探析單片機(jī)的單相電動機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)

陳華

【摘要】 本文主要是從單片機(jī)單相電動機(jī)的特點(diǎn)和啟動方法上對其進(jìn)行簡單的概述，并從三相逆變電橋?qū)崿F(xiàn)單相電動機(jī)控制原理、實(shí)現(xiàn)單相電動機(jī)變頻調(diào)速這兩個方面對單片機(jī)單相電動機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，對更好的應(yīng)用單相電動機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)提供了有價值的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 單片機(jī) 單相電動機(jī) 變頻調(diào)速技術(shù)

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中三相感應(yīng)式電動機(jī)是主要的執(zhí)行設(shè)備之一，有助于加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化，也進(jìn)一步的促進(jìn)了變頻調(diào)速技術(shù)的成熟。相比較來說，在家用電器中對單相感應(yīng)式電動機(jī)的應(yīng)用較為廣泛，無論是在生產(chǎn)量還是在生產(chǎn)規(guī)模方面都比較大。但是對于這種電動機(jī)來說，由于具有固定的轉(zhuǎn)速，在日常生活中的應(yīng)用還是存在著一定的不足和缺點(diǎn)，雖然隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也做出了一定的變速運(yùn)行，但是其運(yùn)行的原理還是電容調(diào)速或者是串電感調(diào)速，但是有的家用電器設(shè)備由于較為落后，還難以有效的實(shí)現(xiàn)線性調(diào)速。

一、單片機(jī)的單相電動機(jī)概述

1、單片機(jī)單相電動機(jī)特點(diǎn)。當(dāng)定子繞組通電之后，就會在其內(nèi)部形成兩個轉(zhuǎn)速相等，但方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，其中對于轉(zhuǎn)子來說，就相當(dāng)于是磁場中的轉(zhuǎn)差率，因此是難以實(shí)現(xiàn)自身開啟的。如果施加了外力的話，轉(zhuǎn)子就能夠根據(jù)外力的方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電動機(jī)開啟之后轉(zhuǎn)子就能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。

2、啟動單片機(jī)單相電動機(jī)的方法。1）通過電容啟動。采用電容啟動電動機(jī)，首先需要在定子上分別安裝好主繞組（MW）和輔助繞組（AW），這兩個繞組呈90°；其次在啟動的時候先選擇容值適當(dāng)?shù)碾娙萜鬟B接AW之后與MW并聯(lián)；通過移動之后電動機(jī)內(nèi)就能夠形成旋轉(zhuǎn)磁場，并在此作用下形成相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而電動機(jī)轉(zhuǎn)子在推力的作用下旋轉(zhuǎn)起來；當(dāng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速之后，離心開關(guān)就能夠斷開啟動繞組中的電源[2]。2）通過電容運(yùn)行。如果AW是在電源上長期連接，并發(fā)揮一定的啟動作用，該電動機(jī)就能夠被稱為電容運(yùn)行電動機(jī)。從實(shí)質(zhì)上來說，指的是兩相異步電動機(jī)，也就是單相電動機(jī)。在空間內(nèi)主繞組和輔助繞組呈90°，而且相互之間的電流也呈90°相角，因此在氣隙中定子繞組形成的磁場就會與圓形旋轉(zhuǎn)磁場較為相近，這樣就能夠從根本上游戲的改善電動機(jī)性能[3]。與一般的單相電動機(jī)相比較來說，該電動機(jī)的過載能力和功率因數(shù)都比較大，但是在電路聯(lián)線中沒有離心開關(guān)。

二、單片機(jī)的單相電動機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)

2.1三相逆變電橋?qū)崿F(xiàn)單相電動機(jī)控制原理

通過適當(dāng)?shù)目刂迫嗄孀冸姌颡?dú)立相電壓，這樣兩相電壓之間的相位差就會呈現(xiàn)出90°，這樣電動機(jī)啟動要求就能夠得到很好的滿足。下圖表示的是三相逆變電橋電路連接示意圖。從下圖中可以看出，電橋X相與電動機(jī)MW之間進(jìn)行有效連接，電橋Z相與電動機(jī)AW之間進(jìn)行有效連接，而電橋中的Y相則是與兩相之間進(jìn)行公共連接[4]。

在其中表現(xiàn)出的所有通電模式，都會在電動機(jī)中形成相應(yīng)的空間矢量和電壓，當(dāng)電動機(jī)處于三元通電模式的時候，一共會表現(xiàn)出8種通電可能組合，這也就表示在整個空間內(nèi)會形成8只空間矢量和電壓，其表現(xiàn)的方式是V（r，y，b），該表現(xiàn)形式是一種三位二進(jìn)制編碼，其中當(dāng)r=0時，表示的是X相下橋臂導(dǎo)通；當(dāng)r=1時，表示的是X相上橋臂導(dǎo)通，y與b的含義以此類推。

2.2實(shí)現(xiàn)單相電動機(jī)變頻調(diào)速

電容式單相電機(jī)變頻調(diào)速是通過SA4828芯片和微機(jī)處理器實(shí)現(xiàn)的。SA4828芯片作為一種外圍芯片，在其內(nèi)部形成了三個單一的PWM發(fā)生器，分別對Y相、Z相和X相進(jìn)行有效控制，這樣向量關(guān)系就能夠在電動機(jī)內(nèi)部實(shí)得到很好的滿足，進(jìn)而有效的控制電動機(jī)的速度。另外在芯片內(nèi)部還具有控制和初始化寄存器，能夠分別對三相幅值字節(jié)和幅值進(jìn)行很好的控制。

結(jié)語：總的來說，在家用電器中廣泛的應(yīng)用了單向電容運(yùn)行電動機(jī)，比如空調(diào)、電暖氣、換氣扇、電冰箱、洗衣機(jī)等，是家用電器驅(qū)動執(zhí)行中的主要組成部件之一。通過單相電動機(jī)變頻調(diào)控技術(shù)，就能夠?qū)ζ溥\(yùn)行狀況做出進(jìn)一步的改善和優(yōu)化，一方面能夠很好的起到節(jié)能降耗作用，另一方面也有助于家用電器性能的改善，進(jìn)而有效的滿足人們的各種生活需求，其應(yīng)用前景廣闊。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]熊桂云.基于80C196MC的異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011，05：24.

[2]徐大鵬.基于直接轉(zhuǎn)矩控制的異步電動機(jī)變頻調(diào)速[J].山西電力，2011，03：65-68.

[3]崔立功.變頻器中單片機(jī)控制的設(shè)計研究[J].制造業(yè)自動化，2012，03：145-147.

[4]唐少軍，郝成，馬麗.基于超低功耗單片機(jī)控制的單相調(diào)速系統(tǒng)[J].化學(xué)工程與裝備，2012，08：63-66.

[5]白炳良.小功率單相電機(jī)的單片機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)研制[J].云南民族大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，06：448-451.