探析單片機的單相電動機變頻調速技術

陳華

【摘要】 本文主要是從單片機單相電動機的特點和啟動方法上對其進行簡單的概述，并從三相逆變電橋實現單相電動機控制原理、實現單相電動機變頻調速這兩個方面對單片機單相電動機變頻調速技術進行詳細的分析和研究，對更好的應用單相電動機變頻調速技術提供了有價值的參考依據。

【關鍵詞】 單片機 單相電動機 變頻調速技術

在現代工業生產中三相感應式電動機是主要的執行設備之一，有助于加快實現工業自動化，也進一步的促進了變頻調速技術的成熟。相比較來說，在家用電器中對單相感應式電動機的應用較為廣泛，無論是在生產量還是在生產規模方面都比較大。但是對于這種電動機來說，由于具有固定的轉速，在日常生活中的應用還是存在著一定的不足和缺點，雖然隨著科學技術的發展也做出了一定的變速運行，但是其運行的原理還是電容調速或者是串電感調速，但是有的家用電器設備由于較為落后，還難以有效的實現線性調速。

一、單片機的單相電動機概述

1、單片機單相電動機特點。當定子繞組通電之后，就會在其內部形成兩個轉速相等，但方向相反的旋轉磁場，其中對于轉子來說，就相當于是磁場中的轉差率，因此是難以實現自身開啟的。如果施加了外力的話，轉子就能夠根據外力的方向旋轉，當電動機開啟之后轉子就能夠正常運轉[1]。

2、啟動單片機單相電動機的方法。1）通過電容啟動。采用電容啟動電動機，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的電容器連接AW之后與MW并聯；通過移動之后電動機內就能夠形成旋轉磁場，并在此作用下形成相應的電磁轉矩，進而電動機轉子在推力的作用下旋轉起來；當達到一定轉速之后，離心開關就能夠斷開啟動繞組中的電源[2]。2）通過電容運行。如果AW是在電源上長期連接，并發揮一定的啟動作用，該電動機就能夠被稱為電容運行電動機。從實質上來說，指的是兩相異步電動機，也就是單相電動機。在空間內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磁場較為相近，這樣就能夠從根本上游戲的改善電動機性能[3]。與一般的單相電動機相比較來說，該電動機的過載能力和功率因數都比較大，但是在電路聯線中沒有離心開關。

二、單片機的單相電動機變頻調速技術

2.1三相逆變電橋實現單相電動機控制原理

通過適當的控制三相逆變電橋獨立相電壓，這樣兩相電壓之間的相位差就會呈現出90°，這樣電動機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MW之間進行有效連接，電橋Z相與電動機AW之間進行有效連接，而電橋中的Y相則是與兩相之間進行公共連接[4]。

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

2.2實現單相電動機變頻調速

電容式單相電機變頻調速是通過SA4828芯片和微機處理器實現的。SA4828芯片作為一種外圍芯片，在其內部形成了三個單一的PWM發生器，分別對Y相、Z相和X相進行有效控制，這樣向量關系就能夠在電動機內部實得到很好的滿足，進而有效的控制電動機的速度。另外在芯片內部還具有控制和初始化寄存器，能夠分別對三相幅值字節和幅值進行很好的控制。

結語：總的來說，在家用電器中廣泛的應用了單向電容運行電動機，比如空調、電暖氣、換氣扇、電冰箱、洗衣機等，是家用電器驅動執行中的主要組成部件之一。通過單相電動機變頻調控技術，就能夠對其運行狀況做出進一步的改善和優化，一方面能夠很好的起到節能降耗作用，另一方面也有助于家用電器性能的改善，進而有效的滿足人們的各種生活需求，其應用前景廣闊。

參 考 文 獻

[1]熊桂云.基于80C196MC的異步電動機變頻調速系統的硬件設計[J].科技創新導報，2011，05：24.

[2]徐大鵬.基于直接轉矩控制的異步電動機變頻調速[J].山西電力，2011，03：65-68.

[3]崔立功.變頻器中單片機控制的設計研究[J].制造業自動化，2012，03：145-147.

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

[5]白炳良.小功率單相電機的單片機變頻調速系統研制[J].云南民族大學學報（自然科學版），2013，06：448-451.