风扇用脉宽调制的控制方法.pdf

具体实施方式

图1和图2为本发明信号产生器的第一实施例控制电路示意
图和本发明信号产生器的输出信号波形图。如图所示：本发明是
一种用于风扇的脉宽调制(PWM)的控制方法，包括一脉宽调制信
号模块，该脉宽调制信号模块为信号产生器或FPGA所构成的组
合电路。该脉宽调制信号模块通过一信号产生器2产生一缓冲时
段的控制信号，使风扇电动机1可通过上述缓冲时段的控制信号
降低换相时的耗能，使风扇电动机1的切换顺利，运转更有效，
进而达到节省能耗、提高效率及降低成本的目的。

上述信号产生器2电连接在风扇电动机1和提供上述风扇电
动机1电压的电源3之间；上述信号产生器2产生一控制信号，
用以控制上述电源3的激活和关闭；上述信号产生器2为一脉宽
调制电路，上述信号产生器2在风扇电动机1的换相周期时(如图
2所示，在两输出脉冲之间)产生一缓冲时段A的控制信号，通过
上述信号产生器2所产生的缓冲时段A的控制信号，上述信号产
生器2控制上述风扇电动机1的换相，当风扇电动机1处于换相
周期时，上述信号产生器2产生一缓冲时段的控制信号，控制上
述电源3关闭，当风扇电动机1结束换相周期时，上述信号产生
器2停止产生缓冲时段的控制信号，控制激活上述电源3；上述信
号产生器2的缓冲时段A的控制信号的占空因数为在5％～30％的
范围内；通过使用上述用于风扇的脉宽调制(PWM)的控制方法，
使风扇电动机1受控于上述缓冲时段A的控制信号，达到降低风
扇电动机1换相时的耗能，使上述风扇电动机1在换相时的切换
顺利，运转更有效，进而达到节省能耗、提高效率及降低成本的
目的。

请参阅图3和图4，为本发明第二实施例的控制电路示意图和
本发明第二实施例的电压、电枢电流及速度波形图。如图所示：
在较大负载的情况下，晶体管将会造成大量的功率散失问题，一
部分能量转为热而损失，因为电动机4是电感性负载，流经电枢
的电流不会因晶体管的控制电压V_i突然降为零也立即下降为零，
而是满足电流必须连续的物理特性，根据特定的时间常数缓慢下
降。同样的当V_i突然上升时，I_a也根据特定的时间常数逐渐上升，
而且电动机的惯性作用，使电动机4的转动并不会立即停止或瞬
间转动。其控制电压及相对应的电压、电枢电流及速度波形图如
图4所示；调整输入控制电压的脉冲宽度即可控制电动机4的电
流，进而控制电动机4的运转。图4中同时也显示输入控制脉冲
的占空因数(duty cycle)与速度之间的关系，当输入电压脉冲较长
时电动机4的转速将上升，反之则降低。

请参阅图5和图6，为本发明第三实施例的控制电路示意图及
本发明基本直流变换器控制的直流电动机端电压变化图。如图所
示：为了改善以往使用继电器控制转向的缺点，本发明的方法可
运用于第三实施例中。如图6所示，为基本直流变换器及相对应
的直流电动机5端电压变化，基本原理是：使用开关实施切换，
将开关S1与开关S3设为一组，开关S2与开关S4为另外一组，
同一组的两个开关一起连动，并且两组开关的接通和切断正好相
反，避免发生短路。因此出现以下两种情况；

(1)当开关S1、S3为接通(ON)且开关S2、S4为切断(OFF)时，
电动机5的端电压V_m＝+V_bb，此时电动机5为顺时针旋转。

(2)当开关S1、S3为切断(OFF)且开关S2、S4为接通(ON)时，
电动机5的端电压V_m＝-V_bb，此时电动机5为逆时针旋转。

通过以上两种情况并搭配本发明用于风扇的脉宽调制(PWM)
的控制方法，即可达到有效控制电动机的目的。