PWM控制可控硅调节单相异步交流电机风扇转速讨论共同学习

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-4 15:19:52

本帖最后由 momoshuihan1 于 2012-7-4 15:25 编辑

大家好，最近做一个项目，关于单相异步电机风扇调速的，用PWM斩波调压来控制风扇速度，现在出现这样的问题，转速可调，当调到最大转速后，不能够调低转速了。如果没有到达最高转速，转速的大小是可以调节的。大家有什么看法，接下来我将发一些测试图。

电机风扇正常转时

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-4 15:28:25

这是中间发生突变的，到这个时候风扇速度突然加快，当然出现这个波形的时候，风扇的速度还是可以调回来的

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-4 15:32:47

这是风扇达到最大速度时门极的波形

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-4 15:38:32

这是带载电机两端波形

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-4 15:41:38

momoshuihan1 发表于 2012-7-4 15:38
这是带载电机两端波形

这是要突然增速的时候波形，速度没有到最大

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-4 15:43:05

momoshuihan1 发表于 2012-7-4 15:41
这是要突然增速的时候波形，速度没有到最大

这是电机速度达到最大，电机两端波形

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-4 16:47:32

补充一下，这个电机功率为300W，转速1400转/分钟，4极。各位大侠你们都在哪里？

sunliezhi · 发表于 2012-7-4 16:47:46

将pwm频率改为50赫兹以内试试。

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-4 17:00:56

我改过了，不行。现在电机对于风扇来说是大牛拉小车，我如果增大负载是可以调节的。

sunliezhi · 发表于 2012-7-4 17:25:40

本帖最后由 sunliezhi 于 2012-7-4 17:34 编辑

与C15容量大小，调节速度时C15两端电压的变化范围都有关，
因为moc3021的发光管端只要1.2v左右就可“饱和”发光了，这时就是最大输出；
如果降低pwm占空比后C15两端的电压还 > 1.2v 或某个值（实验得出），速度坑定降不下来

sunliezhi · 发表于 2012-7-4 17:39:28

建议采用“改变可控硅导通角”方法来做，唯一增加的电路部分就是：采样交流电源相位并与之同步。

hulx · 发表于 2012-7-5 07:20:33

你这个图，可以调光白，电机就不对了。

szxszx · 发表于 2012-7-5 07:48:07

要与电源过零点同步斩波

ali1019 · 发表于 2012-7-5 07:59:02

同意6楼的见解 .

xiao_yao · 发表于 2012-7-5 08:05:25

斩波调节不适用于电机负载，适合用于阻性负载。

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-5 08:48:30

sunliezhi 发表于 2012-7-4 17:25
与C15容量大小，调节速度时C15两端电压的变化范围都有关，
因为moc3021的发光管端只要1.2v左右就可“饱和” ...

你好，我用示波器看C15两端波形了，与我想要的输出一致，响应速度还是挺快的，方波也很完整

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-5 09:08:41

sunliezhi 发表于 2012-7-4 17:39
建议采用“改变可控硅导通角”方法来做，唯一增加的电路部分就是：采样交流电源相位并与之同步。 ...

对不起，我表述有误了，不能说斩波是吧，现在所用的方法就是：检测交流零点信号，然后采用延时的方式（PWM输出）控制可控硅的输出的，延时时间不同调整转速。

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-5 09:14:55

szxszx 发表于 2012-7-5 07:48
要与电源过零点同步斩波

嗯，看来是我表述有问题，我有过零检测，检测过零后，延时输出PWM，控制可控硅的输出。

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-5 09:17:34

hulx 发表于 2012-7-5 07:20
你这个图，可以调光白，电机就不对了。

我有一款功率为370W电机，控制起来是可以实现的，现在这款小功率达到最大转速就是不能调低转速了，不知道哪个参数设置不合适

shipuyu1111 · 发表于 2012-7-5 09:18:34

momoshuihan1 发表于 2012-7-4 15:28
这是中间发生突变的，到这个时候风扇速度突然加快，当然出现这个波形的时候，风扇的速度还是可以调回来的 ...

揣测下，会不会和C24有关系？持续关注，求解~

solojimes · 发表于 2012-7-5 09:21:15

没看到你的输出端电源的？

sunliezhi · 发表于 2012-7-5 09:24:01

这个方法可能达不到预期的效果（没试过，不敢坑定），因为C15两端的电压，从积分的角度来看是0－VCC之间可调，但从微分的角度来看是每一个高脉冲都是VCC，只是脉宽改变而已。
C15后面的部分可看作是个微分电路，不好搞也。
C15加大，同时R38减少试试。

solojimes · 发表于 2012-7-5 09:26:01

sunliezhi 发表于 2012-7-4 17:39
建议采用“改变可控硅导通角”方法来做，唯一增加的电路部分就是：采样交流电源相位并与之同步。 ...

