CN110445407A - 一种用于启动发电一体机的整流电路 - Google Patents

一种用于启动发电一体机的整流电路 Download PDF

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Abstract

一种用于启动发电一体机的整流电路，包括电压检测模块、选择及控制信号产生模块、逻辑判断模块、驱动模块和整流桥，电压检测模块的输入端连接UVW三相输入电压，其输出端输出UVW三相输入电压分别经过分压之后的两两比较结果；选择及控制信号产生模块用于产生模式选择信号和控制整流桥中六个功率开关管的六路控制信号；逻辑判断模块在电动模式下输出选择及控制信号产生模块发出的六路控制命令，在发电模式下，进行逻辑处理输出整流控制信号；驱动模块用于将逻辑判断模块产生的驱动信号转换为控制整流桥中六个功率开关管的栅控信号；整流桥在发电模式下为整流器，在电动模式下为逆变器。本发明将整流控制和电动控制整合一体，电路简单，节约资源。

Description

一种用于启动发电一体机的整流电路
技术领域
本发明属于电力电子领域，涉及一种用于启动发电一体机的整流电路。
背景技术
随着科学技术的不断发展和自然资源的不断减少，节能环保越来越受到人们的重视。启动发电一体机用一个电机代替发动机上传统的启动机和发电机，在起步阶段为启动机，驱使发动机运转，减少发动机的怠慢损耗和污染，当正常运行时，又可起发电机作用，对电机电源进行充电，回收能源，故启动发电一体机将具有很大的应用市场。
传统的启动发电一体机都是将启动电路和整流电路分开，造成电路复杂以及硬件资源的浪费。同时传统的整流电路一般应用二极管整流桥发电，由于二极管的导通压降较高，造成二级管发电效率较低。
发明内容
针对传统启动发电一体机中将启动电路和整流电路分开导致电流复杂和资源浪费的问题，本发明提出一种用于启动发电一体机的整流电路，采用组合逻辑对相电压进行判断，从而实现同步整流，电路简单易实现；整流电路与启动控制整合一体，节约硬件资源；另外采用MOS管(metal oxide semiconductor，金属-氧化物-半导体)做整流桥，由于MOS管导通压降低，导通电阻小，用其替代二极管可大大减小损耗，提高发电效率。
本发明的技术方案为：
一种用于启动发电一体机的整流电路，包括电压检测模块、选择及控制信号产生模块、逻辑判断模块、驱动模块和整流桥，
所述电压检测模块的输入端连接UVW三相输入电压，其输出端输出所述UVW三相输入电压分别经过分压之后的两两比较结果，分别为UV相比较信号、VW相比较信号、WU相比较信号；
所述选择及控制信号产生模块用于产生模式选择信号和六路控制信号，当所述模式选择信号为高电平时，所述启动发电一体机处于启动模式，当所述模式选择信号为低电平时，所述启动发电一体机处于发电模式；所述六路控制信号用于控制所述整流桥中六个功率开关管，分别为U相第一控制信号、U相第二控制信号、V相第一控制信号、V相第二控制信号、W相第一控制信号、W相第二控制信号；
所述逻辑判断模块包括第一缓存器、第二缓存器、第三缓存器、第四缓存器、第五缓存器、第六缓存器、第七缓存器、第八缓存器、第九缓存器、第十缓存器、第十一缓存器、第十二缓存器、第十三缓存器、第十四缓存器、第十五缓存器、第十六缓存器、第一数据选择器、第二数据选择器、第三数据选择器、第四数据选择器、第五数据选择器和第六数据选择器，其中第一数据选择器至第六数据选择器用于实现的逻辑功能，O为数据选择器的输出信号，I0至I3为数据选择器的第一至第四输入信号；
第一缓存器的输入端连接所述W相第二控制信号，其输出端连接第一数据选择器的第四输入端；
第二缓存器的输入端连接所述WU相比较信号，其输出端连接第一数据选择器的第三输入端、第二数据选择器的第二输入端、第五数据选择器的第二输入端和第六数据选择器的第三输入端；
第三缓存器的输入端连接所述VW相比较信号，其输出端连接第一数据选择器的第二输入端、第二数据选择器的第三输入端、第三数据选择器的第三输入端和第四数据选择器的第二输入端；
第四缓存器的输入端连接所述W相第一控制信号，其输出端连接第二数据选择器的第四输入端；
第五缓存器的输入端连接所述V相第二控制信号，其输出端连接第三数据选择器的第四输入端；
第六缓存器的输入端连接所述UV相比较信号；其输出端连接第三数据选择器的第二输入端、第四数据选择器的第三输入端、第五数据选择器的第三输入端和第六数据选择器的第二输入端；
