC電機(jī)在實(shí)施例中，提供了 DC電機(jī)。在DC電機(jī)的電源輸入不規(guī)則期間和/或在DC電機(jī) 的電源輸入不規(guī)則之后，DC電機(jī)防止電流的沖擊和過(guò)載。電源不規(guī)則包括DC電機(jī)的電源輸 入中的電源中斷和沖擊。電機(jī)的控制電路配置為控制提供給DC電機(jī)的電流。當(dāng)檢測(cè)到DC 電機(jī)的電源輸入中的電源不規(guī)則時(shí)，停止產(chǎn)生PWM信號(hào)并停止向DC電機(jī)供電。在停止PWM 信號(hào)之后，一旦不再檢測(cè)到電源不規(guī)則，控制電路就可執(zhí)行PWM信號(hào)的軟啟動(dòng)。PWM信號(hào)的軟啟動(dòng)產(chǎn)生從基本為零開(kāi)始逐漸上升的DC電機(jī)的電流，從而防止電流的突然沖擊。軟啟動(dòng)可減少電路中的電流沖擊，因此可防止電路損壞。DC 電機(jī)圖1和圖2示出一個(gè)實(shí)施例中的DC電機(jī)的部件。DC電機(jī)10連接到電源11、AC_DC 轉(zhuǎn)換器51、電源不規(guī)則檢測(cè)器31、PWM發(fā)生器8和電源開(kāi)關(guān)電路9。貫穿本公開(kāi)，術(shù)語(yǔ)“DC 電機(jī)”可僅表示電機(jī)10。可選擇地，該術(shù)語(yǔ)表示如圖1和圖2所示的裝入電機(jī)外殼中的所 有部件。在圖1和圖2示出的實(shí)施例中，DC電機(jī)10從電源開(kāi)關(guān)電路9接收電流并進(jìn)行工 作。雖然沒(méi)有示出，但是DC電機(jī)10包括轉(zhuǎn)子和定子。在一個(gè)實(shí)施例中，DC電機(jī)10中包括 多個(gè)位置傳感器以感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置。所述多個(gè)傳感器連接到PWM發(fā)生器8，并且PWM發(fā)生器 8可配置為監(jiān)測(cè)和控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。在一些實(shí)施例中，DC電機(jī)10可以是無(wú)刷電機(jī)。DC電 機(jī)可針對(duì)負(fù)載101進(jìn)行工作。在一些實(shí)施例中，DC電機(jī)10可針對(duì)HVAC(暖通空調(diào))系統(tǒng) 的鼓風(fēng)機(jī)或電扇進(jìn)行工作。電源在圖1和圖2示出的實(shí)施例中，電源11配置為向DC電機(jī)的部件供電。具體地講， 電源11通過(guò)AC-DC轉(zhuǎn)換器51和電源開(kāi)關(guān)電路9向DC電機(jī)10供電。參照?qǐng)D2，電源11包 括AC電源1和開(kāi)關(guān)2。AC電源1可以是傳統(tǒng)的電源插座或便攜式電源，如蓄電池和燃料電 池，但不限于此。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)2是配置為接通和斷開(kāi)電源11的供電的電氣開(kāi)關(guān)。 電源11提供的AC電可以從大約5伏至大約300伏，例如大約IlOV伏和大約220伏，但不 限于此。AC-DC 轉(zhuǎn)換器在圖1和圖2示出的實(shí)施例中，AC-DC轉(zhuǎn)換器51配置為將來(lái)自電源11的AC電轉(zhuǎn) 換為DC電。參照?qǐng)D1，AC-DC轉(zhuǎn)換器51從電源11接收AC電并將AC電轉(zhuǎn)換為DC電。參照 圖2，AC-DC轉(zhuǎn)換器51包括轉(zhuǎn)換器二極管4、電容器5和電阻器6。通過(guò)AC電源線21將來(lái) 自電源11的AC電提供給轉(zhuǎn)換器二極管4。轉(zhuǎn)換器二極管4將來(lái)自電源11的AC電信號(hào)轉(zhuǎn) 換為非AC電信號(hào)。來(lái)自轉(zhuǎn)換器二極管4的電信號(hào)可對(duì)電容器5充電。當(dāng)滿充電時(shí)，電容器 5保持基本恒定的DC電壓。電容器5可具有從大約IOOmF至大約2000mF的電容量，例如 從大約250mF至大約IOOOmF的電容量，但不限于此。當(dāng)沒(méi)有電源提供給電容器5時(shí)，電容 器5放電。