我也做直流电机的驱动，也涉及到同步，不过我不懂为什么要同步，这是我的电路图，希望可以得到您的指点

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-5 09:26:58

嗯，我也注意过这个问题了，阻容吸收参数选择也很重要，但是这个地方我无论如何调整（电容变化范围我从0.01uF~0.1uF,电阻从10欧到1K），总是不能实现

sunliezhi · 发表于 2012-7-5 09:57:29

momoshuihan1 发表于 2012-7-5 09:26
嗯，我也注意过这个问题了，阻容吸收参数选择也很重要，但是这个地方我无论如何调整（电容变化范围我从0.01 ...

0.01uF~0.1uF有点小，10uF

sunliezhi · 发表于 2012-7-5 10:07:48

本帖最后由 sunliezhi 于 2012-7-5 10:11 编辑

solojimes 发表于 2012-7-5 09:26
我也做直流电机的驱动，也涉及到同步，不过我不懂为什么要同步，这是我的电路图，希望可以得到您的指点
...

这个是单结管脉冲触发形式（比较成熟经典电路），在这个电路中实现了同步。副半周没利用而已（驱动直流电机不能用副半周）。
楼主的是想用MCU来控制（数控）。

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-5 10:35:54

sunliezhi 发表于 2012-7-5 09:24
这个方法可能达不到预期的效果（没试过，不敢坑定），因为C15两端的电压，从积分的角度来看是0－VCC之间可 ...

R38我换为1K，C15为10uF,刚开始本以为可以了，结果发现还是急停，不能降速。这个地方电阻电容我换了好多值，电容太大不转，电阻太小当然也不转。我对电机没什么研究，我从网上搜了一下，好像说是转速快的电机（我的1400转/分钟，4极）与慢的不太一样，再就是那个突变我没有搞明白是哪里引起的？

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-5 10:38:10

sunliezhi 发表于 2012-7-5 09:57
0.01uF~0.1uF有点小，10uF

这个地方的电压要考虑，我刚找了一个5uF/500(好大的个头

)试了一下，结果一样

sunliezhi · 发表于 2012-7-5 10:38:37

为什么要同步?
不同步的情况下可控硅得到的触发脉冲的时刻是随机的，这样就不能调速了。
简单说：同步的目的是调速。
调速的方法是：在可控硅能有效导通的相位内，越早触发则可控硅导通的时间越长，电机得到的电压越高。

solojimes · 发表于 2012-7-5 10:39:02

sunliezhi 发表于 2012-7-5 10:07
这个是单结管脉冲触发形式（比较成熟经典电路），在这个电路中实现了同步。副半周没利用而已（驱动直流电 ...

您觉得我的电路有问题吗？

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-5 10:44:47

solojimes 发表于 2012-7-5 09:26
我也做直流电机的驱动，也涉及到同步，不过我不懂为什么要同步，这是我的电路图，希望可以得到您的指点
...

Q5，D13那个点应该与220V连起来吧。我觉得这个电路没什么问题

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-5 10:51:17

xiao_yao 发表于 2012-7-5 08:05
斩波调节不适用于电机负载，适合用于阻性负载。

我的表述错误吧，检测过零点，延时触发的（PWM输出），不能叫斩波了，应该是调节导通角

sunliezhi · 发表于 2012-7-5 12:24:10

有问题，220V，可控硅，电机没有形成回路。
在D13上面过的那根电源线（AC220V_1)应该cross in，不应该是cross over

solojimes · 发表于 2012-7-5 15:18:33

sunliezhi 发表于 2012-7-5 12:24
有问题，220V，可控硅，电机没有形成回路。
在D13上面过的那根电源线（AC220V_1)应该cross in，不应该是cro ...

实际上那个地方是连接的就是Q5和 D13之间只不过是红色节点 junction 所以看不清楚，除了这个还有别的问题吗

sunliezhi · 发表于 2012-7-5 16:23:27

只能说暂时没发现

sunliezhi · 发表于 2012-7-5 16:25:07

solojimes 发表于 2012-7-5 15:18
实际上那个地方是连接的就是Q5和 D13之间只不过是红色节点 junction 所以看不清楚，除了这个还有别 ...

