探析单片机的单相电动机变频调速技术

陈华

【摘要】 本文主要是从单片机单相电动机的特点和启动方法上对其进行简单的概述，并从三相逆变电桥实现单相电动机控制原理、实现单相电动机变频调速这两个方面对单片机单相电动机变频调速技术进行详细的分析和研究，对更好的应用单相电动机变频调速技术提供了有价值的参考依据。

【关键词】 单片机 单相电动机 变频调速技术

在现代工业生产中三相感应式电动机是主要的执行设备之一，有助于加快实现工业自动化，也进一步的促进了变频调速技术的成熟。相比较来说，在家用电器中对单相感应式电动机的应用较为广泛，无论是在生产量还是在生产规模方面都比较大。但是对于这种电动机来说，由于具有固定的转速，在日常生活中的应用还是存在着一定的不足和缺点，虽然随着科学技术的发展也做出了一定的变速运行，但是其运行的原理还是电容调速或者是串电感调速，但是有的家用电器设备由于较为落后，还难以有效的实现线性调速。

一、单片机的单相电动机概述

1、单片机单相电动机特点。当定子绕组通电之后，就会在其内部形成两个转速相等，但方向相反的旋转磁场，其中对于转子来说，就相当于是磁场中的转差率，因此是难以实现自身开启的。如果施加了外力的话，转子就能够根据外力的方向旋转，当电动机开启之后转子就能够正常运转[1]。

2、启动单片机单相电动机的方法。1）通过电容启动。采用电容启动电动机，首先需要在定子上分别安装好主绕组（MW）和辅助绕组（AW），这两个绕组呈90°；其次在启动的时候先选择容值适当的电容器连接AW之后与MW并联；通过移动之后电动机内就能够形成旋转磁场，并在此作用下形成相应的电磁转矩，进而电动机转子在推力的作用下旋转起来；当达到一定转速之后，离心开关就能够断开启动绕组中的电源[2]。2）通过电容运行。如果AW是在电源上长期连接，并发挥一定的启动作用，该电动机就能够被称为电容运行电动机。从实质上来说，指的是两相异步电动机，也就是单相电动机。在空间内主绕组和辅助绕组呈90°，而且相互之间的电流也呈90°相角，因此在气隙中定子绕组形成的磁场就会与圆形旋转磁场较为相近，这样就能够从根本上游戏的改善电动机性能[3]。与一般的单相电动机相比较来说，该电动机的过载能力和功率因数都比较大，但是在电路联线中没有离心开关。

二、单片机的单相电动机变频调速技术

2.1三相逆变电桥实现单相电动机控制原理

通过适当的控制三相逆变电桥独立相电压，这样两相电压之间的相位差就会呈现出90°，这样电动机启动要求就能够得到很好的满足。下图表示的是三相逆变电桥电路连接示意图。从下图中可以看出，电桥X相与电动机MW之间进行有效连接，电桥Z相与电动机AW之间进行有效连接，而电桥中的Y相则是与两相之间进行公共连接[4]。

在其中表现出的所有通电模式，都会在电动机中形成相应的空间矢量和电压，当电动机处于三元通电模式的时候，一共会表现出8种通电可能组合，这也就表示在整个空间内会形成8只空间矢量和电压，其表现的方式是V（r，y，b），该表现形式是一种三位二进制编码，其中当r=0时，表示的是X相下桥臂导通；当r=1时，表示的是X相上桥臂导通，y与b的含义以此类推。

2.2实现单相电动机变频调速

电容式单相电机变频调速是通过SA4828芯片和微机处理器实现的。SA4828芯片作为一种外围芯片，在其内部形成了三个单一的PWM发生器，分别对Y相、Z相和X相进行有效控制，这样向量关系就能够在电动机内部实得到很好的满足，进而有效的控制电动机的速度。另外在芯片内部还具有控制和初始化寄存器，能够分别对三相幅值字节和幅值进行很好的控制。

结语：总的来说，在家用电器中广泛的应用了单向电容运行电动机，比如空调、电暖气、换气扇、电冰箱、洗衣机等，是家用电器驱动执行中的主要组成部件之一。通过单相电动机变频调控技术，就能够对其运行状况做出进一步的改善和优化，一方面能够很好的起到节能降耗作用，另一方面也有助于家用电器性能的改善，进而有效的满足人们的各种生活需求，其应用前景广阔。

参 考 文 献

[1]熊桂云.基于80C196MC的异步电动机变频调速系统的硬件设计[J].科技创新导报，2011，05：24.

[2]徐大鹏.基于直接转矩控制的异步电动机变频调速[J].山西电力，2011，03：65-68.

[3]崔立功.变频器中单片机控制的设计研究[J].制造业自动化，2012，03：145-147.

[4]唐少军，郝成，马丽.基于超低功耗单片机控制的单相调速系统[J].化学工程与装备，2012，08：63-66.

[5]白炳良.小功率單相电机的单片机变频调速系统研制[J].云南民族大学学报（自然科学版），2013，06：448-451.