第七缓存器的输入端连接所述V相第一控制信号，其输出端连接第四数据选择器的第四输入端；
第八缓存器的输入端连接所述U相第二控制信号，其输出端连接第五数据选择器的第四输入端；
第九缓存器的输入端连接所述U相第一控制信号，其输出端连接第六数据选择器的第四输入端；
第十缓存器的输入端连接所述模式选择信号，其输出端连接第一数据选择器、第二数据选择器、第三数据选择器、第四数据选择器、第五数据选择器和第六数据选择器的第一输入端；
第十一缓存器至第十六缓存器的输入端分别连接第一数据选择器至第六数据选择器的输出端，其输出端分别输出W相第二驱动信号、W相第一驱动信号、V相第二驱动信号、V相第一驱动信号、U相第二驱动信号、U相第一驱动信号；
所述驱动模块用于将所述W相第二驱动信号、W相第一驱动信号、V相第二驱动信号、V相第一驱动信号、U相第二驱动信号、U相第一驱动信号进行驱动后产生W相第二栅控信号、W相第一栅控信号、V相第二栅控信号、V相第一栅控信号、U相第二栅控信号、U相第一栅控信号作为所述整流器中六个功率开关管的栅控信号；
所述整流桥的六个功率开关管分别为第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管和第六NMOS管，
第一NMOS管的栅极连接所述U相第一栅控信号，其漏极连接第三NMOS管和第五NMOS管的漏极并连接电机供电电源，其源极连接第二NMOS管的漏极并输出U相输入电压；
第二NMOS管的栅极连接所述U相第二栅控信号，其源极连接第四NMOS管和第六NMOS管的源极并连接电机电源轨的地信号；
第三NMOS管的栅极连接所述V相第一栅控信号，其源极连接第四NMOS管的漏极并产生V相输入电压；
第四NMOS管的栅极连接所述V相第二栅控信号；
第五NMOS管的栅极连接所述W相第一栅控信号，其源极连接第六NMOS管的漏极并产生W相输入电压；
第六NMOS管的栅极连接所述W相第二栅控信号。
具体的，所述第一数据选择器至第六数据选择器具有相同的结构，所述第一数据选择器包括第一反相器、第二反相器、第一与门、第二与门、第三与门和第一或门，
第一反相器的输入端作为所述第一数据选择器的第三输入端，其输出端连接第一与门的第一输入端；
第二反相器的输入端作为所述第一数据选择器的第一输入端并连接第三与门的第一输入端，其输出端连接第二与门的第一输入端；
第二与门的第二输入端作为所述第一数据选择器的第二输入端，其输出端连接第一与门的第二输入端；
第三与门的第二输入端作为所述第一数据选择器的第四输入端，其输出端连接第一或门的第一输入端；
第一或门的第二输入端连接第一与门的输出端，其输出端作为所述第一数据选择器的输出端。
具体的，所述电压检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一比较器、第二比较器和第三比较器，
第一电阻的一端连接所述U相输入电压，另一端连接第一比较器的正向输入端和第三比较器的负向输入端并通过第四电阻后接所述电机电源轨的地信号；
第二电阻的一端连接所述V相输入电压，另一端连接第一比较器的负向输入端和第二比较器的正向输入端并通过第五电阻后接所述电机电源轨的地信号；
第三电阻的一端连接所述W相输入电压，另一端连接第二比较器的负向输入端和第三比较器的正向输入端并通过第六电阻后接所述电机电源轨的地信号。
具体的，所述驱动模块包括六个驱动器，分别用于对所述W相第二驱动信号、W相第一驱动信号、V相第二驱动信号、V相第一驱动信号、U相第二驱动信号、U相第一驱动信号进行驱动，所述驱动器包括脉冲产生器、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第十一NMOS管、第十二NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第十五NMOS管、第三反相器、第四反相器、第十七缓存器、第十八缓存器和第一电容，所述驱动器的电源轨包括高压电源、高压地、低压电源和低压地；
脉冲产生器的输入端作为所述驱动器的输入端，其输出端产生所述驱动器输入信号的上升沿信号和下降沿信号；
第三反相器的输入端连接第八NMOS管的栅极和所述驱动器输入信号的上升沿信号，其输出端连接第七NMOS管的栅极；
