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CN1065374C - 电动机的谐波电流衰减设备 - Google Patents

电动机的谐波电流衰减设备 Download PDF

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Abstract

一种电机的谐波电流衰减设备，其通过对由电源装置提供的正弦波交流电源进行相位控制控制电机的转速，并借助于谐波电流衰减装置衰减在交流电源的相位控制方式下而产生的谐波电流，其中所述装置包括：操作装置，用于按照用户的操作选择相位控制方式或全功率操作方式；以及转换装置，用于当由操作方式选择相位控制方式时，通过谐波电流衰减装置向电机提供由电源装置供给的交流电源，当选择全功率操作方式时，则直接向电机提供由电源装置输出的交流电源。

Description

电动机的谐波电流衰减设备
本发明涉及一种电动机的谐波电流衰减设备，其衰减在电机被驱动时而产生的谐波电流，借以使电机的输出为最大。
如图1所示，在清洁器中的常规电机驱动电路包括电源装置10，用于提供具有市电频率的交流电源，滤波装置12，用于滤除由电源装置10提供的交流电源的噪声，由电源装置10提供的交流电源驱动的电机30，相位控制装置32，用于对由电源装置10向电机30提供的交流电源进行相位控制，滑动开关34，用于按照用户的操作对电机30进行驱动或不驱动，并用于控制电机30的转速，以及TRIAC(三极双向可控晶闸管)，用于借助于相位控制装置32的控制接通，从而对向电机30提供的交流电源进行相位控制。
相位控制装置32包括电容器C，电阻R和DIAC(二极管交流开关)，其中当通过电容C和电阻R提供的电压超过预定电压时(最好大约为40KV)，DIAC导通，从而向TRIAC的控制极提供电流，并且由于DIAC的操作使TRIAC转换，使得由电源装置10向电机30提供的交流电源被实行相位控制。
此外，滑动开关(34)包括开关(SW)，扼流圈(L)和可变电阻(VR)。开关(SW)的接点(a，b)按照用户的操作接通或断开，借以由电源装置(10)向电机(30)提供电源，并按照由可变电阻(VR)改变的滑动电位器值控制电机(30)的速度。此时，扼流圈(L)用于滤除当滑动电位器值改变时而产生的高频分量。
常规的清洁器的操作过程参照图1进行详细说明。首先，通过操作滑动开关34使开关(SW)的接点(a，b)接通，以便通过扼流圈(L)和可变电阻(VR)向相位控制装置32提供交流电源。此时，滤波装置(12)用于滤除向电机(30)提供的交流电源中包含的噪声。
然后，借助于通过滤波装置(12)滤波的交流电源使在相位控制装置(32)中的DIAC导通和截止，使得借助于DIAC的操作使TRIAC转换，从而对向电机30提供的交流电源进行相位控制。
此时，电机30被由电源装置(10)通过TRIAC提供的交流电源驱动。内部空气被和电机协同旋转的压缩器强制循环，例如骋尘等污物便从吸入口被在清洁器内部和外部之间的压力差而产生的风吸入，这样便完成清洁操作。
其中，提供给电机(30)ツ电压(V)和电流(I)的波形如图2所示。在另一方免，通过改变相回装置(32)的DIAC的导通或截止状态而使TRIAC转换。从电源装置(10)提供的市电频率正弦波电压被进行相位控制而转换成提供给电机(30)的非正弦波电压，因而产生谐波频率。
随着例如清洁器之类的产品在供电系统中的增加，从电源系统汲取的谐波电流的总量大大增加，引起电力电容器、制动器之类的操作紊乱，导致变压器击穿。
为了阻止如上所述由谐波电流引起的干扰，国际电子技术委员会(IEC)建立了限制谐波电流的标准。按照这一标准，清洁器中产生的各种谐波电流是在供给电机的交流电源的相位被控制在90°±10°时提供的，并且主要是三次谐波电流，如图3所示。
因而，紧迫的问题是衰减三次谐波电流以便满足限制谐波电流的标准。在和清洁器相关的各种技术领域中对于衰减三次谐波电流的技术进行过许多研究。
如图4所示，一种用于衰减三次谐波电流的技术在1997，8，25在韩国工业产权局提出了专利申请，名称为“harmonic current attenuating device of amotor”(电机的谐波电流衰减装置)。按照这种装置，由电源装置(10)提供的市电频率的交流电源利用TRIAC进行变换和相位控制而成为供给电机(30)的非正弦波。由于对供给电机(30)的交流电源进行相位控制而产生的相位为90°±10°的谐波电流由电抗器(20，以后称为谐波变压器)、一种电阻元件衰减，借以实现三次谐波电流的衰减。
