專利名稱：一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路 及永磁無(wú)刷直流電機(jī)。
背景技術(shù)：
[0002]無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，多數(shù)是直接逆變驅(qū)動(dòng)方式；或者一個(gè)兩電平降壓式變換 調(diào)壓電路和一個(gè)三相全橋逆變電路組成。這些方式存在諸多問題[0003]直接逆變驅(qū)動(dòng)方式是將直流逆變成交流直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，逆變過(guò)程中調(diào)節(jié)脈沖寬 度實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。但電機(jī)電樞兩端所加電壓比較高，導(dǎo)致沖擊電流大、干擾大；高頻諧波引起的 渦流損耗大?？刂扑璧碾妷骸㈦娏?、速度、位置等信號(hào)檢測(cè)困難；對(duì)于無(wú)鐵芯電機(jī)，由于電 樞電感很小，這種影響更為明顯；對(duì)于輸入端直流電壓高的情況，這種控制、驅(qū)動(dòng)方式幾乎 不能滿足要求。[0004]兩電平降壓式變換調(diào)壓電路加三相逆變電路的方式，比上述方法優(yōu)越。但也存在 問題，不適合高壓場(chǎng)所、不適合大功率場(chǎng)所；對(duì)器件要求高，干擾也大。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型提供一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路起動(dòng)無(wú)沖擊、調(diào)速 平滑、調(diào)速范圍大；干擾小、對(duì)信號(hào)檢測(cè)影響小，高頻諧波引起的渦流損耗很小。[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案[0007]—種永磁無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，其包括三電平降壓式變換電路、六管全橋逆 變電路和能耗制動(dòng)電路，所述三電平降壓式變換電路的兩個(gè)輸出端分別連接所述六管全橋 逆變電路的兩個(gè)輸入端，所述能耗制動(dòng)電路連接在三電平降壓式變換電路的兩個(gè)輸出端之 間。[0008]優(yōu)選地，所述三電平降壓式變換電路包括第一電容El的正極連接第一 MOS管Ql 的漏極，第一 MOS管Ql的源極同時(shí)連接二極管Dl的陰極和第一電感LBl的一端,第一電感 LBl的另一端接第三電容E3的正極，第一二極管Dl的陽(yáng)極連接第二二極管D2的陰極，第 一二極管Dl的陽(yáng)極同時(shí)連接第一電容El的負(fù)極和第二電容E2的正極；第二電容E2的負(fù) 極連接第二 MOS管Q2的源極，第二 MOS管Q2的漏極同時(shí)連接第二二極管D2的陽(yáng)極和第二 電感LB2的一端，第二電感LB2的另一端連接第三電容E3的負(fù)極，第二二極管D2的陰極同 時(shí)連接第一二極管Dl的陽(yáng)極、第一電容El的負(fù)極和第二電容E2的正極。[0009]優(yōu)選地，所述能耗制動(dòng)電路包括電阻Rl的一端連接第一電感LBl的一端，電阻 Rl的另一端連接第三絕緣柵雙極型晶體管Q3的漏極，第三絕緣柵雙極型晶體體管Q3的源 極連接第二電感LB2的一端。[0010]優(yōu)選地，所述逆變電路包括第四絕緣柵雙極型晶體管Q4的漏極連接第一電感 LBl的一端，第四絕緣柵雙極型晶體管Q4的源極連接第五絕緣柵雙極型晶體管Q5的漏極， 所述第五絕緣柵雙極型晶體管Q5的漏極連接第二電感LB2的一端，第四絕緣柵雙極型晶體管Q4的源極與第五絕緣柵雙極型晶體管Q5的漏極之間具有連接直流電機(jī)的A相輸入的U占.