當(dāng)沒(méi)有電源提供給電容器5時(shí)，電容器5可以根據(jù)其設(shè)計(jì)在從大約1毫秒至大 約10秒(例如，從大約10毫秒至大約5秒)的時(shí)間段內(nèi)完全放電，電源不規(guī)則檢測(cè)器在圖1和圖2示出的實(shí)施例中，電源不規(guī)則檢測(cè)器31從電源11接收AC電，并將 AC電轉(zhuǎn)換為邏輯電平AC電壓。邏輯電平AC電壓用于在來(lái)自電源11的AC電中檢測(cè)電壓中 斷和/或電壓沖擊。分壓電路如圖1和圖2所示，分壓電路32從電源11接收AC電，并提供降低的AC電。例 如，分壓電路32將大約110伏或220伏的AC電降低到具有大約1伏、大約1.5伏、大約2 伏、大約2. 5伏、大約3伏、大約3. 5伏、大約4伏、大約4. 5伏、大約5伏、大約5. 5伏、大約 6伏、大約6. 5伏、大約7伏、大約7. 5伏、大約8伏、大約8. 5伏、大約9伏、大約9. 5伏、大約10伏、大約10. 5伏、大約11伏、大約11. 5伏、大約12伏、大約12. 5伏、大約13伏、大約 13. 5伏、大約14伏、大約14. 5伏、大約15伏、大約15. 5伏、大約16伏、大約16. 5伏、大約 17伏、大約17. 5伏、大約18伏、大約18. 5伏、大約19伏、大約19. 5伏和大約20伏的幅度 的邏輯電平AC電壓。當(dāng)零電源被提供給分壓電路32時(shí)，分壓電路32提供零電源或零電壓。如圖2所 示，分壓電路32包括一對(duì)電阻器12和13。電阻器12和13串聯(lián)連接，并且分壓線14從電 阻器12和13之間引出。通過(guò)分壓線14將邏輯電平AC電壓提供給DC電機(jī)的其他部件。 在一些實(shí)施例中，電阻器12和13的電阻值的比率可以在大約30比1和大約40比1之間。 在一些實(shí)施例中，電阻器12和13的電阻值之和可以從大約1M(兆)歐至大約100M歐，例 如大約從2M歐至大約IOM歐。然而，可以以各種配置設(shè)計(jì)電阻器12和13的比率和值，以 通過(guò)分壓線14提供期望的邏輯電平電壓。中斷檢測(cè)電路參照?qǐng)D1，中斷檢測(cè)電路34從分壓線14降低的電壓檢測(cè)電源中斷或基本為零的電 源。當(dāng)檢測(cè)到電源中斷時(shí)，中斷檢測(cè)電路34將停止信號(hào)發(fā)送到PWM發(fā)生器8，以停止從PWM 發(fā)生器8產(chǎn)生或輸出PWM信號(hào)。在實(shí)施例中，當(dāng)P中斷檢測(cè)電路34從分壓電路32檢測(cè)到 基本非零的電源或規(guī)則電源時(shí)，中斷檢測(cè)電路34將軟啟動(dòng)信號(hào)發(fā)送到PWM發(fā)生器8，以軟啟 動(dòng)PWM信號(hào)。在另一實(shí)施例中，中斷檢測(cè)電路34可直接從電源11接收AC電并檢測(cè)電源中 斷。在一個(gè)實(shí)施例中，在檢測(cè)到非零或規(guī)則電源后立即發(fā)送軟啟動(dòng)信號(hào)。在另一實(shí)施例中， 在檢測(cè)到非零或規(guī)則電源后的一段時(shí)間發(fā)送軟啟動(dòng)信號(hào)。在圖2的實(shí)施例中，中斷檢測(cè)電路34僅僅是連接在分壓電路32和PWM發(fā)生器8 之間的線14。在該實(shí)施例中，來(lái)自分壓電路32的邏輯電平AC電壓構(gòu)成PWM發(fā)生器8的停 止信號(hào)和軟啟動(dòng)信號(hào)。中斷或基本為零的電壓對(duì)應(yīng)于停止信號(hào)，重新獲得邏輯電平AC電壓 對(duì)應(yīng)于軟啟動(dòng)信號(hào)、沖擊檢測(cè)電路如圖1和圖2所示，沖擊檢測(cè)電路33連接到分壓電路32并通過(guò)分壓線14接收邏 輯電平AC電壓。沖擊檢測(cè)電路33配置為當(dāng)來(lái)自分壓電路32的邏輯電平AC電壓中存在沖 擊時(shí)產(chǎn)生沖擊信號(hào)。在另一實(shí)施例中，沖擊檢測(cè)電路33可直接從電源11接收AC電，并針 對(duì)來(lái)自電源11的AC電中的每個(gè)沖擊產(chǎn)生沖擊信號(hào)。在圖2示出的實(shí)施例中，沖擊檢測(cè)電 路33包括運(yùn)算放大器(OP amp) 140。OP amp 140將來(lái)自分壓電路32的電壓與預(yù)定閾值電壓值比較。OP amp 140配置 為如果來(lái)自分壓電路32的電壓超過(guò)預(yù)定閾值電壓值則產(chǎn)生沖擊信號(hào)。