然而，图4所示的电机谐波电流衰减装置存在着问题，即，当为了衰减在电机的相位控制方式下而产生的谐波电流而通过谐波变压器向电机提供交流电源的情况下，即使在电机不经相位控制而在全功率操作方式下被驱动时，作为电阻元件工作的谐波变压器也引起交流电源的电压降，因而，在一个预定值上(例如大约1400W)，限制了电机的输出，因此降低吸入力。
为了解决上述问题，提出了本发明，因而本发明的目的在于提供一种电机的谐波电流的衰减设备，其在相位控制方式下，通过谐波变压器有效地衰减谐波电流，并在全功率操作方式下，通过不经相位控制而直接把来自电源装置的交流电源供给电机来实质上改善电机的输出。
为了实现本发明的上述目的，提供一种电机的谐波电流衰减设备，其通过由相位控制装置对由电源装置提供的正弦波交流电源进行相位控制而控制电机的转速，并借助于谐波电流衰减装置衰减在交流电源的相位控制方式下而产生的谐波电流，其中所述设备包括：
操作装置，其一端连接于电机和谐波电流衰减装置之间，而其另一端连接于相位控制装置，用于按照用户的操作选择相位控制方式或全功率操作方式；以及
转换装置，其与谐波电流衰减装置相并联，用于当由操作方式选择相位控制方式时，通过谐波电流衰减装置向电机提供由电源装置供给的交流电源，当选择全功率操作方式时，则直接向电机提供由电源装置输出的交流电源。
为了便于更充分地理解本发明的性质和目的，将参考附图对本发明进行详细的说明，其中：
图1是用于说明按照现有技术的一般清洁器中的电机驱动电路的原理图；
图2和图3说明现有技术的一般电机产生的谐波电流；
图4说明按照现有技术具有用于衰减谐波电流的谐波变压器的电机驱动电路；
图5说明按照本发明的第一实施例的电机谐波电流衰减设备；
图6说明按照本发明的第二实施例的电机谐波电流衰减设备；
图7说明按照本发明的第三实施例的电机谐波电流衰减设备；以及
图8说明按照本发明的电机的输出。
下面结合附图详细说明本发明的最佳实施例。在所有附图中，为了说明方便起见，用相同的标号表示相同的或等效的部件或部分，并省略多余的说明。
图5、图6和图4中对比地表示谐波电流衰减设备，本发明的每个实施例包括：在滑动开关(34)上形成的接点(b)，其相应于电机的全功率操作方式；以及开关装置(21)，用于当接点(a，b)相应于由操作者在滑动开关(34)设置的全功率操作方式接通或断开时，选择地向电机(30)通过谐波变压器(20)提供由电源装置(10)供给的交流电源。
其中，如本发明的第一实施例所示，开关装置是微型开关(22)，用于当滑动开关(34)的接点(a，b)被改变为接通或断开时，转换接点(h，i)，借以使由电源装置(10)供给的交流电源可以通过谐波变压器(20)供给电机(30)或直接供给电机(30)。
此外，在本发明的第二实施例中所示的开关装置(21)是第二个TRIAC2(24)，用于当在滑动开关(34)的接点(a，b)变为接通或断开时，使由电源装置(10)提供的交流电源通过谐波变压器(20)供给电机(30)，或直接供给电机(30)。
此外，如图7所示，开关装置(21)包括充电／放电装置(24)，其具有电容器(C2)和电阻(R2)，用于通过滑动开关(34)中的接点(a，b)从电源装置(10)接收交流电源，然后进行充电或放电，第二DIAC2，其按照通过充电／放电装置(24)提供的电压导通或截止，第二TRIAC2，用于当第二DIAC2被启动时，直接把由电源装置(10)提供的交流电源供给电机(30)，借以按照在滑动开关(34)中的接点(a，b)接通或断开，使由电源装置(10)提供的交流电源直接供给电机(30)，或者使通过第一TRIAC1由电源装置(10)提供的交流电源通过谐波变压器(20)供给电机(30)。
下面参照图5和图8详细说明按照本发明的第一实施例的谐波电流衰减设备的操作过程。微型开关(22)在其初始状态下被设置为断开。
首先，如果通过操作者操作滑动开关(34)而使接点(c，f)分别和开关(SW)的接点(a)相连，则由电源装置(10)提供的交流电源被滤波装置(12)滤波，并被供给相位控制装置(32)。此时，包括在交流电源中的噪声通过滤波单元(12)被滤除，并且使相位控制装置(32)的DIAC接通或断开已滤波的交流电源，借以转换TRIAC，对要被提供给电机的交流电源进行相位控制。
因而，通过TRIAC进行相位控制的交流电源通过谐波变压器(20)，借以衰减在相位控制方式下产生的谐波电流，然后供给电机(30)使其被驱动。
