CN202841033U

CN202841033U - 一种永磁无刷直流电机及其驱动电路

Info

Publication number: CN202841033U
Application number: CN2012205006725U
Authority: CN
Inventors: 刘双锋
Original assignee: SHENZHEN HEIMT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN HEIMT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2022-09-28

Abstract

本实用新型提供一种永磁无刷直流电机及其驱动电路，其包括：三电平降压式变换电路、六管全桥逆变电路和能耗制动电路，所述三电平降压式变换电路的两个输出端分别连接所述六管全桥逆变电路的两个输入端，所述能耗制动电路连接在三电平降压式变换电路的两个输出端之间。该驱动电路起动无冲击、调速平滑、调速范围大；干扰小、对信号检测影响小。

Description

一种永磁无刷直流电机及其驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种永磁无刷直流电机的驱动电路及永磁无刷直流电机。

背景技术

无刷直流电机驱动电路，多数是直接逆变驱动方式；或者一个两电平降压式变换调压电路和一个三相全桥逆变电路组成。这些方式存在诸多问题：

直接逆变驱动方式：是将直流逆变成交流直接驱动电机，逆变过程中调节脉冲宽度实现调压。但电机电枢两端所加电压比较高，导致冲击电流大、干扰大；高频谐波引起的涡流损耗大。控制所需的电压、电流、速度、位置等信号检测困难；对于无铁芯电机，由于电枢电感很小，这种影响更为明显；对于输入端直流电压高的情况，这种控制、驱动方式几乎不能满足要求。

两电平降压式变换调压电路加三相逆变电路的方式，比上述方法优越。但也存在问题，不适合高压场所、不适合大功率场所；对器件要求高，干扰也大。

实用新型内容

本实用新型提供一种永磁无刷直流电机驱动电路，该驱动电路起动无冲击、调速平滑、调速范围大；干扰小、对信号检测影响小，高频谐波引起的涡流损耗很小。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种永磁无刷直流电机的驱动电路，其包括：三电平降压式变换电路、六管全桥逆变电路和能耗制动电路，所述三电平降压式变换电路的两个输出端分别连接所述六管全桥逆变电路的两个输入端，所述能耗制动电路连接在三电平降压式变换电路的两个输出端之间。

优选地，所述三电平降压式变换电路包括：第一电容E1的正极连接第一MOS管Q1的漏极，第一MOS管Q1的源极同时连接二极管D1的阴极和第一电感LB1的一端，第一电感LB1的另一端接第三电容E3的正极，第一二极管D1的阳极连接第二二极管D2的阴极，第一二极管D1的阳极同时连接第一电容E1的负极和第二电容E2的正极；第二电容E2的负极连接第二MOS管Q2的源极，第二MOS管Q2的漏极同时连接第二二极管D2的阳极和第二电感LB2的一端，第二电感LB2的另一端连接第三电容E3的负极，第二二极管D2的阴极同时连接第一二极管D1的阳极、第一电容E1的负极和第二电容E2的正极。

优选地，所述能耗制动电路包括：电阻R1的一端连接第一电感LB1的一端，电阻R1的另一端连接第三绝缘栅双极型晶体管Q3的漏极，第三绝缘栅双极型晶体体管Q3的源极连接第二电感LB2的一端。

优选地，所述逆变电路包括：第四绝缘栅双极型晶体管Q4的漏极连接第一电感LB1的一端，第四绝缘栅双极型晶体管Q4的源极连接第五绝缘栅双极型晶体管Q5的漏极，所述第五绝缘栅双极型晶体管Q5的漏极连接第二电感LB2的一端，第四绝缘栅双极型晶体管Q4的源极与第五绝缘栅双极型晶体管Q5的漏极之间具有连接直流电机的A相输入的U点；

第六绝缘栅双极型晶体管Q6的漏极连接第一电感LB1的一端，第六绝缘栅双极型晶体管Q6的源极连接第七绝缘栅双极型晶体管Q7的漏极，所述第七绝缘栅双极型晶体管Q7的漏极连接第二电感LB2的一端，第六绝缘栅双极型晶体管Q6的源极与第七绝缘栅双极型晶体管Q7的漏极之间具有连接直流电机的B相输入的V点；

第八绝缘栅双极型晶体管Q8的漏极连接第一电感LB1的一端，第八绝缘栅双极型晶体管Q8的源极连接第九绝缘栅双极型晶体管Q9的漏极，所述第九绝缘栅双极型晶体管Q9的漏极连接第二电感LB2的一端，第八绝缘栅双极型晶体管Q8的源极与第九绝缘栅双极型晶体管Q9的漏极之间具有连接直流电机的C相输入的W点。

