根据PWM功放原理，初设计一个风扇无极调速。

LIQINGYONG

根据PWM功放原理，初设计一个风扇无极调速。 [复制链接]

 

前几天看朋友买一个调速风扇，感觉好高档。一查居然是可控硅在调速。自己也想把家里风扇改成无极调速的，但是用可控硅还是不甘心。由于本人对D类功放原理还是比较了解，初步设计了一个图纸给大家参考一下。周末去买高压MOS管和半桥驱动IR2111。呈上改造风扇无极调速的经历和心得！

LIQINGYONG

电感应该是2.2mH

LIQINGYONG

这是使用数字功放调制的电路，但是频率最低70KHZ，担心IR2111和MOS不能正常工作，需要实际测试看。

okhxyyo

哈哈，棒棒哒楼主！祝你改造顺利，期待你的改造成果秀呀

LIQINGYONG

okhxyyo 发表于 2018-5-11 16:07
哈哈，棒棒哒楼主！祝你改造顺利，期待你的改造成果秀呀

好的

viphotman

为什么 “但是用可控硅还是不甘心” ？ 这个要便宜点吧

jishuaihu

家里的电扇一般都是交流异步电机的，用这种方式可以吗？没有研究过。
70KHz的频率对驱动和MOS管来说应该问题不大。我用过100KHz以上的，不过不是IR2111，用的是2104。
交流调速还是用可控硅调角的比较多

PowerAnts

楼主会由不甘心变成心不甘

PowerAnts

都睡了，又爬起来，给楼主讲一下问题所在。首先，风扇一般是电容运转电机，其扭矩受副绕组电流的大小及相移影响远大于主绕组的电流值。传统的抽头调速、电感调速、可控硅调速都不会改变供电频率，故这三种方式的相移一定，主幅绕组的比例一定，扭矩也就有保障，在低速也可正常运转。
但是，但是，楼主的电路一看就是想搞VVVF，这可不妙啊！比如说半频半压，主绕组电流倒是降半，但幅绕组可能只剩1/4，而且相移还不够，连启动都困难，反不如定频半压好使。
又是10年前干过的活儿，当时是把移相电容丢了，搞成两相VVVF才调速自如。
得了，等会又会有一个很2的东西跳出来骂人，哈哈，闪，，，

LIQINGYONG

PowerAnts 发表于 2018-5-11 22:18
都睡了，又爬起来，给楼主讲一下问题所在。首先，风扇一般是电容运转电机，其扭矩受副绕组电流的大小及相移 ...

确实我是没想那么多，只觉得调整输入电压来调速，应该很好。频率和相位不变只改变电压，而且这种开关调压方式效率很高。却不知道这么多问题！改天先用个自耦调压器试试。

LIQINGYONG

jishuaihu 发表于 2018-5-11 17:42
家里的电扇一般都是交流异步电机的，用这种方式可以吗？没有研究过。
70KHz的频率对驱动和MOS管来说应该问 ...

相当于改变输入电压，50HZ频率不变相位不变。因为半桥输出达不到220V，先实验一下可行再做全桥。

hk6108

问题不在于PWM或调角，而是如何驯服 感性负载，让脆弱的 功率半导体 得以安全运作，
跟扬声器不一样，马达几乎是纯电感，白炽灯(或发热线)用的调光器，是不允许带风扇及节能灯的，这经验教训大神们都懂吧，
另外，马达是工频用器，铁芯虽然切了片，但对于超声频率，铁损仍是极其严重的，既伤害马达，又费电还对管子不利，滤波该加就别省！

PowerAnts

hk6108 发表于 2018-5-12 20:14
问题不在于PWM或调角，而是如何驯服 感性负载，让脆弱的 功率半导体 得以安全运作，
跟扬声器不一样，马达 ...