因此，借助于和电机(30)协同旋转的压缩器强制内部空气循环，例如灰尘等污物便从吸入口被在清洁器内部和外部之间的压力差而产生的风吸入。
此时，因为开关(SW)的接点(c，f)和接点(a)相连，所以按照用户的操作，利用可变电阻(VR)的电阻值控制电机(30)的速度。
在另一方面，当接点(b，e)和开关(34)中的接点(a)相连时(图8中t)，微型开关(22)的接点(h，i)相互连接。
因此，通过TRIAC提供的交流电源通过微型开关(22)而不通过谐波变压器(20)被直接地送出。如果电机(30)被在全功率操作方式下驱动，则不会由作为电阻元件的谐波变压器(20)引起交流电源的电压降，因而使电机(30)的输出增加到1600W以上，如图8所示。
下面参照图6和图8详细说明按照本发明的第二实施例的谐波电流衰减设备的操作过程。第二TRIAC2在其初始状态下被设置为截止。
首先，当通过操作者操作滑动开关(34)而使开关(SW)的接点(c，f)分别和开关(SW)的接点(a)相连时，则由电源装置(10)向电机(30)提供交流电源。此时，包括在交流电源中的噪声通过滤波单元(12)被滤除，并且使相位控制装置(32)的DIAC接通或断开，借以转换第一TRIAC1，对要被提供给电机(30)的交流电源进行相位控制。
因而，通过第一TRIAC1进行相位控制的交流电源通过谐波变压器(20)，借以衰减在相位控制方式下产生的谐波电流，然后供给电机(30)使其被驱动。
因此，借助于和电机(30)协同旋转的压缩器强制内部空气循环，例如灰尘等污物便从吸入口被在清洁器内部和外部之间的压力差而产生的风吸入。
此时，因为接点(c，f)和在滑动开关(34)的开关(SW)的接点(a)相连，所以可以按照用户的操作，利用可变电阻(VR)的电阻值控制电机(30)的速度。
在另一方面，当接点(b，e)和滑动开关(34)中的接点(a)相连(图8中的t)，从而在全功率操作方式下操作电机而不对电机(30)进行相位控制时，第二TRIAC2导通。
因此，通过第一TRIAC1提供的交流电源通过微型开关(22)而不通过谐波变压器(20)被直接地送出。如果电机(30)被在全功率操作方式下驱动，则不会由作为电阻元件的谐波变压器(20)引起交流电源的电压降，因而使电机(30)的输出增加到1600W以上，如图8所示。
下面参照图7和图8详细说明按照本发明的第三实施例。第二TRIAC2在其初始状态下被设置为截止。
当接点(a，c)通过滑动开关(34)的操作而相互连接以便控制交流电源的相位时，由电源装置(10)提供的交流电源被滤波装置(12)滤波，然后被提供给相位控制装置(32)。接着，第一DIAC1导通或截止，然后，第一TRIAC1按照第一DIAC1的操作转换，使得对由电源装置(10)提供的交流电源进行相位控制。
此外，由第一TRIAC1进行相位控制的交流电源通过谐波变压器(20)，在相位控制期间产生的谐波电流被衰减，然后被提供给电机(30)使其被驱动。
接着，借助于和电机(30)协同旋转的压缩器强制内部空气循环，例如灰尘等污物便从吸入口被在清洁器内部和外部之间的压力差而产生的风吸入。
此时，当在滑动开关(34)中的接点(a，c)相互连接时，通过按照用户的操作改变可变电阻(VR)的电阻值可以控制电机(30)的速度。
同时，当在滑动开关(34)中的接点(a，b)相互连接(图8中的t)，从而在全功率操作方式下操作电机(30)而不对其进行相位控制时，交流电源通过充电／放电装置(24)和第二DIAC2被送到第二TRIAC2的控制极，借以使第二TRIAC2导通。
接着，来自电源装置(10)的交流电源不通过谐波变压器(20)被直接地提供给电机(30)。如果电机(30)被在全功率操作方式下驱动，则交流电源不会降低其电压，因而使电机(30)的输出增加到1600W以上，如图8所示。
此时，由于使用了充电／放电装置24和第二DIAC，所以可以阻止由第二TRIAC2的外部电源噪声而引起的误操作。
具体地说，在用连结在清洁器壳体上的滑动开关(34)手动控制清洁器的情况下，由于存在外部电源噪声引起第二TRIAC2误操作的问题。然而，这里利用了充电／放电装置(24)和第二DIAC2，从而阻止第二TRIAC2的误操作。
由上述可见，本发明的电机谐波电流衰减设备的优点在于，在相位控制方式下，通过谐波变压器有效地衰减谐波电流，在全功率操作方式下，通过把由电源装置提供的交流电源直接供给电机而不进行相位控制，大大改善电机的输出。

