CN112234851A - 一种三相或多相电机的同步整流方法 - Google Patents

一种三相或多相电机的同步整流方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三相或多相电机的同步整流方法，其特征在于：该方法通过设置对应的三相或多相整流电路，通过比较各相电压的大小，确定在某个时刻各桥臂MOSFET的开关状态，然在并且在比较各相电压时，本发明通过加入阈值判断，使得在各相电压交叠时，不会因为采集精度原因，造成MOSFET频繁的开启和关断，在实现同步整流的同时，大大降低了MOSFET的开关损耗和发热，提高了整个系统的稳定性。

Description

一种三相或多相电机的同步整流方法
技术领域
本发明属于电机整流技术领域，具体是一种三相或多相电机的同步整流方法。
背景技术
传统的发电机采用的是二极管整流，由于二极管的VF大，在整流的时候的功耗会比较大；举个例子，100A的电流，流过一个普通二极管，压降按照1V计算，功率是100W，如果是用内阻为1毫欧的MOS，那功率是100A*0.001Ω*100A=10W（只是说明用，因为实际的整流桥里的相电流是交流的）；这就是采用MOS同步整流的目的，降低损耗，提高效率，提高燃油利用率。
以三相电机为例，对于一个三相的整流电路（如附图1所示），在MOSFET不开启的时候，U V W的波形如图2所述所示；通过比较三相电压的大小，对应导通MOSFET来确定在某个时刻应该是哪个桥臂开上管，哪个桥臂开下管，从而实现同步整流；然如附图2中A、B位置，由于换相时两相电压交叠，对于一定的采集系统而言，由于采集精度不够，会导致换相的时候，计算出的最大的相电压在变化，则会导致频繁的开启和关断对应的MOSFET，造成振荡；即如现在两相交叠点A处的电压都是10V，那假如采集到一个是10.1V，一个是9.9V，按照算法，就是10.1V的开启，9.9V的关闭。在下一个采集周期，同一相位置采集到第一个是10.1V，而第二个是10.2V，那就是10.1V的关闭，10.2V的开启。开启和关闭对应的就是MOSFET的驱动信号的频繁切换，会导致驱动芯片的功耗很高。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种三相或多相电机的同步整流方法，以克服现有技术的不足。
本发明通过采用如下技术方案克服以上技术问题，具体为：
一种三相或多相电机的同步整流方法，该方法通过设置对应的三相或多相整流电路，然后通过比较各相电压的大小，确定在某个时刻哪个桥臂开上管，哪个桥臂开下管，从而实现同步整流；然在比较各相电压时，通过加入阈值Vth进行比较判断，所述Vth包括开启阈值Vth1和关断阈值Vth2；
设三相或多相电机的各相电压分别为U、V、W……，则在某一时刻各相对应的电压分别为U1、V1、W1……，具体判断方法如下：
若U1>V1+Vth1且 U1>W1+Vth1…… ，则开启U相对应的上管，即开启U相上桥臂MOSFET，当U1<V1+Vth2或U1<W1+Vth2，则关断U相上桥臂MOSFET；
若U1+Vth1<V1且 U1+Vth1<W1……， 则开启U相对应的下管，即开启U相下桥臂MOSFET，当U1+Vth2>V1或U1+Vth2>W1，则关断U相下桥臂MOSFET。
V、W……任一相判断方法与上述U相判断方法一致。
采用以上方法后，本发明相较于现有技术，具备以下优点：本发明通过加入了阈值进行各相电压判断，使得在各相电压交叠时，不会因为采集精度原因，造成MOSFET频繁的开启和关断，大大降低了MOSFET的开关损耗和发热，提高了整个系统的稳定性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
附图1为三相整流电路示意图；
附图2为MOSFET不开启时三相电机中各相电压的波形图；
附图3为三相电机中U相波形与对应MOSFET驱动信号波形对照图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1～3，本发明实施例中，以三相电机为例；对于一个三相整流电路（图1），在MOSFET不开启的时候，U V W的波形如图2所示；通过比较三相电压的大小，可以确定在某个时刻应该各桥臂MOSFET的开关状态，从而实现同步整流。
设三相或多相电机的各相电压分别为U、V、W……，则在某一时刻各相对应的电压分别为U1、V1、W1……，具体判断方法如下：
若U1>V1+Vth1且 U1>W1+Vth1…… ，则开启U相对应的上管，即开启U相上桥臂MOSFET，当U1<V1+Vth2或U1<W1+Vth2，则关断U相上桥臂MOSFET；
若U1+Vth1<V1且 U1+Vth1<W1……， 则开启U相对应的下管，即开启U相下桥臂MOSFET，当U1+Vth2>V1或U1+Vth2>W1，则关断U相下桥臂MOSFET。
V、W……任一相判断方法与上述U相判断方法一致。
图3中上、中、下三图分别为U相电压部分波形图、对应相上桥臂MOSFET驱动信号波形图和对应相下桥臂MOSFET驱动信号波形图，当U1>W1+vth1 并且 U1>V1+vth1 ，则开启U相对应的上管（图3的中间图部分），当U1+Vth1<V1 并且 U1+Vth1<W1，则开启U相对应的下管（图3的下部图部分）；当U1与V1或W1之间的数值差为0- vth1时，则MOSFET不导通，MOSFET的栅极驱动信号为低电平，但是由于MOSFET有自带的寄生二极管，且二极管正向导通方向与电流方向一致，所以带来的就是MOSFET的源极和漏极（对应电机的相和电池端）之间的压差会增加；也就是说，MOSFET开启是为了减小功耗，MOSFET关闭就靠自身的二极管同样可以整流，所以，增加阈值判断是牺牲了一部分效率的，如图3上图中所标注的二极管导通整流阶段，该阶段理论上对应的MOSFET驱动信号应为高，由于阈值Vth的原因，减小了一段MOSFET导通时间（也就降低了电机的效率），然避免了该处MOSFET振荡（振荡原因见技术背景介绍），提高了系统的稳定性和可靠性，也延长了设备的使用周期。
在实际使用时，为了平衡电机效率和整个系统的稳定性和可靠性，相关技术人员要根据实际情况（采集系统精度、电机效率等等实际要求）来确定阈值Vth，从而得到最好的使用效果。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