第一PMOS管的栅极连接第二PMOS管和第八NMOS管的漏极以及第六PMOS管和第十四NMOS管的栅极，其源极连接第二PMOS管、第三PMOS管和第四PMOS管的源极并连接所述低压电源，其漏极连接第七NMOS管的漏极和第二PMOS管的栅极；
第四反相器的输入端连接第十NMOS管的栅极和所述驱动器输入信号的下降沿信号，其输出端连接第九NMOS管的栅极；
第三PMOS管的栅极连接第四PMOS管和第十NMOS管的漏极以及第五PMOS管和第十一NMOS管的栅极，其漏极连接第九NMOS管的漏极和第四PMOS管的栅极；
第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管和第十五NMOS管的源极连接所述低压地；
第五PMOS管的源极连接第六PMOS管和第九PMOS管的源极并连接所述高压电源，其漏极连接第七PMOS管的源极；
第十二NMOS管的栅极连接第八PMOS管、第十三NMOS管和第十四NMOS管的漏极以及第七PMOS管的栅极和第十七缓存器的输入端，其漏极连接第七PMOS管和第十一NMOS管的漏极以及第八PMOS管和第十三NMOS管的栅极，其源极连接第十一NMOS管、第十三NMOS管和第十四NMOS管的源极并连接所述高压地；
第六PMOS管的漏极连接第八PMOS管的源极；
第九PMOS管的栅极连接第十七缓存器的输出端，其漏极连接第十五NMOS管的漏极并作为所述驱动器的输出端；
第一电容接在所述驱动器的输出端和所述低压地之间；
第十八缓存器的输入端连接所述驱动器的输入端，其输出端连接第十五NMOS管的栅极。
本发明的工作原理和工作过程为：
选择及控制信号产生模块2产生模式选择信号GM，当模式选择信号GM为高电平1时，启动发电一体机处于启动模式，当模式选择信号GM为低电平0时，启动发电一体机处于发电模式。
逻辑判断模块3根据模式选择信号GM进行逻辑判断，当GM＝1，启动发电一体机为启动机即电动模式时，逻辑判断模块3直接输出选择及控制信号产生模块2产生的六路控制信号，经驱动模块4后控制整流器中的六个MOS管，此时整流器中的六个MOS管组成逆变器，直流电经逆变后变成三相交流电，从而驱使电机运转。当GM＝0，启动发电一体机为发电模式时，电压检测模块1对三相相电压即UVW三相输入电压进行分压比较后，输出比较信号UV、VW、WU给逻辑判断模块3，逻辑判断模块3进行组合逻辑判断，输出相应的驱动信号U_HO、U_LO、V_HO、V_LO、W_HO、W_LO，经驱动模块4后产生对应的栅控信号用于控制整流桥5整流，对电源负载进行充电。
本发明的有益效果为：本发明将整流控制电路和电动控制电路整合一体，运用简单的组合逻辑判断实现同步整流，简化了电路，使得整流桥在发电模式下为整流器，在电动模式下为逆变器，可节约硬件成本，避免资源浪费；另外利用MOS管构成整流桥，由于MOS管的导通压降低，导通电阻小，故其发电效率较传统的二极管整流桥可大大提高。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于启动发电一体机的整流电路的结构示意图。
图2为本发明提出的一种用于启动发电一体机的整流电路在实施例中的电路实现图。
图3为本发明提出的一种用于启动发电一体机的整流电路中数据选择器的一种实现电路图。
图4为本发明提出的一种用于启动发电一体机的整流电路中驱模块的一种实现电路图。
图5为本发明提出的一种用于启动发电一体机的整流电路中逻辑判断模块仿真波形示意图。
图6为本发明提出的一种用于启动发电一体机的整流电路的发电波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，详细描述本发明的技术方案：
如图1所示是本发明提出的一种用于启动发电一体机的整流电路结构示意图，包括电压检测模块1、选择及控制信号产生模块2、逻辑判断模块3、驱动模块4和整流桥5，其中电压检测模块1用于对输入的电机UVW三相电压信号U_in、V_in、W_in进行分压比较，输出UV、VW、WU比较信号，如图2所示给出了电压检测模块的一种实现形式，本实施例中电压检测模块10包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一比较器COMP1、第二比较器COMP2和第三比较器COMP3，第一电阻R1的一端连接U相输入电压U_in，另一端连接第一比较器COMP1的正向输入端和第三比较器COMP3的负向输入端并通过第四电阻R4后接电机电源轨的地信号GND；第二电阻R2的一端连接V相输入电压V_in，另一端连接第一比较器COMP1的负向输入端和第二比较器COMP2的正向输入端并通过第五电阻R5后接电机电源轨的地信号GND；第三电阻R3的一端连接W相输入电压W_in，另一端连接第二比较器COMP2的负向输入端和第三比较器COMP3的正向输入端并通过第六电阻R6后接电机电源轨的地信号GND。