[0011]第六絕緣柵雙極型晶體管Q6的漏極連接第一電感LBl的一端，第六絕緣柵雙極型 晶體管Q6的源極連接第七絕緣柵雙極型晶體管Q7的漏極，所述第七絕緣柵雙極型晶體管 Q7的漏極連接第二電感LB2的一端，第六絕緣柵雙極型晶體管Q6的源極與第七絕緣柵雙極 型晶體管Q7的漏極之間具有連接直流電機(jī)的B相輸入的V點(diǎn)；[0012]第八絕緣柵雙極型晶體管Q8的漏極連接第一電感LBl的一端，第八絕緣柵雙極型 晶體管Q8的源極連接第九絕緣柵雙極型晶體管Q9的漏極，所述第九絕緣柵雙極型晶體管 Q9的漏極連接第二電感LB2的一端，第八絕緣柵雙極型晶體管Q8的源極與第九絕緣柵雙極 型晶體管Q9的漏極之間具有連接直流電機(jī)的C相輸入的W點(diǎn)。[0013]本實(shí)用新型還提供一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)，包括上述技術(shù)方案任意所述的永磁無(wú) 刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。[0014]通過(guò)實(shí)施以上技術(shù)方案，具有以下技術(shù)效果本實(shí)用新型提供的永磁無(wú)刷直流其 驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)三電平降壓式變換調(diào)壓電路與全橋三相逆變電路相結(jié)合、外加改變控制方 式組成高性能、高可靠適合中大功率的永磁無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，起動(dòng)無(wú)沖擊、調(diào)速平 滑、調(diào)速范圍大；干擾小、對(duì)信號(hào)檢測(cè)影響小，高頻諧波引起的渦流損耗很?。挥欣诘退?大轉(zhuǎn)矩控制、有利于高低壓供電場(chǎng)所應(yīng)用；有利于降低高頻諧波、降低損耗、提高效率；有 利于降低電機(jī)噪聲、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；對(duì)于需要緊急停車的應(yīng)用，增加能耗制動(dòng)電路。實(shí)用、可靠、 效率高、適合全數(shù)字控制、適用于中大功率、適合高低電壓、適用于有位置傳感器、無(wú)位置傳 感器永磁無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、控制。也適合于直流伺服系統(tǒng)。


[0015]圖1為本實(shí)用新型提供的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)原理圖；[0016]圖2為本實(shí)用新型提供的驅(qū)動(dòng)電路的三電平降壓式變換電路的結(jié)構(gòu)原理圖；[0017]圖3為本實(shí)用新型提供的驅(qū)動(dòng)電路的六管全橋逆變電路的結(jié)構(gòu)原理圖；[0018]圖4為本實(shí)用新型提供的驅(qū)動(dòng)電路的能耗制動(dòng)電路結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
[0019]為了更好的理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型提供 的實(shí)施例。[0020]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，如圖1所示，包括三 電平降壓式變換電路、六管全橋逆變電路和能耗制動(dòng)電路，所述三電平降壓式變換電路的 兩個(gè)輸出端分別連接所述六管全橋逆變電路的兩個(gè)輸入端，所述能耗制動(dòng)電路連接在三電 平降壓式變換電路的兩個(gè)輸出端之間。該三電平降壓式變換電路的正、負(fù)極輸入端(DC+、 DC—)分別接入直流電的正極和直流電的負(fù)極，該三電平降壓式變換電路的兩個(gè)輸出端與 六管全橋逆變電路的兩個(gè)輸出端以及能耗制動(dòng)電路的兩個(gè)輸出端連接公共的正、負(fù)極輸出 端(BUS+、BUS—)。[0021]在上述實(shí)施例中，更為具體的，如圖2所示，所述三電平降壓式變換電路包括第 一電容El的正極連接第一 MOS管Ql的漏極(即正極輸入端DC+)，第一 MOS管Ql的源極同時(shí)連接二極管Dl的陰極和第一電感LBl的一端，第一電感LBl的另一端接第三電容E3 的正極(即正極輸出端BUS+)，第一二極管Dl的陽(yáng)極連接第二二極管D2的陰極，第一二極管Dl的陽(yáng)極同時(shí)連接第一電容El的負(fù)極和第二電容E2的正極；第二電容E2的負(fù)極連接第二 MOS管Q2的源極(即負(fù)極輸入端DC— )，第二三極管Q2的漏極同時(shí)連接第二二極管 D2的陽(yáng)極和第二電感LB2的一端，第二電感LB2的另一端連接第三電容E3的負(fù)極(B卩負(fù)極輸出端BUS— )，第二二極管D2的陰極同時(shí)連接第一二極管Dl的陽(yáng)極、第一電容El的負(fù)極和第二電容E2的正極。