Claims (5)

1.一种三相或多相电机的同步整流方法，其特征在于：该方法通过设置对应的三相或多相整流电路，通过比较各相电压的大小，确定在某个时刻各桥臂MOSFET的开关状态并且在比较各相电压时，通过加入阈值进行比较判断，所述阈值包括开启阈值Vth1和关断阈值Vth2；
设三相或多相电机的各相电压分别为U、V、W……，则在某一时刻各相对应的电压分别为U1、V1、W1……，具体判断方法如下：
若U1>V1+Vth1且U1>W1+Vth1……，则开启U相对应的上管，即开启U相上桥臂MOSFET，当U1<V1+Vth2或U1<W1+Vth2，则关断U相上桥臂MOSFET；
若U1+Vth1<V1且U1+Vth1<W1……，则开启U相对应的下管，即开启U相下桥臂MOSFET，当U1+Vth2>V1或U1+Vth2>W1，则关断U相下桥臂MOSFET。
V、W……任一相判断方法与上述U相判断方法一致。
2.根据权利要求1所述的一种三相或多相电机的同步整流方法，其特征在于：所述开启阈值Vth1与关断阈值Vth2可以相同，也可以不同。
3.根据权利要求1所述的一种三相或多相电机的同步整流方法，其特征在于：U相对应的上管开启条件可以为U1>Vbat+Vth1，所述Vbat为母线电压。
4.根据权利要求1所述的一种三相或多相电机的同步整流方法，其特征在于：U相对应的下管开启条件可以为U1+Vth1<0，即与参考地电压比较。
5.根据权利要求1所述的一种三相或多相电机的同步整流方法，其特征在于：其整流器件可以是MOSFET，IGBT等栅控功率器件。
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