选择及控制信号产生模块2用于产生模式选择信号GM和六路控制信号，当模式选择信号GM为高电平时，启动发电一体机处于启动模式，当模式选择信号GM为低电平时，启动发电一体机处于发电模式；六路控制信号用于控制整流桥中六个功率开关管，分别为U相第一控制信号U_HI、U相第二控制信号U_LI、V相第一控制信号V_HI、V相第二控制信号V_LI、W相第一控制信号W_HI、W相第二控制信号W_LI。模式选择信号GM和六路控制信号可以由单片机、DSP或者FPGA产生。
逻辑判断模块3接收来自电压检测模块1和选择及控制信号产生模块2的信号进行逻辑判断，实现电动模式下输出选择及控制信号产生模块2发出的六路控制命令；发电模式下，进行逻辑处理输出整流控制信号，逻辑判断模块输出的整流信号用于实现以下功能：当三相中最高相电压对应的半桥上管道通，其余两相下管道通的。并输出W相第二驱动信号W_LO、W相第一驱动信号W_HO、V相第二驱动信号V_LO、V相第一驱动信号V_HO、U相第二驱动信号U_LO、U相第一驱动信号U_HO。如图2所示是本发明提出的逻辑判断模块30的内部结构，包括第一缓存器IBUF1、第二缓存器IBUF2、第三缓存器IBUF3、第四缓存器IBUF4、第五缓存器IBUF5、第六缓存器IBUF6、第七缓存器IBUF7、第八缓存器IBUF8、第九缓存器IBUF9、第十缓存器IBUF10、第十一缓存器OBUF1、第十二缓存器OBUF2、第十三缓存器OBUF3、第十四缓存器OBUF4、第十五缓存器OBUF5、第十六缓存器OBUF6、第一数据选择器MUX1、第二数据选择器MUX2、第三数据选择器MUX3、第四数据选择器MUX4、第五数据选择器MUX5和第六数据选择器MUX6；第一缓存器IBUF1的输入端连接W相第二控制信号W_LI，其输出端连接第一数据选择器MUX1的第四输入端；第二缓存器IBUF2的输入端连接WU相比较信号，其输出端连接第一数据选择器MUX1的第三输入端、第二数据选择器MUX2的第二输入端、第五数据选择器MUX5的第二输入端和第六数据选择器MUX6的第三输入端；第三缓存器IBUF3的输入端连接VW相比较信号，其输出端连接第一数据选择器MUX1的第二输入端、第二数据选择器MUX2的第三输入端、第三数据选择器MUX3的第三输入端和第四数据选择器MUX4的第二输入端；第四缓存器IBUF4的输入端连接W相第一控制信号W_HI，其输出端连接第二数据选择器MUX2的第四输入端；第五缓存器IBUF5的输入端连接V相第二控制信号V_LI，其输出端连接第三数据选择器MUX3的第四输入端；第六缓存器IBUF6的输入端连接UV相比较信号；其输出端连接第三数据选择器MUX3的第二输入端、第四数据选择器MUX4的第三输入端、第五数据选择器MUX5的第三输入端和第六数据选择器MUX6的第二输入端；第七缓存器IBUF7的输入端连接V相第一控制信号V_HI，其输出端连接第四数据选择器MUX4的第四输入端；第八缓存器IBUF8的输入端连接U相第二控制信号U_LI，其输出端连接第五数据选择器MUX5的第四输入端；第九缓存器IBUF9的输入端连接U相第一控制信号U_HI，其输出端连接第六数据选择器MUX6的第四输入端；第十缓存器IBUF10的输入端连接模式选择信号GM，其输出端连接第一数据选择器MUX1、第二数据选择器MUX2、第三数据选择器MUX3、第四数据选择器MUX4、第五数据选择器MUX5和第六数据选择器MUX6的第一输入端；第十一缓存器OBUF1至第十六缓存器OBUF6的输入端分别连接第一数据选择器MUX1至第六数据选择器MUX6的输出端，其输出端分别输出W相第二驱动信号W_LO、W相第一驱动信号W_HO、V相第二驱动信号V_LO、V相第一驱动信号V_HO、U相第二驱动信号U_LO、U相第一驱动信号U_HO。