你这些完全是想当然，电扇电机的功率因数比你想象的要高得多。
可控硅调速器卖了几十年，最先还是从欧美学来的。
变频器大多直接SPWM或VSPWM输出。

PowerAnts

PF值达0.995，也就是说无功电流只占10%左右。


300V的半桥SPWM要输出不失真正弦波，也就100V左右，功率基本上正比于电压，转的有气无力。


交流60V，不能启动了，PF值维持0.995

PowerAnts

昨晚说错了，功率是基本正比于电压的平方。
楼上的测试，是2台电扇同时工作，一台艾美特+一台格力。

关于硅钢片的高频损耗，很多人有误解。其实在定压驱动下，频率越高铁损会越小。比如说音频变压器的参数主要就由下限频率决定，只要下限工作正常，上限的发热绝不可能超过下限，实际上定压条件下上限频率的铁损不到下限频率的十分之一。

电机的励磁系统可等效为变压器：具备自感、互感、漏感、铁损、绕组电阻、杂散电容。
台式电扇的电机绕组近千匝，励磁电感可达十享利量级，绕组电阻及杂散电容也相当大，绕组分散的结果也造成漏感很大，可达几百mH级别。商业变频器为啥直接SPWM输出？电机励磁的漏感比需要的滤波电感大得多，变频电机应运而生：解决绕组所能承受的dv/dt即可。

hk6108

PowerAnts 发表于 2018-5-12 22:01
你这些完全是想当然，电扇电机的功率因数比你想象的要高得多。
可控硅调速器卖了几十年，最先还是从欧美 ...

楼主买的风扇是商品，用TRIAC调速，楼主设计的是普通的PWM控制（跟 变频器 还是不一样），
功率因数即使是零，对马达本身也不会有害，电网容量被架空，开关元件承受过大的电压应力，这些才是害处，虽然同是以TRIAC调控，台灯调光器带风扇能像带白炽灯一样安全？

PowerAnts

hk6108 发表于 2018-5-13 12:56
楼主买的风扇是商品，用TRIAC调速，楼主设计的是普通的PWM控制（跟 变频器 还是不一样），
功率因数即使 ...

楼主是做PWM还是SPWM，你先看懂图，或是问楼主好了，不要乱猜。
SPWM后面的负载功率因数多少，跟电网无关，无功电流完全经半桥（实际为双向DC-DC) 由滤波电容吞吐，不会跑到电网里去。
台灯调光器带风扇和白炽灯是不是一样安全的问题，就好比问小汽车载客和载货是不是一样安全一样，问题本身就有问题。坐8个人和载100公斤货怎能类比？

hk6108

PowerAnts 发表于 2018-5-13 12:21
昨晚说错了，功率是基本正比于电压的平方。
楼上的测试，是2台电扇同时工作，一台艾美特+一台格力。

关 ...

变压器如果是 定压输入，负载固定，那么，频率高端是 欠压运行，轻载输出，铁损当然可以不大，
随便找个普通的开关式电力调控器看看，电感类的元件用的铁芯都是铁氧体，马达跟音频变压器不一样，马达（尤其是在有载时）不允许欠压运行，不滤波，直接让硅钢片吃高频，不妥当吧， 即使是TRIAC控制的，开关会产生 高次谐波，调角会使市电波形畸变，铁芯温度始终会比无控时要高，这可是前人的体验，还著书立说，这个当然可是没法瞎想的。

PowerAnts

hk6108 发表于 2018-5-13 15:03
变压器如果是 定压输入，负载固定，那么，频率高端是 欠压运行，轻载输出，铁损当然可以不大，
随便找个 ...

定压，频率高端何来的欠压运行？200HZ 50Vrms的信号跟5000HZ，50Vrms的信号幅度不同？
这两种信号分别加在同一音频变压器上，不同的是硅钢片的磁密，后者只有前者的1/25，硅钢片内的涡损只有前者的1/625, 然铁损不光只看涡损，还有磁滞损耗，剩余损耗等，所以差别也就没这么大，但总的来说，驱动幅度一致的情况下，铁损随频率增加而降低，这是不争的事实。

马达允许允许欠压运行，这要看情况，有的马达要求恒速恒扭矩，那供电电压和频率就得固定。有的马达需要恒流矩调速，那就得恒流调频，不能一概而论。

前人的经验？作者是那一位？著书立说，在那里？温升数据贴出来看一下

PowerAnts

三相变频电机也就比普通三相电机贵10%，铁芯不也是硅钢片做的？驱动波形可不是正弦波，而是受正弦调制的矩形波（SPWM)，这么干的目的，就是省掉三个滤波电感