預(yù)定閾值電壓值可 以是邏輯電平電壓，并且可根據(jù)來(lái)自分壓電路32的邏輯電平電壓的幅值來(lái)提供預(yù)定閾值 電壓值。例如，預(yù)定閾值電壓值是大約3伏、大約4伏、大約5伏、大約6伏、大約7伏、大約 8伏、大約9伏、大約10伏、大約11伏、大約12伏、大約13伏、大約14伏、大約15伏、大約 16伏、大約17伏、大約18伏、大約19伏和大約20伏?？赏ㄟ^(guò)沖擊信號(hào)線141將來(lái)自沖擊 檢測(cè)電路33的沖擊信號(hào)提供給PWM發(fā)生器8。DC變壓器在圖2示出的實(shí) 施例中，DC變壓器7從AC-DC轉(zhuǎn)換器51接收DC電，并為PWM發(fā)生 器8減小該DC電。在一些實(shí)施例中，DC變壓器7將大約110伏或220伏的DC電轉(zhuǎn)換為邏輯電平DC電壓，例如大約3伏、大約4伏、大約5伏、大約6伏、大約7伏、大約8伏、大約9伏、大約10伏、大約U伏、大約12伏、大約13伏、大約14伏、大約15伏、大約16伏、大約 17伏、大約18伏、大約19伏和大約20伏。PWM發(fā)生器在圖2示出的實(shí)施例中，PWM發(fā)生器從變壓器7接收邏輯電平電壓，從電源不規(guī)則 檢測(cè)器31接收一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，并產(chǎn)生PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)。具體地講，PWM發(fā)生器 8從分壓電路32和沖擊檢測(cè)電路33接收控制信號(hào)，并使用算法確定重置PWM信號(hào)的情況。 PWM信號(hào)被提供給電源開(kāi)關(guān)電路9。技術(shù)人員將很好地理解PWM發(fā)生器8的構(gòu)造。在一些實(shí)施例中，可將控制PWM發(fā)生器8的操作的算法編程為PWM發(fā)生器8的固 件。PWM發(fā)生器8可包括微處理器或計(jì)算裝置。電源開(kāi)關(guān)電路在圖1和圖2示出的實(shí)施例中，電源開(kāi)關(guān)電路9從AC-DC轉(zhuǎn)換器51接收DC電，并 根據(jù)來(lái)自PWM發(fā)生器8的PWM信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)。PWM信號(hào)的脈沖控制由電源開(kāi)關(guān)電路9提供 給DC電機(jī)10的電流量。當(dāng)PWM信號(hào)的脈沖為零時(shí)，由電源開(kāi)關(guān)電路9提供的DC電也為零。 具有窄的脈沖寬度的PWM信號(hào)被配置為與比寬的脈沖寬度相比，在更短的時(shí)間間隔內(nèi)產(chǎn)生 電流。由電源開(kāi)關(guān)電路9提供的電流量被計(jì)算為在特定時(shí)間間隔內(nèi)提供的平均電流量。通 過(guò)產(chǎn)生脈沖寬度逐漸增大的PWM信號(hào)，由電源開(kāi)關(guān)電路9在特定時(shí)間間隔內(nèi)提供的平均電 流量逐漸增加。當(dāng)通過(guò)控制電路91停止和軟啟動(dòng)PWM信號(hào)時(shí)，PWM開(kāi)關(guān)的電流也被停止和軟啟動(dòng)。 通過(guò)PWM開(kāi)關(guān)電源的軟啟動(dòng)，可防止電流“沖擊”。這種防止可防止電源開(kāi)關(guān)電路9和DC電 機(jī)的損壞和/或故障。規(guī)則的AC電圖3A和圖4A示出由電源11提供的示例性AC電壓信號(hào)21。在“關(guān)”位置和“開(kāi)” 位置之間的間隔25表示電源中斷的時(shí)間段。位置“關(guān)”表示電源中斷和電源11沒(méi)有提供 AC電。位置“開(kāi)”表示在電源中斷之后重新獲得AC電。在圖3A和圖4A中，AC電壓信號(hào)21 還包括“開(kāi)”位置右側(cè)的電源沖擊22、23和24。從規(guī)則的AC電轉(zhuǎn)換的DC電圖3B和圖4B示出在DC電壓信號(hào)41在AC-DC轉(zhuǎn)換器51的電容器5變化。當(dāng)規(guī) 則的AC電被提供給AC-DC轉(zhuǎn)換器51時(shí)，電容器5滿充電并保持基本恒定的DC電壓電平。 當(dāng)存在AC電源中斷時(shí)，例如在“關(guān)”位置，電容器5的DC電壓41開(kāi)始減小。當(dāng)在“開(kāi)”位 置重新獲得AC電時(shí)，電容器5重新充電到與“關(guān)”位置之前基本相同的電壓電平。