本实用新型还提供一种永磁无刷直流电机，包括上述技术方案任意所述的永磁无刷直流电机的驱动电路。

通过实施以上技术方案，具有以下技术效果：本实用新型提供的永磁无刷直流其驱动电路，通过三电平降压式变换调压电路与全桥三相逆变电路相结合、外加改变控制方式组成高性能、高可靠适合中大功率的永磁无刷直流电机的驱动电路，起动无冲击、调速平滑、调速范围大；干扰小、对信号检测影响小，高频谐波引起的涡流损耗很小；有利于低速大转矩控制、有利于高低压供电场所应用；有利于降低高频谐波、降低损耗、提高效率；有利于降低电机噪声、转矩脉动；对于需要紧急停车的应用，增加能耗制动电路。实用、可靠、效率高、适合全数字控制、适用于中大功率、适合高低电压、适用于有位置传感器、无位置传感器永磁无刷直流电机驱动、控制。也适合于直流伺服系统。

附图说明

图1为本实用新型提供的驱动电路的结构原理图；

图2为本实用新型提供的驱动电路的三电平降压式变换电路的结构原理图；

图3为本实用新型提供的驱动电路的六管全桥逆变电路的结构原理图；

图4为本实用新型提供的驱动电路的能耗制动电路结构原理图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图详细描述本实用新型提供的实施例。

本实用新型实施例提供一种永磁无刷直流电机的驱动电路，如图1所示，包括：三电平降压式变换电路、六管全桥逆变电路和能耗制动电路，所述三电平降压式变换电路的两个输出端分别连接所述六管全桥逆变电路的两个输入端，所述能耗制动电路连接在三电平降压式变换电路的两个输出端之间。该三电平降压式变换电路的正、负极输入端（DC+、DC—）分别接入直流电的正极和直流电的负极，该三电平降压式变换电路的两个输出端与六管全桥逆变电路的两个输出端以及能耗制动电路的两个输出端连接公共的正、负极输出端（BUS+、BUS—）。

在上述实施例中，更为具体的，如图2所示，所述三电平降压式变换电路包括：第一电容E1的正极连接第一MOS管Q1的漏极（即：正极输入端DC+），第一MOS管Q1的源极同时连接二极管D1的阴极和第一电感LB1的一端，第一电感LB1的另一端接第三电容E3的正极（即：正极输出端BUS+），第一二极管D1的阳极连接第二二极管D2的阴极，第一二极管D1的阳极同时连接第一电容E1的负极和第二电容E2的正极；第二电容E2的负极连接第二MOS管Q2的源极（即：负极输入端DC—），第二三极管Q2的漏极同时连接第二二极管D2的阳极和第二电感LB2的一端，第二电感LB2的另一端连接第三电容E3的负极（即：负极输出端BUS—），第二二极管D2的阴极同时连接第一二极管D1的阳极、第一电容E1的负极和第二电容E2的正极。其中：第一电容E1、第一MOS管Q1 、二极管D1、第一电感 LB1 、第三电容E3组成一个完整的两电平降压式变换路；第三电容E3、第二电感LB2、第二二极管D2 、第二MOS管Q2和第二电容 E2组成另一个完整的两电平降压式变换路；占空比小于50%时，两个两电平降压式变换路交替工作。占空比大于50%时，两个两电平降压式变换路交替有重叠工作，输出电压可以从零到输入电压的范围内调整。配合调速需要、转矩控制需要、低速大转矩需要、堵转需要由数字处理器控制，即电流、速度双环控制。

在上述各实施例中，更为具体的，如图3所示，所述能耗制动电路包括：电阻R1的一端连接第一电感LB1的一端（即：正极输出端BUS+），电阻R1的另一端连接第三绝缘栅双极型晶体管Q3的漏极，第三绝缘栅双极型晶体管Q3的源极连接第二电感LB2的一端（即：负极输出端BUS—）。需要紧急制动时消耗电机发出的电能，防止正、负极之间电压升高而威胁第三电容E3。

在上述各实施例中，更为具体的，如图4所示，所述逆变电路包括：第四绝缘栅双极型晶体管Q4的漏极连接第一电感LB1的一端（即：正极输出端BUS+），第四绝缘栅双极型晶体管Q4的源极连接第五绝缘栅双极型晶体管Q5的漏极，所述第五绝缘栅双极型晶体管Q5的漏极连接第二电感LB2的一端（即：负极输出端BUS—），第四绝缘栅双极型晶体管Q4的源极与第五绝缘栅双极型晶体管Q5的漏极之间具有连接直流电机的A相输入的U点；