其中第一数据选择器MUX1至第六数据选择器MUX6用于实现 的逻辑功能，O为数据选择器的输出信号，I0至I3为数据选择器的第一至第四输入信号。第一数据选择器MUX1至第六数据选择器MUX6可以采用相同的结构，以第一数据选择器MUX1为例进行说明，如图3所示，本实施例中第一数据选择器MUX1包括第一反相器INV1、第二反相器INV2、第一与门AND1、第二与门AND2、第三与门AND3和第一或门OR1，第一反相器INV1的输入端作为第一数据选择器MUX1的第三输入端，其输出端连接第一与门AND1的第一输入端；第二反相器INV2的输入端作为第一数据选择器MUX1的第一输入端并连接第三与门AND3的第一输入端，其输出端连接第二与门AND2的第一输入端；第二与门AND2的第二输入端作为第一数据选择器MUX1的第二输入端，其输出端连接第一与门AND1的第二输入端；第三与门AND3的第二输入端作为第一数据选择器MUX1的第四输入端，其输出端连接第一或门OR1的第一输入端；第一或门OR1的第二输入端连接第一与门AND1的输出端，其输出端作为第一数据选择器MUX1的输出端。值得说明的是，其他同样能实现的逻辑功能的数据选择器同样能应用于本发明的整流电路。
驱动模块4输入PWM方波信号，输出高压VDDH的MOS驱动信号，供电电源有低压电源VDD、VSS和高压电源VDDH、VSSH。如图2所示，驱动模块40用于将W相第二驱动信号W_LO、W相第一驱动信号W_HO、V相第二驱动信号V_LO、V相第一驱动信号V_HO、U相第二驱动信号U_LO、U相第一驱动信号U_HO进行驱动后产生W相第二栅控信号W_L、W相第一栅控信号W_H、V相第二栅控信号V_L、V相第一栅控信号V_H、U相第二栅控信号U_L、U相第一栅控信号U_H作为整流器中六个功率开关管的栅控信号。
如图2所示，驱动模块40包括六个驱动器DRIVER1-DRIVER6，分别用于对W相第二驱动信号W_LO、W相第一驱动信号W_HO、V相第二驱动信号V_LO、V相第一驱动信号V_HO、U相第二驱动信号U_LO、U相第一驱动信号U_HO进行驱动，以其中一个驱动器为例进行说明，如图4所示给出了驱动器的一种实现形式，本实施例中驱动器包括脉冲产生模块41、低压电平转换模块42和43、高压电平转换模块44以及输出模块45。
脉冲产生模块41包括脉冲产生器，脉冲产生器输入PWM信号VIN(即W_LO、W_HO、V_LO、V_HO、U_LO、U_HO中的其中一个信号)，检测并产生对应输入信号的上升沿脉冲Vin1和下降沿脉冲Vin2，具体波形如图4中41所示。低压电平转换模块42包括第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第七NMOS管MN7、第八NMOS管MN8、第三反相器INV3，低压电平转换模块43包括第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第九NMOS管MN9、第十NMOS管MN10、第四反相器INV4，低压电平转换模块42和低压电平转换模块43用于根据上升沿脉冲Vin1和下降沿脉冲Vin2产生高压电平转换电路的控制信号R和S；高压电平转换模块44包括第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8、第十一NMOS管MN11、第十二NMOS管MN12、第十三NMOS管MN13、第十四NMOS管MN14，输出模块45包括第九PMOS管MP9、第十五NMOS管MN15、第十七缓存器BUF1、第十八缓存器BUF2和第一电容C1，驱动器的电源轨包括高压电源VDDH、高压地VSSH、低压电源VDD和低压地VSS。脉冲产生器的输入端作为驱动器的输入端，其输出端产生驱动器输入信号的上升沿信号Vin1和下降沿信号Vin2；第三反相器INV3的输入端连接第八NMOS管MN8的栅极和驱动器输入信号的上升沿信号Vin1，其输出端连接第七NMOS管MN7的栅极；第一PMOS管MP1的栅极连接第二PMOS管MP2和第八NMOS管MN8的漏极以及第六PMOS管MP6和第十四NMOS管MN14的栅极，其源极连接第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4的源极并连接低压电源VDD，其漏极连接第七NMOS管MN7的漏极和第二PMOS管MP2的栅极；第四反相器INV4的输入端连接第十NMOS管MN10的栅极和驱动器输入信号的下降沿信号Vin2，其输出端连接第