邏輯電平DC電信號(hào)圖3C和圖4C示出由變壓器7輸出以向驅(qū)動(dòng)PWM發(fā)生器8供電的邏輯電平DC電 壓信號(hào)71。即使在“關(guān)”位置之后，邏輯電平DC電壓71也在一段時(shí)間內(nèi)保持為不降低。在 這個(gè)初始時(shí)間段期間，變壓器7的DC電輸入41減??；然而，DC電41仍然足夠高以保持邏 輯電平DC電壓71。在這個(gè)初始時(shí)間段期間之后，提供給變壓器7的DC電41過(guò)低而不能保 持邏輯電平DC電壓71，因此邏輯電平DC電壓71開(kāi)始降低。隨著DC電輸入41進(jìn)一步降 低，邏輯電平DC電壓71減小到PWM發(fā)生器8正常運(yùn)行的閾值邏輯電平DC電壓(Vth)之下。 圖3C和圖4C的水平虛線表示閾值邏輯電平DC電壓(Vth)。如圖所示，當(dāng)AC電21的電源中斷21變長(zhǎng)時(shí)，邏輯電平DC電壓71降低到閾值之下。不使用軟啟動(dòng)的PWM信號(hào)圖3D示出在不使用軟啟動(dòng)的一個(gè)實(shí)施例中從PWM發(fā)生器8輸出的PWM信號(hào)81。在示出的實(shí)施例中，響應(yīng)于電源中斷，當(dāng)邏輯電平DC電壓71降低到閾值之下時(shí)，PWM發(fā)生 器8停止產(chǎn)生PWM信號(hào)81。圖3D的陰影的矩形窗口 85表示從邏輯電平DC電壓71降低到 閾值邏輯電平DC電壓值之下時(shí)到邏輯電平DC電壓71返回到閾值邏輯電平DC電壓值之上 時(shí)的時(shí)間段。PWM發(fā)生器8在該時(shí)間段期間停止工作。在該時(shí)間段之后，來(lái)自PWM發(fā)生器8的PWM信號(hào)81變得不可預(yù)測(cè)。根據(jù)當(dāng)邏輯電 平DC電壓71降低到閾值電平之下時(shí)存儲(chǔ)在PWM發(fā)生器8中的邏輯值，PWM發(fā)生器8可繼 續(xù)脈沖85，就像沒(méi)有電源中斷一樣。在示出的圖3D的示例中，在該時(shí)間段之前，PWM信號(hào) 81停止為高脈沖，在該時(shí)間段之后，PWM信號(hào)81再次開(kāi)始為高脈沖。在其他情況下，PWM信 號(hào)81可停止為低脈沖并再次開(kāi)始為低脈沖，停止為低脈沖并再次開(kāi)始為高脈沖，或者停止 為高脈沖并再次開(kāi)始為低脈沖。在一些情況下，在該時(shí)間段之前和之后，PWM信號(hào)81的脈 沖寬度可以變化。提供給不使用軟啟動(dòng)的電機(jī)的電流圖3E示出當(dāng)PWM信號(hào)81被提供給電源開(kāi)關(guān)電路9時(shí)在電源開(kāi)關(guān)電路9產(chǎn)生的電 流441。如上所述，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)電路9從AC-DC轉(zhuǎn)換器51接收到DC電并且根據(jù)來(lái)自PWM發(fā) 生器8的PWM信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)時(shí)，從電源開(kāi)關(guān)電路9輸出電流441。在圖3E中，當(dāng)存在電源 中斷時(shí)，隨著圖3B的DC電壓信號(hào)41在“關(guān)”位置開(kāi)始降低，電流441開(kāi)始降低。電流441 繼續(xù)降低，直到“開(kāi)”位置之后。當(dāng)DC電壓信號(hào)41在“開(kāi)”位置之后返回到正常值時(shí)，因?yàn)?PWM信號(hào)81被提供為高脈沖，所以電源開(kāi)關(guān)電路9輸出電流45的沖擊或過(guò)載。這是因?yàn)椋?PWM信號(hào)81的脈沖寬度寬到足以從電源開(kāi)關(guān)電路9產(chǎn)生相當(dāng)大電流量的突然輸出。該沖擊 電流45可導(dǎo)致DC電機(jī)的損壞或故障。不使用軟啟動(dòng)的PWM信號(hào)和電流的另一示例圖3F示出從PWM發(fā)生器8輸出的另一 PWM信號(hào)82。圖3F的陰影矩形窗口 86表 示從邏輯電平DC電壓71降低到閾值邏輯電平DC電壓值之下時(shí)到邏輯電平DC電壓71返 回到閾值邏輯電平DC電壓值之上時(shí)的時(shí)間段。在該示例中，PWM信號(hào)82在該時(shí)間段停止 為低脈沖并再次開(kāi)始為低脈沖。