[發(fā)明專利]一種三相電機驅(qū)動電路

在審

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• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106911276A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 劉振韜
• 申請（專利權(quán)）人: 劉振韜
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 深圳市惠邦知識產(chǎn)權(quán)代理事務所44271
• 代理人: 滿群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三相電機，具體涉及一種三相電機驅(qū)動電路。

背景技術(shù)

中國實用新型“一種多相交流電機結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動電路”，專利號201620230492.8，公開了定子線圈單元由二組以上的由各自全橋逆變器驅(qū)動的相互隔斷不電連接的定子線圈組成的結(jié)構(gòu)，這種多相交流電機結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動電路，啟動和調(diào)速均無需額外電路，且噪音低，功耗小。但是由于正弦波值區(qū)間為[-1,1],所以需要有正反方向的驅(qū)動信號到定子線圈，因此它只能由全橋逆變器驅(qū)動，這大大增加了交流電機的成本。

另一方面，傳統(tǒng)的三相直流電機其相線圈繞組一般采用星型接法，三個相線圈繞組具有公共端點,這樣每組線圈不獨立，相互牽制，采用半橋逆變器驅(qū)動線圈時，驅(qū)動電流信號流入一組線圈，從另兩組線圈中的任一組流出，這種情況下，逆變器輸出的只能是類似正弦的電壓或電流，而這種電壓或電流用來驅(qū)動的直流無刷馬達會導致多的功耗和可聽見的噪音。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，如何提供一種三相電機驅(qū)動電路，啟動電路結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速方便且成本低。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題這樣解決，構(gòu)建一種三相電機驅(qū)動電路，包括定子線圈單元及其驅(qū)動模塊，其特征在于，所述驅(qū)動模塊包括定子線圈控制模塊、半橋逆變器單元和用于檢測定子線圈單元電流的電流檢測單元；所述半橋逆變器單元由三個半橋逆變器組成，所述電流檢測單元由三個電流檢測子單元組成，所述定子線圈單元由三個由各自半橋逆變器驅(qū)動的相互電隔斷的定子線圈組成，所述半橋逆變器、電流檢測子單元與所述定子線圈一一對應。

按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，所述定子線圈控制模塊是FPGA(Field－Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)或其他具有類似功能的芯片(IC)。

按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，所述定子線圈控制模塊包括用于根據(jù)定子線圈電流檢測結(jié)果獲取當前旋轉(zhuǎn)坐標系的位置矢量夾角θ的反饋回路單元和與該反饋回路電連接的將旋轉(zhuǎn)坐標系的位置矢量夾角θ調(diào)制成由半橋逆變器輸出的PWM信號的數(shù)字驅(qū)動單元。

按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，旋轉(zhuǎn)坐標系的位置矢量夾角θ是指定子轉(zhuǎn)子經(jīng)過克拉克變換和派克變換后的旋轉(zhuǎn)坐標系的位置矢量夾角，取值范圍是0-360度。

按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，該三相電機驅(qū)動電路還包括與所述定子線圈控制模塊電連接的電機控制器。

按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，所述三相電機是交流電機或直流電機。

本發(fā)明提供的三相電機驅(qū)動電路，突破常規(guī)定子線圈星型或三角形接法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢：

1、啟動和調(diào)速均無需額外電路，噪音低，功耗小；

2、算法簡單，實現(xiàn)所有的繞組全部用平滑的純正弦波來驅(qū)動；

3、每個繞組使用半橋逆變器，大大降低了產(chǎn)品成本。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步對本發(fā)明進行詳細說明。

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的三相電機結(jié)構(gòu)中的獨立定子線圈連接方式示意圖；

圖2是與圖1所示三相電機結(jié)構(gòu)對應的驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中任一相的半橋逆變器驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是傳統(tǒng)三相電機結(jié)構(gòu)對應的驅(qū)動原理方框示意圖；

圖5是磁場定向坐標轉(zhuǎn)換原理示意圖；

圖6是傳統(tǒng)三相電機結(jié)構(gòu)對應磁場定向坐標轉(zhuǎn)換后的驅(qū)動信號示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明優(yōu)選實施例的三相電機，電機定子結(jié)構(gòu)如圖1，配置了三組沒有公共端點的獨立的定子線圈，互不干擾，轉(zhuǎn)子和普通三相電機無異。

定子部分驅(qū)動系統(tǒng)框圖如圖2，半橋逆變器單元使用三個半橋逆變器驅(qū)動三相電機，某一相的半橋逆變器驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)圖如圖3。

按照這種結(jié)構(gòu)設計的電機，可以實現(xiàn)定子線圈單元中所有的定子線圈都用平滑的純正弦波來驅(qū)動，使電機的定子線圈具有最小電力諧波，達到最大的驅(qū)動效率。另外，該電機使用了一個功能強大的高速FPGA同時驅(qū)動三個半橋逆變器。FPGA由電機控制器控制，F(xiàn)PGA內(nèi)部包括數(shù)字驅(qū)動單元和反饋回路單元，反饋回路單元的輸入為每組定子線圈的電流信號，按正弦波算法計算后能夠得到給每組定子線圈半橋逆變的驅(qū)動信號。

優(yōu)選實施例中的某一相半橋逆變器，結(jié)構(gòu)如圖3所示，通過兩個場效應管Q1，Q2，的柵極驅(qū)動，輸出電機驅(qū)動信號提供給接在端子J5上的對應定子線圈。為了達到最好的開關(guān)效率，所有的逆變器都以柵極信號驅(qū)動，單級模式運行。