九NMOS管MN9的栅极；第三PMOS管MP3的栅极连接第四PMOS管MP4和第十NMOS管MN10的漏极以及第五PMOS管MP5和第十一NMOS管MN11的栅极，其漏极连接第九NMOS管MN9的漏极和第四PMOS管MP4的栅极；第七NMOS管MN7、第八NMOS管MN8、第九NMOS管MN9、第十NMOS管MN10和第十五NMOS管MN15的源极连接低压地VSS；第五PMOS管MP5的源极连接第六PMOS管MP6和第九PMOS管MP9的源极并连接高压电源VDDH，其漏极连接第七PMOS管MP7的源极；第十二NMOS管MN12的栅极连接第八PMOS管MP8、第十三NMOS管MN13和第十四NMOS管MN14的漏极以及第七PMOS管MP7的栅极和第十七缓存器BUF1的输入端，其漏极连接第七PMOS管MP7和第十一NMOS管MN11的漏极以及第八PMOS管MP8和第十三NMOS管MN13的栅极，其源极连接第十一NMOS管MN11、第十三NMOS管MN13和第十四NMOS管MN14的源极并连接高压地VSSH；第六PMOS管MP6的漏极连接第八PMOS管MP8的源极；第九PMOS管MP9的栅极连接第十七缓存器BUF1的输出端，其漏极连接第十五NMOS管MN15的漏极并作为驱动器的输出端；第一电容C1接在驱动器的输出端和低压地VSS之间；第十八缓存器BUF2的输入端连接驱动器的输入端，其输出端连接第十五NMOS管MN15的栅极。
整流桥5发电模式下为整流器，用于把三相交流电整流为直流电，对电源负载进行充电；电动模式下为逆变器，用于驱动三相电机运转。如图2所示是整流桥50的结构示意图，整流桥50的六个功率开关管分别为第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5和第六NMOS管M6，第一NMOS管M1的栅极连接U相第一栅控信号U_H，其漏极连接第三NMOS管M3和第五NMOS管M5的漏极并连接电机供电电源VCC，其源极连接第二NMOS管M2的漏极并输出U相输入电压U_IN；第二NMOS管M2的栅极连接U相第二栅控信号U_L，其源极连接第四NMOS管M4和第六NMOS管M6的源极并连接电机电源轨的地信号GND；第三NMOS管M3的栅极连接V相第一栅控信号V_H，其源极连接第四NMOS管M4的漏极并产生V相输入电压V_IN；第四NMOS管M4的栅极连接V相第二栅控信号V_L；第五NMOS管M5的栅极连接W相第一栅控信号W_H，其源极连接第六NMOS管M6的漏极并产生W相输入电压W_IN；第六NMOS管M6的栅极连接W相第二栅控信号W_L。
如图5所示，为本发明提出的一种用于启动发电一体机的整流电路中逻辑判断模块仿真波形示意图，图中clk为系统时钟，GM为选择及控制信号产生模块2发出的电动或发电的模式选择信号，uvw为电压检测模块1输出UV相比较信号、VW相比较信号、WU相比较信号，uvw_in为选择及控制信号产生模块2发出的六路控制信号U_HI、U_LI、V_HI、V_LI、W_HI、W_LI，uvw_out为逻辑判断模块3输出的六路驱动信号U_HO、U_LO、V_HO、V_LO、W_HO、W_LO。由图5可知，当GM＝0时为发电模式，输出uvw_out由uvw逻辑判断控制，当GM＝1时为电动模式，输出uvw_out只与电动控制信号uvw_in有关。
如图6所示，为本发明提出的一种用于启动发电一体机的整流电路发电波形示意图。图中U、V、W为电机UVW三相输入电压波形，V_OUT为经过本发明的整流电路整流后输出的直流电压V_OUT波形。由图可知整流V_OUT波形为三相相电压波峰，相电压最低电压为MOS管导通压降，由于MOS管导通压降低，导通内阻小，可大大提高发电电压和发电效率。
综上所述，本发明设计了一种用于启动发电一体机的整流电路，可以在电动时输出选择及控制信号产生模块发出的六路控制信号，又可在发电时对相电压进行逻辑判断，从而达到同步整流的目的。电动模式下，逻辑判断模块直接输出选择及控制信号产生模块发出的六路控制命令，经驱动模块和整流桥后控制电机运转；发电模式下，电压检测模块检测电机各相电压大小关系及相位，输出比较信号给逻辑判断模块，逻辑判断模块根据相电压大小关系及相位做出逻辑判断，实时输出PWM控制信号给驱动模块，驱动模块驱动整流桥上下管导通或关闭，进行整流发电。本发明采用MOS管做整流器，由于MOS管的导通压降低，导通内阻小，可解决传统二极管整流的缺点，提高整流电压和整流效率。同时，整流桥在电动模式下为逆变器，发电模式下为整流器，整流电路和电动控制整合一体，电路简单，可节约硬件成本。