怎么没考虑用db3呢？还可以省几个元件。

szxszx · 发表于 2012-7-5 16:33:35

过零延时输出1个1ms脉冲即可，可控硅被触发后过零就关断，实现斩波控制。

q8360428 · 发表于 2012-7-5 21:40:38

感性负载推荐用可控硅移相电压法（但会产生电污染）如有条件用变频技术最好了

hulx · 发表于 2012-7-6 01:19:21

LZ确定用的是单相异步电机？据我所知，直流电机可以通过调压来调速，PWM或者晶闸管斩波。交流电机除了电磁调速电机，没听说可以改变交流电导通角来调速的。单相电机可以变档比如电风扇，三相异步电机可以变频实现无极调速。

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-6 08:28:39

hulx 发表于 2012-7-6 01:19
LZ确定用的是单相异步电机？据我所知，直流电机可以通过调压来调速，PWM或者晶闸管斩波。交流电机除了电磁 ...

嗯，说的有道理，但是的确有好多人用调可控硅导通角的方法来实现交流异步电机调速的，我就搞不懂我这个为什么不行，现在要准备用IGBT来调一下，看看可不可行，当然电路图和调试方法都要改掉了

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-6 12:54:24

q8360428 发表于 2012-7-5 21:40
感性负载推荐用可控硅移相电压法（但会产生电污染）如有条件用变频技术最好了 ...

“移相电压法”比较陌生，单相的能用变频的方法？

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-6 16:02:31

q8360428 发表于 2012-7-5 21:40
感性负载推荐用可控硅移相电压法（但会产生电污染）如有条件用变频技术最好了 ...

“移相电压法”如何来做？单相的也可以用变频吗？

q8360428 · 发表于 2012-7-6 20:59:48

momoshuihan1 发表于 2012-7-6 16:02
“移相电压法”如何来做？单相的也可以用变频吗？

移相调电压（好吧好像我创新名词了 ---这样是不对的

）也就是同步过零检测改变双向可控硅的导通角改变了电流流过电路的时间从而改变了交流电压的平均电压从而达到改变功率的效果

但是我对于电机是否单相不懂（----------）不过感性负载用这种方法调速在电机低速运转时感觉电机有微抖

q8360428 · 发表于 2012-7-6 21:01:30

建议查阅（1）《交流电机调速理论》许大中.pdf
（2）匠人手记：一个单片机工作者的实践与思考.pdf

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-7 08:51:18

q8360428 发表于 2012-7-6 20:59
移相调电压（好吧好像我创新名词了 ---这样是不对的）也就是同步过零检测改变双向可 ...

其实我现在就是这样做的，过零后，延时导通

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-9 09:54:42

szxszx 发表于 2012-7-5 16:33
过零延时输出1个1ms脉冲即可，可控硅被触发后过零就关断，实现斩波控制。

我是延时输出的，不过脉冲长度是延时后到关断为止。应该关系不大吧，求指教。您对电机有没有研究，在电机调试过程中总会有一个突然变快或变慢的地方，不知是由什么引起的

zuodazuo · 发表于 2012-7-9 11:40:21

你好，请教一下，你这个调速是通过改变pwm占空比调速的吗？还是检测过零点后，通过给moc3023一个出发脉冲，控制可控硅的导通角来调速的呢？如果是占空比调速，这个工作原理似乎有点讲不通啊？还望不吝赐教

lzy4072 · 发表于 2012-7-9 11:53:36

我的印象中是过零触发，输出PWM信号，可控硅导通，直到过零（正弦波后半周），可控硅关断。
即PWM周期为50Hz，与市电同步。

zuodazuo · 发表于 2012-7-10 11:10:03

不知道有没有办法，不计算过零时候的相位直接用pwm脉宽来调节呢？

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-10 16:27:06

zuodazuo 发表于 2012-7-9 11:40
你好，请教一下，你这个调速是通过改变pwm占空比调速的吗？还是检测过零点后，通过给moc3023一个出发脉冲， ...

PWM周期就是50HZ，你说的调导通角与调PWM占空比是一样的效果

q8360428 · 发表于 2012-7-11 18:38:19

错过零检测后的信号是 100HZ

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-12 19:05:41

q8360428 发表于 2012-7-11 18:38
错过零检测后的信号是 100HZ

谢谢更正

taishandadi · 发表于 2012-7-13 22:45:18

能不能控制通过波形的个数来调节电机两端的电压，达到调速的目的。过零就触发，通过5个波形。过零触发，通过10个正炫波。依次类推，通过的波形个数不同，电压不同，以此来调速。

XIE2099 · 发表于 2012-7-13 23:12:10

过零检测+调可控硅导通角的方法，在小家电中的应用是很成熟的。如搅拌机

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-15 23:41:24

taishandadi 发表于 2012-7-13 22:45
能不能控制通过波形的个数来调节电机两端的电压，达到调速的目的。过零就触发，通过5个波形。过零触发，通 ...

