[發明專利]一種基于斬波技術的無刷直流電機調速電路

有效

• 申請號: 201710723830.0
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107612434B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 崔臣君;李建冬
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: H02P6/10
• 分類號: H02P6/10;H02P6/20
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龔頤雯;張春

本發明涉及一種基于斬波技術的無刷直流電機調速電路，包括：輸入濾波器、單相斬波電路、斬波濾波電路、單相整流電路、緩沖與泄放回路、三相逆變橋、DSP控制器、隔離信號調理電路和驅動電路；本發明采用DSP控制器作為主控芯片，無需復雜的軟件算法，采用單相斬波電路對無刷直流電機電壓進行調制，無需過大的電感，降低電機轉矩脈動，啟動過程中采用交流斬波和三相逆變橋兩級電路進行降壓，降低電機啟動電流，提高電機啟動可靠性，出現異常，可輸出保護信號保護控制單路和電機。

技術領域

本發明涉及控制電路技術領域，尤其涉及一種基于斬波技術的無刷直流電機調速電路。

背景技術

無刷直流電機具有結構簡單、體積小、功率密度高、效率高等優點，在國防、航天、航空、汽車、家電等國民經濟的各個領域得到廣泛應用。隨著永磁材料的出現以及電子元器件的快速發展，永磁無刷直流電機應用更加廣泛，小體積、高可靠的無刷直流電機控制電路成為無刷直流電機發展的關鍵技術之一。

目前無刷直流電機調速控制電路主要分別兩類方式，第一類是不控整流電路和三相逆變橋電路相組合的方式，采用直接調制三相逆變橋橋臂的方式進行電機控制，這種方式的優點是控制電路結構簡單，控制方便，控制算法簡單，缺點是由于直接調制三相逆變橋橋臂帶來的電機轉矩脈動增大，功率管發熱嚴重，對于電樞電阻和電感都比較小的高速電機，啟動可靠性降低；第二類是采用不控整流電路或者可控整流電路、直流斬波器電路和三相逆變橋電路相組合的方式，優點是啟動電流小，降低了電機轉矩脈動，三相逆變橋無需調制，降低了開關損耗，缺點是采用直流斬波器使得母線電流處于斷續狀態，降低電機功率因數，且對于大功率電機，直流斬波電路成本高、體積較大。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種基于斬波技術的無刷直流電機調速電路，用以解決無刷直流電機調速控制電路轉矩脈動高、體積大、可靠性低的技術問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

在基于本發明的一個實施例中，提供了一種基于斬波技術的無刷直流電機調速電路，包括：輸入濾波器、單相斬波電路、斬波濾波電路、單相整流電路、緩沖與泄放回路、三相逆變橋、DSP控制器、隔離信號調理電路和驅動電路；其中單相交流電信號經輸入濾波器濾波后連接到單相斬波電路的輸入端，單相斬波電路輸出電壓信號經斬波濾波電路濾波后連接到單相整流電路的輸入端，單相整流電路輸出直流電壓Ud連接到緩沖與泄放回路的輸入端，緩沖與泄放回路輸出直流電壓Ud1連接到三相逆變橋的輸入端，三相逆變橋輸出交流電壓連接至無刷直流電機，隔離信號調理采集三相逆變橋輸出電壓信號和電流信號，無刷直流電機輸出位置信號輸入DSP控制器的捕獲接口，隔離信號調理電路輸出電壓和電流信號連接到DSP控制器的AD接口，DSP控制器PWM接口輸出PWM信號和保護信號連接到驅動電路的輸入端，驅動電路輸出驅動信號S1、S2連接到單相斬波電路的控制端，驅動電路輸出驅動信號S9連接到緩沖與泄放回路的控制端，驅動電路輸出驅動信號S3-S8連接到三相逆變橋的控制端。

在基于本發明電路的另一個實施例中，輸入濾波電路包括：電感L1、電容C1；單相交流電的一個輸出端與電感L1一端連接，L1的另一端與電容C1的一端連接，連接點為輸入濾波電路的第一輸出端，C1的另一端與單相交流電的另一個輸出端連接，連接點為輸入濾波電路的第二輸出端，輸入濾波電路的第一輸出端和第二輸出端之間輸出電壓信號UU1。

在基于本發明電路的另一個實施例中，單相斬波電路包括：功率管VT1、VT2，VT1內部包括反并聯二極管D1，功率管VT2內部包括反并聯二極管D2；功率管VT1的漏極與C1的一端連接，功率管VT1的源極與功率管VT2的源極連接，功率管VT1的柵極作為控制端與驅動信號S1連接，功率管VT2的柵極作為控制端與驅動信號S2連接，功率管VT2的漏極為單相斬波電路的輸出端。