其中第一電容E1、第一 MOS管Ql、二極管D1、第一電感LBl、 第三電容E3組成一個(gè)完整的兩電平降壓式變換路；第三電容E3、第二電感LB2、第二二極管D2、第二 MOS管Q2和第二電容E2組成另一個(gè)完整的兩電平降壓式變換路；占空比小于 50%時(shí)，兩個(gè)兩電平降壓式變換路交替工作。占空比大于50%時(shí)，兩個(gè)兩電平降壓式變換路交替有重疊工作，輸出電壓可以從零到輸入電壓的范圍內(nèi)調(diào)整。配合調(diào)速需要、轉(zhuǎn)矩控制需要、低速大轉(zhuǎn)矩需要、堵轉(zhuǎn)需要由數(shù)字處理器控制，即電流、速度雙環(huán)控制。[0022]在上述各實(shí)施例中，更為具體的，如圖3所示，所述能耗制動(dòng)電路包括電阻Rl的一端連接第一電感LBl的一端(B卩正極輸出端BUS+)，電阻Rl的另一端連接第三絕緣柵雙極型晶體管Q3的漏極，第三絕緣柵雙極型晶體管Q3的源極連接第二電感LB2的一端(即 負(fù)極輸出端BUS— )。需要緊急制動(dòng)時(shí)消耗電機(jī)發(fā)出的電能，防止正、負(fù)極之間電壓升高而威脅第三電容E3。[0023]在上述各實(shí)施例中，更為具體的，如圖4所示，所述逆變電路包括第四絕緣柵雙極型晶體管Q4的漏極連接第一電感LBl的一端(即正極輸出端BUS+)，第四絕緣柵雙極型晶體管Q4的源極連接第五絕緣柵雙極型晶體管Q5的漏極，所述第五絕緣柵雙極型晶體管 Q5的漏極連接第二電感LB2的一端(即負(fù)極輸出端BUS— )，第四絕緣柵雙極型晶體管Q4 的源極與第五絕緣柵雙極型晶體管Q5的漏極之間具有連接直流電機(jī)的A相輸入的U點(diǎn)；[0024]第六絕緣柵雙極型晶體管Q6的漏極連接第一電感LBl的一端(S卩正極輸出端 BUS+)，第六絕緣柵雙極型晶體管Q6的源極連接第七絕緣柵雙極型晶體管Q7的漏極，所述第七絕緣柵雙極型晶體管Q7的漏極連接第二電感LB2的一端(S卩負(fù)極輸出端BUS—)，第六絕緣柵 雙極型晶體管Q6的源極與第七絕緣柵雙極型晶體管Q7的漏極之間具有連接直流電機(jī)的B相輸入的V點(diǎn)；[0025]第八絕緣柵雙極型晶體管Q8的漏極連接第一電感LBl的一端(S卩正極輸出端 BUS+)，第八絕緣柵雙極型晶體管Q8的源極連接第九絕緣柵雙極型晶體管Q9的漏極，所述第九絕緣柵雙極型晶體管Q9的漏極連接第二電感LB2的一端(S卩負(fù)極輸出端BUS—)，第八絕緣柵雙極型晶體管Q8的源極與第九絕緣柵雙極型晶體管Q9的漏極之間具有連接直流電機(jī)的C相輸入的W點(diǎn)。[0026]通過(guò)上述第四絕緣柵雙極型晶體管Q4至第九絕緣柵雙極型晶體管Q9共六個(gè)絕緣柵雙極型晶體管在控制電路的控制下完成三相逆變、換向、驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。具體的，第四絕緣柵雙極型晶體管Q4至第九絕緣柵雙極型晶體管Q9組成全橋逆變電路。根據(jù)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、控制需要完成逆變、換向、驅(qū)動(dòng)功能。該驅(qū)動(dòng)電路不需要脈寬調(diào)制，只需要根據(jù)換向檢測(cè)結(jié)果變頻，改變功率管導(dǎo)通順序，完成電機(jī)驅(qū)動(dòng)。即根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變第四絕緣柵雙極型晶體管Q4至第九絕緣柵雙極型晶體管Q9的導(dǎo)通、關(guān)斷的時(shí)刻與時(shí)間，即頻率可變。[0027]正極輸出端BUS+與負(fù)極輸出端BUS—之間連接有第四電容CFl。[0028]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)，包括上述任意實(shí)施例所述的永磁 無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。