在邏輯電平DC電壓71返回到閾值邏輯電平DC電壓值之 上后的一段時(shí)間，PWM信號(hào)82輸出高脈沖。圖3G示出響應(yīng)于PWM信號(hào)82由電源開(kāi)關(guān)電路9產(chǎn)生的電流42。在該示例中，因 為PWM信號(hào)82是低脈沖，所以在“開(kāi)”位置之后立即輸出電流。然而，當(dāng)在“開(kāi)”位置之后的 一段時(shí)間DC電壓信號(hào)41返回到正常值并且PWM信號(hào)82變?yōu)楦呙}沖時(shí)，發(fā)生沖擊電流46。 這是因?yàn)椋瑫r(shí)間窗口 86之后的第一 PWM脈沖的寬度寬到足以從電源開(kāi)關(guān)電路9產(chǎn)生相當(dāng)大 電流量的突然輸出。該沖擊電流46可導(dǎo)致DC電機(jī)的損壞或故障。邏輯電平AC電壓圖4D示出從分壓電路32輸出的降低的AC電壓信號(hào)18。降低的AC電壓信號(hào)18 是從電源11到分壓電路32的AC電壓信號(hào)的降低形式。降低的AC電壓信號(hào)18包括與圖 4A的電源中斷25相應(yīng)的零電壓信號(hào)。降低的AC電壓信號(hào)18還包括與圖4A的沖擊22、23 和24相應(yīng)的沖擊15、16和17。
使用響應(yīng)電源中斷的軟啟動(dòng)的PWM信號(hào) 圖4E示出在使用軟啟動(dòng)的一個(gè)實(shí)施例中從PWM發(fā)生器8輸出的PWM信號(hào)83。在 示出的圖4E的實(shí)施例中，如果降低的AC電壓信號(hào)18變?yōu)榱慊蚧緸榱?，則PWM發(fā)生器8 在“停止1”位置停止產(chǎn)生或輸出PWM信號(hào)83。在電源不規(guī)則檢測(cè)器31 (圖1)包括中斷檢 測(cè)電路34的一個(gè)實(shí)施例中，該電路34將停止信號(hào)發(fā)送到PWM發(fā)生器8，以停止產(chǎn)生或輸出 PWM信號(hào)83。在一個(gè)實(shí)施例中，如果降低的AC電壓信號(hào)18變?yōu)榱慊蚧緸榱惚阮A(yù)定時(shí)間段長(zhǎng)， 則PWM發(fā)生器8在從首次檢測(cè)到電源中斷的預(yù)定時(shí)間之后停止產(chǎn)生或輸出PWM信號(hào)83。在 一個(gè)實(shí)施例中，中斷檢測(cè)電路34在首次檢測(cè)到電源中斷之后的預(yù)定時(shí)間內(nèi)發(fā)送停止信號(hào)。 在另一實(shí)施例中，中斷檢測(cè)電路34僅在電源中斷變?yōu)楸阮A(yù)定時(shí)間長(zhǎng)時(shí)發(fā)送停止信號(hào)。在實(shí)施例中，預(yù)定時(shí)間是大約0. 05毫秒、大約0. 06毫秒、大約0. 07毫秒、大約 0. 08毫秒、大約0. 09毫秒、大約0. 1毫秒、大約0. 11毫秒、大約0. 12毫秒、大約0. 13毫秒、 大約0. 14毫秒、大約0. 15毫秒、大約0. 16毫秒、大約0. 17毫秒、大約0. 18毫秒、大約0. 19 毫秒、大約0. 2毫秒、大約0. 21毫秒、大約0. 22毫秒、大約0. 23毫秒、大約0. 24毫秒、大約 0. 25毫秒、大約0. 26毫秒、大約0. 27毫秒、大約0. 28毫秒、大約0. 29毫秒、大約0. 3毫秒、 大約0. 31毫秒、大約0. 32毫秒、大約0. 33毫秒、大約0. 34毫秒、大約0. 35毫秒、大約0. 36 毫秒、大約0. 37毫秒、大約0. 38毫秒、大約0. 39毫秒、大約0. 4毫秒。在實(shí)施例中，當(dāng)PWM發(fā)生器8接收到電源中斷結(jié)束的信號(hào)時(shí)，PWM發(fā)生器8配置為 在位置“軟啟動(dòng)1”執(zhí)行PWM信號(hào)的軟啟動(dòng)。在軟啟動(dòng)中，PWM發(fā)生器8將新的一組PWM信 號(hào)發(fā)送到電源開(kāi)關(guān)電路9。所述新的一組PWM信號(hào)是具有從初始窄的寬度開(kāi)始隨時(shí)間變寬 的脈沖寬度的脈沖信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，中斷檢測(cè)電路34可檢測(cè)AC電輸入的比預(yù)定時(shí)間段短的中斷。 例如，當(dāng)電源不規(guī)則檢測(cè)器31檢測(cè)到AC電輸入的比預(yù)定時(shí)間段短的中斷時(shí)，可發(fā)送停止信 號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電源不規(guī)則檢測(cè)器31檢測(cè)到AC電輸入的比10秒短的中斷時(shí)發(fā)送