可以理解的是，本发明不限于上文示出的精确配置和组件。在不脱离权利要求书的保护范围基础上，可以对上文所述方法和结构的步骤顺序、细节及操作做出各种修改和优化。

Claims (4)

1.一种用于启动发电一体机的整流电路，其特征在于，包括电压检测模块、选择及控制信号产生模块、逻辑判断模块、驱动模块和整流桥，
所述电压检测模块的输入端连接UVW三相输入电压，其输出端输出所述UVW三相输入电压分别经过分压之后的两两比较结果，分别为UV相比较信号、VW相比较信号、WU相比较信号；
所述选择及控制信号产生模块用于产生模式选择信号和六路控制信号，当所述模式选择信号为高电平时，所述启动发电一体机处于启动模式，当所述模式选择信号为低电平时，所述启动发电一体机处于发电模式；所述六路控制信号用于控制所述整流桥中六个功率开关管，分别为U相第一控制信号、U相第二控制信号、V相第一控制信号、V相第二控制信号、W相第一控制信号、W相第二控制信号；
所述逻辑判断模块包括第一缓存器、第二缓存器、第三缓存器、第四缓存器、第五缓存器、第六缓存器、第七缓存器、第八缓存器、第九缓存器、第十缓存器、第十一缓存器、第十二缓存器、第十三缓存器、第十四缓存器、第十五缓存器、第十六缓存器、第一数据选择器、第二数据选择器、第三数据选择器、第四数据选择器、第五数据选择器和第六数据选择器，其中第一数据选择器至第六数据选择器用于实现的逻辑功能，O为数据选择器的输出信号，I0至I3为数据选择器的第一至第四输入信号；
第一缓存器的输入端连接所述W相第二控制信号，其输出端连接第一数据选择器的第四输入端；
第二缓存器的输入端连接所述WU相比较信号，其输出端连接第一数据选择器的第三输入端、第二数据选择器的第二输入端、第五数据选择器的第二输入端和第六数据选择器的第三输入端；
第三缓存器的输入端连接所述VW相比较信号，其输出端连接第一数据选择器的第二输入端、第二数据选择器的第三输入端、第三数据选择器的第三输入端和第四数据选择器的第二输入端；
第四缓存器的输入端连接所述W相第一控制信号，其输出端连接第二数据选择器的第四输入端；
第五缓存器的输入端连接所述V相第二控制信号，其输出端连接第三数据选择器的第四输入端；
第六缓存器的输入端连接所述UV相比较信号；其输出端连接第三数据选择器的第二输入端、第四数据选择器的第三输入端、第五数据选择器的第三输入端和第六数据选择器的第二输入端；
第七缓存器的输入端连接所述V相第一控制信号，其输出端连接第四数据选择器的第四输入端；
第八缓存器的输入端连接所述U相第二控制信号，其输出端连接第五数据选择器的第四输入端；
第九缓存器的输入端连接所述U相第一控制信号，其输出端连接第六数据选择器的第四输入端；
第十缓存器的输入端连接所述模式选择信号，其输出端连接第一数据选择器、第二数据选择器、第三数据选择器、第四数据选择器、第五数据选择器和第六数据选择器的第一输入端；
第十一缓存器至第十六缓存器的输入端分别连接第一数据选择器至第六数据选择器的输出端，其输出端分别输出W相第二驱动信号、W相第一驱动信号、V相第二驱动信号、V相第一驱动信号、U相第二驱动信号、U相第一驱动信号；
所述驱动模块用于将所述W相第二驱动信号、W相第一驱动信号、V相第二驱动信号、V相第一驱动信号、U相第二驱动信号、U相第一驱动信号进行驱动后产生W相第二栅控信号、W相第一栅控信号、V相第二栅控信号、V相第一栅控信号、U相第二栅控信号、U相第一栅控信号作为所述整流器中六个功率开关管的栅控信号；
所述整流桥的六个功率开关管分别为第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管和第六NMOS管，
第一NMOS管的栅极连接所述U相第一栅控信号，其漏极连接第三NMOS管和第五NMOS管的漏极并连接电机供电电源，其源极连接第二NMOS管的漏极并输出U相输入电压；
第二NMOS管的栅极连接所述U相第二栅控信号，其源极连接第四NMOS管和第六NMOS管的源极并连接电机电源轨的地信号；
第三NMOS管的栅极连接所述V相第一栅控信号，其源极连接第四NMOS管的漏极并产生V相输入电压；
第四NMOS管的栅极连接所述V相第二栅控信号；