这样不可以吧，检测过零后，延时导通，导通后只有正弦波电压到零才能关断

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-15 23:44:09

XIE2099 发表于 2012-7-13 23:12
过零检测+调可控硅导通角的方法，在小家电中的应用是很成熟的。如搅拌机

嗯，应该是这个样子，现在我发现电机功率与所带负载不匹配，就例如大牛拉小车。有没有能通过调整一些前端电路或者后端加电感或者阻容吸收参数来进行调整的建议。

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-15 23:45:50

zuodazuo 发表于 2012-7-10 11:10
不知道有没有办法，不计算过零时候的相位直接用pwm脉宽来调节呢？

我也想过，比如用IGBT，如果有好的方法可以提一下

JQ_Lin · 发表于 2012-7-16 00:26:02

momoshuihan1 发表于 2012-7-15 23:41
这样不可以吧，检测过零后，延时导通，导通后只有正弦波电压到零才能关断 ...

这里的“导通后只有正弦波电压到零才能关断”和48楼的“直到过零（正弦波后半周），可控硅关断”，都是同出一辙的概念性的错误。

请注意，可控硅一旦导通，直到电流低于其维持电流后才能够关断。
“电压过零时”和“低于维持电流”是两个完全不同的概念。

为了便于说明，假定一种极端状况——负载为纯感性或纯容性，当电源电压过零的时候，正是可控硅电流（负载电流）绝对值最大的时候。此时当然是不可能关断的。
还原到一般状况，只要负载不是纯阻性，电源电压过零的时候，负载电流一定不是零！
所以，把解决纯阻性负载问题的办法用于电抗性负载问题，当然行不通！

q8360428 · 发表于 2012-7-16 02:05:13

感性负载是比阻性负载难搞点

momoshuihan1 · 发表于 2012-7-17 10:04:24

JQ_Lin 发表于 2012-7-16 00:26
这里的“导通后只有正弦波电压到零才能关断”和48楼的“直到过零（正弦波后半周），可控硅关断”，都是同 ...

谢谢，受教了，有种恍然大悟的感觉

笑谈 · 发表于 2013-3-4 10:57:26

请教楼主是怎么侦测交流电过零点的？我之前用单片机侦测，老是出现误操作。

momoshuihan1 · 发表于 2013-3-18 14:57:19

笑谈发表于 2013-3-4 10:57
请教楼主是怎么侦测交流电过零点的？我之前用单片机侦测，老是出现误操作。 ...

最近一直没上，刚看到，我用的这个电路

retome · 发表于 2016-7-11 23:45:25

JQ_Lin 发表于 2012-7-16 00:26
这里的“导通后只有正弦波电压到零才能关断”和48楼的“直到过零（正弦波后半周），可控硅关断”，都是同 ...

高见啊有点不理解，为什么到了过零点，反而电机功率最大？？？

cock · 发表于 2016-7-12 00:04:17

我给楼主总结一下，如果用可控硅能够在全范围高效调速，那为何变频器还有人买呢。死路，不要往前走了。
如果功率小(500W以下)，可以采用通20个周波，关30个周波的方法，实现40%的输出，也可相应增加或减少导通的周波，实现其它的功率。这种方法用在煤炉鼓风机控制上，相当成功，但对输出波动敏感的场合，慎重。

JQ_Lin · 发表于 2016-7-14 20:43:10

retome 发表于 2016-7-11 23:45
高见啊有点不理解，为什么到了过零点，反而电机功率最大？？？

我在58楼没有像你这样说啊。

WindDragon · 发表于 2016-7-14 21:54:32

买了个220V 300W的单相电机调速器,它可以很好的调速,使用MOC3021和单片机怎么就不好做到那么好的调速呢?

yangsen · 发表于 2016-7-15 05:21:37

WindDragon 发表于 2016-7-14 21:54
买了个220V 300W的单相电机调速器,它可以很好的调速,使用MOC3021和单片机怎么就不好做到那么好的调速呢? ...

看看手册，因为3021是过零触发的，要实现斩波调速就不能用这个

skype · 发表于 2019-4-24 21:37:43

cock 发表于 2016-7-12 00:04
我给楼主总结一下，如果用可控硅能够在全范围高效调速，那为何变频器还有人买呢。死路，不要往前走了。
如 ...

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