停止信號(hào)。提供給使用響應(yīng)電源中斷的軟啟動(dòng)的電機(jī)的電流圖4F示出在使用軟啟動(dòng)的一個(gè)實(shí)施例中從電源開(kāi)關(guān)電路9提供給電機(jī)10的電流 43。在圖4E中，當(dāng)存在AC電源中斷或者當(dāng)這種電源中斷比預(yù)定時(shí)間段長(zhǎng)時(shí)，PWM信號(hào)83停 止。然后，當(dāng)電源中斷結(jié)束時(shí)，PWM信號(hào)83在如圖所示的“軟啟動(dòng)1”位置開(kāi)始刷新或軟啟 動(dòng)。軟啟動(dòng)的PWM信號(hào)83以窄寬度的脈沖開(kāi)始，并逐漸包括更寬寬度的脈沖。因此，通過(guò) 接收DC電41和PWM信號(hào)83，電源開(kāi)關(guān)電路9產(chǎn)生電流43，該電流43就像電機(jī)10新啟動(dòng) 一樣增大。通過(guò)軟啟動(dòng)，電流43在沒(méi)有如圖3E和圖3G所示的嚴(yán)重電流沖擊的情況下逐漸 增大。使用軟啟動(dòng)的PWM信號(hào)和響應(yīng)電源沖擊的電流在圖4E示出的實(shí)施例中，PWM信號(hào)83響應(yīng)于特定電平的沖擊而軟啟動(dòng)。如上參 照?qǐng)D1和圖2所述，沖擊檢測(cè)電路33檢測(cè)降低的AC電壓信號(hào)18中的沖擊。當(dāng)檢測(cè)到至少 一個(gè)沖擊22、23、24時(shí)，沖擊檢測(cè)電路33將沖擊信號(hào)發(fā)送到PWM發(fā)生器8，然后PWM發(fā)生器 8在“停止2”位置停止產(chǎn)生或輸出PWM信號(hào)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)存在多于一個(gè)的來(lái)自沖 擊檢測(cè)電路33的沖擊信號(hào)時(shí)，PWM發(fā)生器8做出反應(yīng)以在“軟啟動(dòng)2”軟啟動(dòng)PWM信號(hào)83。因此，參照?qǐng)D4F，電流43還包括在“停止2”降低，并在“軟啟動(dòng)2”位置之后逐漸增大。 在圖4E示出的實(shí)施例中，在檢測(cè)到三個(gè)沖擊15、16、17之后，PWM發(fā)生器8軟啟動(dòng) PWM信號(hào)。在實(shí)施例中，在檢測(cè)到1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個(gè)沖擊之后，PWM發(fā)生器8軟啟 動(dòng)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)不存在沖擊時(shí)，PWM發(fā)生器8在“軟啟動(dòng)2”位置軟 啟動(dòng)輸出PWM信號(hào)83。在實(shí)施例中，該預(yù)定時(shí)間段是大約0. 5秒、大約1秒、大約1. 5秒、大 約2秒、大約2. 5秒、大約3秒、大約3. 5秒、大約4秒、大約4. 5秒、大約5秒、大約5. 5秒、 大約6秒、大約6. 5秒、大約7秒、大約7. 5秒、大約8秒、大約8. 5秒、大約9秒、大約9. 5 秒、大約10秒、大約10. 5秒、大約11秒、大約11. 5秒、大約12秒等。在實(shí)施例中，電源沖擊被定義為包括如下電壓偏差，所述電壓偏差大于從邏輯電 平AC電壓的正常幅度偏離大約1 %、大約2 %、大約3 %、大約4 %、大約5 %、大約6 %、大約 7%、大約8%、大約9%、大約10%、大約11%、大約12%、大約13%、大約14%、大約15%、 大約16%、大約17%、大約18%、大約19%、大約20%、大約21%、大約22%、大約23%、大 約24%、大約25%、大約26%、大約27%、大約28%、大約29%和大約30%。
權(quán)利要求