第五NMOS管的栅极连接所述W相第一栅控信号，其源极连接第六NMOS管的漏极并产生W相输入电压；
第六NMOS管的栅极连接所述W相第二栅控信号。
2.根据权利要求1所述的用于启动发电一体机的整流电路，其特征在于，所述第一数据选择器至第六数据选择器具有相同的结构，所述第一数据选择器包括第一反相器、第二反相器、第一与门、第二与门、第三与门和第一或门，
第一反相器的输入端作为所述第一数据选择器的第三输入端，其输出端连接第一与门的第一输入端；
第二反相器的输入端作为所述第一数据选择器的第一输入端并连接第三与门的第一输入端，其输出端连接第二与门的第一输入端；
第二与门的第二输入端作为所述第一数据选择器的第二输入端，其输出端连接第一与门的第二输入端；
第三与门的第二输入端作为所述第一数据选择器的第四输入端，其输出端连接第一或门的第一输入端；
第一或门的第二输入端连接第一与门的输出端，其输出端作为所述第一数据选择器的输出端。
3.根据权利要求1或2所述的用于启动发电一体机的整流电路，其特征在于，所述电压检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一比较器、第二比较器和第三比较器，
第一电阻的一端连接所述U相输入电压，另一端连接第一比较器的正向输入端和第三比较器的负向输入端并通过第四电阻后接所述电机电源轨的地信号；
第二电阻的一端连接所述V相输入电压，另一端连接第一比较器的负向输入端和第二比较器的正向输入端并通过第五电阻后接所述电机电源轨的地信号；
第三电阻的一端连接所述W相输入电压，另一端连接第二比较器的负向输入端和第三比较器的正向输入端并通过第六电阻后接所述电机电源轨的地信号。
4.根据权利要求3所述的用于启动发电一体机的整流电路，其特征在于，所述驱动模块包括六个驱动器，分别用于对所述W相第二驱动信号、W相第一驱动信号、V相第二驱动信号、V相第一驱动信号、U相第二驱动信号、U相第一驱动信号进行驱动，所述驱动器包括脉冲产生器、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第十一NMOS管、第十二NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第十五NMOS管、第三反相器、第四反相器、第十七缓存器、第十八缓存器和第一电容，所述驱动器的电源轨包括高压电源、高压地、低压电源和低压地；
脉冲产生器的输入端作为所述驱动器的输入端，其输出端产生所述驱动器输入信号的上升沿信号和下降沿信号；
第三反相器的输入端连接第八NMOS管的栅极和所述驱动器输入信号的上升沿信号，其输出端连接第七NMOS管的栅极；
第一PMOS管的栅极连接第二PMOS管和第八NMOS管的漏极以及第六PMOS管和第十四NMOS管的栅极，其源极连接第二PMOS管、第三PMOS管和第四PMOS管的源极并连接所述低压电源，其漏极连接第七NMOS管的漏极和第二PMOS管的栅极；
第四反相器的输入端连接第十NMOS管的栅极和所述驱动器输入信号的下降沿信号，其输出端连接第九NMOS管的栅极；
第三PMOS管的栅极连接第四PMOS管和第十NMOS管的漏极以及第五PMOS管和第十一NMOS管的栅极，其漏极连接第九NMOS管的漏极和第四PMOS管的栅极；
第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管和第十五NMOS管的源极连接所述低压地；
第五PMOS管的源极连接第六PMOS管和第九PMOS管的源极并连接所述高压电源，其漏极连接第七PMOS管的源极；
第十二NMOS管的栅极连接第八PMOS管、第十三NMOS管和第十四NMOS管的漏极以及第七PMOS管的栅极和第十七缓存器的输入端，其漏极连接第七PMOS管和第十一NMOS管的漏极以及第八PMOS管和第十三NMOS管的栅极，其源极连接第十一NMOS管、第十三NMOS管和第十四NMOS管的源极并连接所述高压地；
第六PMOS管的漏极连接第八PMOS管的源极；
第九PMOS管的栅极连接第十七缓存器的输出端，其漏极连接第十五NMOS管的漏极并作为所述驱动器的输出端；
第一电容接在所述驱动器的输出端和所述低压地之间；
第十八缓存器的输入端连接所述驱动器的输入端，其输出端连接第十五NMOS管的栅极。
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