[發明專利]一種超聲驅動單元零電壓-零電流軟開關式驅動方法

在審

• 申請號: 202010329028.5
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111464062A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 史維佳;亓雪;趙勃;譚久彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種超聲電機零電壓?零電流軟開關式驅動方法，涉及兩相致動器的驅動技術領域。本發明是解決了傳統超聲電機驅動電路中損耗高、發熱量大等問題。所提出的方法通過優化設計匹配電感感值大小、緩沖電容容值大小、死區時間數值和延遲時間數值，實現了串聯電感與緩沖電容器間的諧振，進而使功率管可實現零電壓和零電流開關。本發明兩相偽全橋逆變的兩個信號輸入端連接電網，兩相偽全橋逆變電路的兩個信號輸出端分別連接匹配電路的兩個信號輸入端，匹配電路的輸出端分別用于連接兩相超聲電機。

技術領域

本發明涉及兩相致動器的驅動技術，更具體地說，涉及用于控制兩相超聲電機的具有軟開關能力的逆變電路及控制方法；本發明的方案特別適用于對兩相超聲電機驅動電路的優化設計中。

背景技術

現有超聲波電機的驅動技術通常取決于逆變器，隨著超聲電機的出現及范圍應用的擴大，現有驅動技術中所存在的問題在超聲電機系統中的應用日益突出。

兩相超聲電機是一種新型的兩相致動器，與傳統的兩相電磁電機相比，超聲波電機在高位移靈敏度，精確的定位精度和輸入電源切斷時的高靜止扭矩等方面具有很多優點，因此，超聲電機在許多工業應用中被認為是傳統電磁電機的優越替代品，特別是在精確定位應用中。然而，為了使超聲電機得以正常工作，超聲電機所需的電壓頻率通常較高，一般在20kHz以上，遠遠高于電磁電機的正常工作頻率，如此高的工作頻率對變頻器的設計提出了挑戰。超聲電機廣泛使用的逆變器包括全橋和推挽逆變器。在相同設計規格下，推挽逆變器的總線電壓要比全橋逆變器的母線電壓高出數倍，因此產生損耗，導致驅動器的能量傳輸效率受限。變壓器引入的損耗大于全橋逆變器中額外開關管所引入的損耗。

綜上所述，較高的開關損耗制約著超聲電機驅動電路性能的提升，進而在一定程度上限制了超聲電機系統的應用。

發明內容

本發明是為了解決傳統逆變拓撲結構所設計出的超聲電機驅動電路的損耗高、體積大、效率低等問題。一種超聲電機零電壓-零電流軟開關式驅動方法，其特征在于，由具有軟開關能力的兩相偽全橋逆變電路(101)、匹配電路(102)、特定的匹配電感、緩沖電容、死區時間和延遲時間計算方法組成。

具有軟開關能力的兩相偽全橋逆變電路，其特征在于，其特征在于，具有軟開關能力的兩相偽全橋逆變電路(101)由六個功率開關管所組成，包括一號MOS管(Q₁)、二號MOS管(Q₂)、三號MOS管(Q₃)、四號MOS管(Q₄)、五號MOS管(Q₅)、六號MOS管(Q₆)、一號緩沖電容(C_Q2)、二號緩沖電容(C_Q4)、一號變壓器(T_A)和二號變壓器(T_B)，

一號MOS管(Q₁)的漏極、三號MOS管(Q₃)的漏極和五號MOS管(Q₅)的漏極相連，與兩相偽全橋逆變電路(101)的直流母線正極相連，

二號MOS管(Q₂)的源極、四號MOS管(Q₄)的源極、六號MOS管(Q₆)的源極、一號緩沖電容(C_Q2)的一端和二號緩沖電容(C_Q4)的一端相連，與兩相偽全橋逆變電路(101)的直流母線負極相連，

一號MOS管(Q₁)的源極、二號MOS管(Q₂)的漏極、一號緩沖電容(C_Q2)的另一端和一號變壓器(T_A)初級繞組的一端相連，一號變壓器(T_A)次級繞組與此端為同名端的一端作為兩相偽全橋逆變電路(101)的第一電壓輸出端，