一種電機(jī)設(shè)備，包括DC電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子；AC-DC轉(zhuǎn)換器，配置為接收AC電輸入并將AC電輸入轉(zhuǎn)換為DC電；PWM信號(hào)發(fā)生器，配置為產(chǎn)生PWM信號(hào)；開(kāi)關(guān)電路，配置為使用DC電和PWM信號(hào)產(chǎn)生PWM開(kāi)關(guān)電源，并將PWM開(kāi)關(guān)電源提供給DC電機(jī)；輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器，配置為檢測(cè)AC電輸入中的不規(guī)則，并將控制信號(hào)發(fā)送到PWM信號(hào)發(fā)生器，其中，當(dāng)接收到控制信號(hào)時(shí)，PWM信號(hào)發(fā)生器配置為停止產(chǎn)生PWM信號(hào)，然后重新開(kāi)始產(chǎn)生新的一組PWM信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器包括沖擊檢測(cè)電路，沖擊檢 測(cè)電路配置為檢測(cè)AC電輸入中的沖擊，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器配置為，當(dāng)在AC電輸 入中檢測(cè)到大于預(yù)定值的至少一個(gè)沖擊時(shí)發(fā)送所述控制信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器配置為，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間段期 間檢測(cè)到多于一個(gè)沖擊時(shí)發(fā)送所述控制信號(hào)。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，PWM信號(hào)發(fā)生器配置為，當(dāng)在停止產(chǎn)生PWM信號(hào)之 后的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到?jīng)_擊時(shí)重新開(kāi)始產(chǎn)生所述新的一組PWM信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述預(yù)定時(shí)間段是5秒或更長(zhǎng)。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器包括中斷檢測(cè)電路，中斷檢 測(cè)電路配置為檢測(cè)AC電輸入的比預(yù)定時(shí)間段長(zhǎng)的中斷，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器配置 為，當(dāng)將檢到AC電輸入的比預(yù)定時(shí)間段長(zhǎng)的中斷時(shí)發(fā)送所述控制信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述預(yù)定時(shí)間段是0.2毫秒或更長(zhǎng)。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，中斷檢測(cè)電路配置為檢測(cè)AC電輸入的比預(yù)定時(shí)間 段短的中斷，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器配置為，當(dāng)檢測(cè)到AC電輸入的比預(yù)定時(shí)間段短 的中斷時(shí)發(fā)送所述控制信號(hào)。
9.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器配置為，當(dāng)檢測(cè)到AC電輸入 的比10秒短的中斷時(shí)發(fā)送所述控制信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器包括中斷檢測(cè)電路，中斷 檢測(cè)電路配置為檢測(cè)AC電輸入中比預(yù)定值低或者基本為零的較低值，其中，輸入電源不規(guī) 則檢測(cè)器配置為，當(dāng)檢測(cè)到AC電輸入中比預(yù)定值低的較低值時(shí)發(fā)送所述控制信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，AC電輸入和DC電是電壓形式。
12.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括分壓電路，分壓電路連接到AC電輸入并配置為將 AC電輸入降低到邏輯電路電壓電平，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器監(jiān)測(cè)AC電輸入的降低形 式。
