[發明專利]一種準諧振電機驅動拓撲電路

在審

• 申請號: 202010345141.2
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111614253A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 韋鯤;張建政
• 申請（專利權）人: 馳驅電氣（嘉興）有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02P27/08
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 姜杉

本發明提供了一種準諧振電機驅動拓撲電路，其特征在于：包括主開關、輔助開關、主開關并聯二極管、第一二極管、第二二極管、電感、電容、逆變器和電源；電源為直流電源；電源與主開關并聯二極管、主開關、輔助開關相交于點a；主開關并聯二極管內并有續流二極管；主開關、主開關并聯二極管與第二二極管相交于點b；電容與逆變器相交于點c；點c連接點b；第二二極管連接電感；電感、輔助開關與第一二極管相交于點d；第一二極管與電源相交于點e；電容與逆變器相交于點f；點f連接點e。本發明的有益效果是：平衡了系統體積尺寸和諧振功能的實現，具有高功率密度、較低的發熱量和低EMI水平。

技術領域

本發明涉及軟開關，特別涉及一種準諧振電機驅動拓撲電路。

背景技術

目前最常用的電機驅動主電路拓撲結構為三相橋式逆變電路，該逆變電路依靠功率開關的高頻PWM動作實現對電機的驅動控制。功率開關的開、關動作是在各自的柵極驅動脈沖的作用下實現的，開通或者關斷的瞬間，加在開關兩端的電壓或者流過開關的電流均不為零，是強制開或者關的，這種開關被稱為“硬”開關。這種“硬”開通或“硬”關斷，會引起很高的開關損耗，使開關模塊發熱量增加，從而增加了對系統散熱的要求；另外，“硬”開關會引起電路系統極高的dv/dt或者di/dt，從而產生較高的EMI。以上缺點，使得這種電路拓撲實現的驅動系統要取得較高的功率密度是很有難度的。

隨著技術和生產發展要求提高，電機驅動器需要高功率密度，較小體積尺寸，以便于更容易集成安裝到特殊的使用空間或者場合。“軟”開關技術應運而生，利用“軟”開關技術，理論上可以降低功耗，從而提升驅動器的功率密度，減小系統尺寸，并且降低EMI。但是要實現“軟”開關技術，一般需要在原有電路結構上增加額外元器件使得電路處于諧振狀態，諧振單元的增加使得系統成本和復雜性提高，有些解決方案甚至顧此失彼，即“軟”開關是實現了，但額外增加的部分造成系統復雜度，或者成本，或者體積等甚至超過了原有逆變器本身，缺點極其突出。

如下所示例專利就實現了軟開關技術，并對其優缺點做初步分析。

如發明專利申請號為CN 106533224A的專利，其遞交了一種具有諧振直流環節軟開關逆變器及其調制方法。該專利中的拓撲結構實現了逆變橋臂上的功率開關的ZVS(零電壓)開關。該專利聲稱的優點是，消除了輔助諧振電感的電流反向過程，從而緩解了電感的磁飽和問題；通過特殊改進的SPWM調制方法降低諧振電路的動作頻率，降低了諧振電路的導通損耗。

但是，該專利提出的拓撲結構也有其缺點，一是采用的諧振元器件數量較多，功率開關3只，功率電感2只，功率二極管4只，諧振電容3只，另外還需要在6只逆變器的功率開關管上并聯電容以輔助諧振，較多的諧振元件及電路結構，不僅大大增加系統成本和復雜性，而且使得控制復雜度和調試難度增加；二是系統需要配合特殊的SPWM調制方法進行控制，否則其控制效果優勢就大大降低，這一調制方法不具備通用性；三是對于目前廣泛應用的高性能電機控制SVPWM方法不一定適用，即使能夠采用，因為其與該發明提出的特殊的SPWM方法不同，就無法發揮該發明的優勢。

另一發明，申請公布號為，CN106787903A，提出了一種用于無刷直流電機驅動的諧振極軟開關逆變電路。該發明提出的諧振電路方案聲稱的優點在于消除了傳統諧振電路中串聯在直流母線上的功率開關，從而消除了這部分的通態損耗，以提高系統效率；另外，該發明聲稱采用的諧振電路比之傳統的諧振電路諧振元件要少，從而降低電路成本和復雜性，并減小逆變器整體體積尺寸。