[0029]以上對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了詳細(xì) 介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用 范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括三電平降壓式變換電路、六管全橋逆變電路和能耗制動(dòng)電路，所述三電平降壓式變換電路的兩個(gè)輸出端分別連接所述六管全橋逆變電路的兩個(gè)輸入端，所述能耗制動(dòng)電路連接在三電平降壓式變換電路的兩個(gè)輸出端之間。
2.如權(quán)利要求1所述永磁無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述三電平降壓式變換電路包括第一電容El的正極連接第一 MOS管Ql的漏極，第一 MOS管Ql的源極同時(shí)連接二極管Dl的陰極和第一電感LBl的一端，第一電感LBl的另一端接第三電容E3的正極，第一二極管Dl的陽(yáng)極連接第二二極管D2的陰極，第一二極管Dl的陽(yáng)極同時(shí)連接第一電容El的負(fù)極和第二電容E2的正極；第二電容E2的負(fù)極連接第二 MOS管Q2的源極，第二MOS管Q2的漏極同時(shí)連接第二二極管D2的陽(yáng)極和第二電感LB2的一端，第二電感LB2的另一端連接第三電容E3的負(fù)極，第二二極管D2的陰極同時(shí)連接第一二極管Dl的陽(yáng)極、第一電容El的負(fù)極和第二電容E2的正極。
3.如權(quán)利要求2所述永磁無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述能耗制動(dòng)電路包括電阻Rl的一端連接第一電感LBl的一端，電阻Rl的另一端連接第三絕緣柵雙極型晶體管Q3的漏極，第三絕緣柵雙極型晶體管Q3的源極連接第二電感LB2的一端。
4.如權(quán)利要求2所述永磁無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述逆變電路包括第四絕緣柵雙極型晶體管Q4的漏極連接第一電感LBl的一端，第四絕緣柵雙極型晶體管Q4的源極連接第五絕緣柵雙極型晶體管Q5的漏極，所述第五絕緣柵雙極型晶體管Q5的漏極連接第二電感LB2的一端，第四絕緣柵雙極型晶體管Q4的源極與第五絕緣柵雙極型晶體管Q5的漏極之間具有連接直流電機(jī)的A相輸入的U點(diǎn)； 第六絕緣柵雙極型晶體管Q6的漏極連接第一電感LBl的一端，第六絕緣柵雙極型晶體管Q6的源極連接第七絕緣柵雙極型晶體管Q7的漏極，所述第七絕緣柵雙極型晶體管Q7的漏極連接第二電感LB2的一端，第六絕緣柵雙極型晶體管Q6的源極與第七絕緣柵雙極型晶體管Q7的漏極之間具有連接直流電機(jī)的B相輸入的V點(diǎn)； 第八絕緣柵雙極型晶體管Q8的漏極連接第一電感LBl的一端，第八絕緣柵雙極型晶體管Q8的源極連接第九絕緣柵雙極型晶體管Q9的漏極，所述第九絕緣柵雙極型晶體管Q9的漏極連接第二電感LB2的一端，第八絕緣柵雙極型晶體管Q8的源極與第九絕緣柵雙極型晶體管Q9的漏極之間具有連接直流電機(jī)的C相輸入的W點(diǎn)。
5.一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-3任意所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路，其包括三電平降壓式變換電路、六管全橋逆變電路和能耗制動(dòng)電路，所述三電平降壓式變換電路的兩個(gè)輸出端分別連接所述六管全橋逆變電路的兩個(gè)輸入端，所述能耗制動(dòng)電路連接在三電平降壓式變換電路的兩個(gè)輸出端之間。該驅(qū)動(dòng)電路起動(dòng)無(wú)沖擊、調(diào)速平滑、調(diào)速范圍大；干擾小、對(duì)信號(hào)檢測(cè)影響小。
文檔編號(hào)H02P27/06GK202841033SQ20122050067
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者劉雙鋒 申請(qǐng)人:深圳市瀚美特科技有限公司