13.一種操作電機(jī)設(shè)備的方法，所述方法包括設(shè)置電機(jī)設(shè)備，所述電機(jī)設(shè)備包括DC電機(jī)、AC-DC轉(zhuǎn)換器、輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器、PWM 信號(hào)發(fā)生器和開(kāi)關(guān)電路，其中，DC電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子；在PWM信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生PWM信號(hào)；在AC-DC轉(zhuǎn)換器將AC電輸入轉(zhuǎn)換為DC電；在開(kāi)關(guān)電路使用DC電和PWM信號(hào)產(chǎn)生PWM開(kāi)關(guān)電源；將PWM開(kāi)關(guān)電源提供給DC電機(jī)； 在輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器檢測(cè)AC電輸入中的不規(guī)則； 當(dāng)在AC電輸入中檢測(cè)到至少一個(gè)不規(guī)則時(shí)停止產(chǎn)生PWM信號(hào)； 在停止之后，重新開(kāi)始產(chǎn)生新的一組PWM信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器包括沖擊檢測(cè)電路，其 中，檢測(cè)不規(guī)則的步驟包括在AC電輸入中檢測(cè)大于預(yù)定值的至少一個(gè)沖擊。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間段期間檢測(cè)到多于一個(gè)沖擊時(shí)發(fā) 生所述停止。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，當(dāng)在停止產(chǎn)生PWM信號(hào)之后的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有 檢測(cè)到?jīng)_擊時(shí)，重新開(kāi)始產(chǎn)生所述新的一組PWM信號(hào)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述預(yù)定時(shí)間段是5秒或更長(zhǎng)。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器包括中斷檢測(cè)電路，其 中，檢測(cè)不規(guī)則的步驟包括檢測(cè)AC電輸入的比預(yù)定時(shí)間段長(zhǎng)的中斷。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述預(yù)定時(shí)間段是0.2毫秒或更長(zhǎng)。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，輸入電源不規(guī)則檢測(cè)器監(jiān)測(cè)邏輯電路電壓電平 形式的AC電輸入的降低形式。
全文摘要
提供一種使用PWM信號(hào)的軟啟動(dòng)的無(wú)刷DC電機(jī)。所述DC電機(jī)在DC電機(jī)的電源輸入不規(guī)則期間和/或在DC電機(jī)的電源輸入不規(guī)則之后，防止DC電機(jī)的電流沖擊或過(guò)載。DC電機(jī)的控制電路配置為控制提供給DC電機(jī)的電流。當(dāng)控制電路檢測(cè)到DC電機(jī)的電源輸入中的電源不規(guī)則時(shí)，控制電路停止產(chǎn)生PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，并停止提供給DC電機(jī)的電流。在停止PWM信號(hào)之后，當(dāng)不再檢測(cè)到電源不規(guī)則時(shí)，控制電路可執(zhí)行PWM信號(hào)的軟啟動(dòng)。PWM信號(hào)的軟啟動(dòng)產(chǎn)生逐漸增大的DC電機(jī)的電流，從而防止引起DC電機(jī)故障的電流的突然沖擊。
文檔編號(hào)H02P6/20GK101860303SQ201010160048
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者鄭榮春 申請(qǐng)人:鄭榮春