第六绝缘栅双极型晶体管Q6的漏极连接第一电感LB1的一端（即：正极输出端BUS+），第六绝缘栅双极型晶体管Q6的源极连接第七绝缘栅双极型晶体管Q7的漏极，所述第七绝缘栅双极型晶体管Q7的漏极连接第二电感LB2的一端（即：负极输出端BUS—），第六绝缘栅双极型晶体管Q6的源极与第七绝缘栅双极型晶体管Q7的漏极之间具有连接直流电机的B相输入的V点；

第八绝缘栅双极型晶体管Q8的漏极连接第一电感LB1的一端（即：正极输出端BUS+），第八绝缘栅双极型晶体管Q8的源极连接第九绝缘栅双极型晶体管Q9的漏极，所述第九绝缘栅双极型晶体管Q9的漏极连接第二电感LB2的一端（即：负极输出端BUS—），第八绝缘栅双极型晶体管Q8的源极与第九绝缘栅双极型晶体管Q9的漏极之间具有连接直流电机的C相输入的W点。

通过上述第四绝缘栅双极型晶体管Q4至第九绝缘栅双极型晶体管Q9共六个绝缘栅双极型晶体管在控制电路的控制下完成三相逆变、换向、驱动电机转动。具体的，第四绝缘栅双极型晶体管Q4至第九绝缘栅双极型晶体管Q9组成全桥逆变电路。根据直流电机驱动、控制需要完成逆变、换向、驱动功能。该驱动电路不需要脉宽调制，只需要根据换向检测结果变频，改变功率管导通顺序，完成电机驱动。即根据电机的转速，改变第四绝缘栅双极型晶体管Q4至第九绝缘栅双极型晶体管Q9的导通、关断的时刻与时间，即频率可变。

正极输出端BUS+与负极输出端BUS—之间连接有第四电容CF1。

本实用新型实施例提供一种永磁无刷直流电机，包括上述任意实施例所述的永磁无刷直流电机的驱动电路。

以上对本实用新型实施例所提供的一种永磁无刷直流电机驱动电路进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种永磁无刷直流电机的驱动电路，其特征在于，包括：三电平降压式变换电路、六管全桥逆变电路和能耗制动电路，所述三电平降压式变换电路的两个输出端分别连接所述六管全桥逆变电路的两个输入端，所述能耗制动电路连接在三电平降压式变换电路的两个输出端之间。

2.如权利要求1所述永磁无刷直流电机的驱动电路，其特征在于，所述三电平降压式变换电路包括：第一电容E1的正极连接第一MOS管Q1的漏极，第一MOS管Q1的源极同时连接二极管D1的阴极和第一电感LB1的一端，第一电感LB1的另一端接第三电容E3的正极，第一二极管D1的阳极连接第二二极管D2的阴极，第一二极管D1的阳极同时连接第一电容E1的负极和第二电容E2的正极；第二电容E2的负极连接第二MOS管Q2的源极，第二MOS管Q2的漏极同时连接第二二极管D2的阳极和第二电感LB2的一端，第二电感LB2的另一端连接第三电容E3的负极，第二二极管D2的阴极同时连接第一二极管D1的阳极、第一电容E1的负极和第二电容E2的正极。

3. 如权利要求2所述永磁无刷直流电机的驱动电路，其特征在于，所述能耗制动电路包括：电阻R1的一端连接第一电感LB1的一端，电阻R1的另一端连接第三绝缘栅双极型晶体管Q3的漏极，第三绝缘栅双极型晶体管Q3的源极连接第二电感LB2的一端。

4. 如权利要求2所述永磁无刷直流电机的驱动电路，其特征在于，所述逆变电路包括：第四绝缘栅双极型晶体管Q4的漏极连接第一电感LB1的一端，第四绝缘栅双极型晶体管Q4的源极连接第五绝缘栅双极型晶体管Q5的漏极，所述第五绝缘栅双极型晶体管Q5的漏极连接第二电感LB2的一端，第四绝缘栅双极型晶体管Q4的源极与第五绝缘栅双极型晶体管Q5的漏极之间具有连接直流电机的A相输入的U点；

5. 一种永磁无刷直流电机，其特征在于，包括权利要求1-3任意所述的永磁无刷直流电机的驱动电路。