Claims (5)

1．一种电机的谐波电流衰减设备，其通过由相位控制装置对由电源装置提供的正弦波交流电源进行相位控制而控制电机的转速，并借助于谐波电流衰减装置衰减在交流电源的相位控制方式下而产生的谐波电流，其特征在于所述设备包括：
操作装置，其一端连接于电机和谐波电流衰减装置之间，而其另一端连接于相位控制装置，用于按照用户的操作选择相位控制方式或全功率操作方式；以及
转换装置，其与谐波电流衰减装置相并联，用于当由操作方式选择相位控制方式时，通过谐波电流衰减装置向电机提供由电源装置供给的交流电源，当选择全功率操作方式时，则直接向电机提供由电源装置输出的交流电源。
2．如权利要求1所述的设备，其特征在于所述转换装置并联于所述电机和一滤波装置之间。
3．如权利要求1所述的设备，其特征在于转换装置是微型开关，用于通过按照操作装置选择的方式进行转换，使得由电源装置提供的交流电源通过谐波电流衰减装置供给电机或不通过谐波电流衰减装置而直接供给电机。
4．如权利要求1所述的设备，其特征在于转换装置是TRIAC，用于通过按照操作装置选择的方式进行转换，使得由电源装置提供的交流电源通过谐波电流衰减装置供给电机或不通过谐波电流衰减装置而直接供给电机。
5．如权利要求1所述的设备，其特征在于转换装置包括：
充电／放电装置，用于当由操作装置选择全功率操作方式时，被由电源装置提供的交流电源充电或放电；
DIAC，其通过经充电／放电装置提供的电压导通或截止；以及
TRIAC，用于当DIAC导通时，把由电源装置提供的交流电源不通过谐波电流衰减装置而直接供给电机。
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Applicant after: Samsung Kwangiu Electronics Co., Ltd.

Applicant before: Kwangju Electronics Co., Ltd.

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Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: KWANGJU ELECTRONICS CO., LTD. TO: SAMSUNG GWANGJU ELECTRONICS CO.

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