CN212413081U - 电机驱动电路、电机控制电路及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机驱动电路、电机控制电路及空调器，电路用于驱动具有三相绕组的开绕组电机，电机驱动电路包括：第一驱动电路，用于向所述三相绕组提供第一驱动电压；第二驱动电路，用于向所述三相绕组提供第二驱动电压；整流滤波电路，对交流输入进行整流滤波，输出母线电压；交流电压采样电路，用于对交流输入进行采样。本实用新型设置了交流电压采样电路，使得控制模块可以根据交流电压采样电路的采样信号，控制输出扭矩与母线电压同步波动，从而提高功率因素。本实用新型可以广泛应用于空调器技术领域。

Description

电机驱动电路、电机控制电路及空调器

技术领域

本实用新型涉及空调器技术领域，具体而言，涉及一种电机驱动电路、电机控制电路及空调器。

背景技术

现有变频空调的变频压缩机多采用永磁电机作为驱动电机，为了微型化电机的电机驱动电路，可以采用无PFC(功率因素校正)升压电路，在无PFC升压电路中，直流母线的储能部件由大容值的电解电容更改为小容值的薄膜电容后，直流母线电压会跟随交流输入大幅波动，会导致功率因素降低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型实施例提出一种电机驱动电路、电机控制电路及空调器，可以为控制模块提供交流输入的电压采样信号，以使控制模块可以利用该电压采样信号来提高功率因素。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电机驱动电路，用于驱动具有三相绕组的开绕组电机，每相所述绕组的一端组成第一三相出线组，每相所述绕组的另一端组成第二三相出线组，所述电机驱动电路包括：

第一驱动电路，与所述第二三相出线组连接，用于向所述三相绕组提供第一驱动电压；

第二驱动电路，与所述第一三相出线组连接，用于向所述三相绕组提供第二驱动电压；

整流滤波电路，包括与所述第一驱动电路连接的输出端和用于接入交流电的输入端；

交流电压采样电路，用于获取所述交流电的相位，所述交流电压采样电路包括输入端和用于向控制模块输出采样信号的输出端，所述交流电压采样电路的输入端与所述整流滤波电路的输入端连接。

本实用新型实施例提供的电机驱动电路至少具有以下有益效果：通过交流电压采样电路可以实现交流电压的采样，使得控制模块可以基于采样电压确定母线电压的波动状况，从而可以驱动电机输出与母线电压同步波动的扭矩。同时，本方案具备两个驱动电路，当同时使用两个驱动电路进行控制时，可以提高驱动电压，从而达到更高的转速。

在本实用新型的一些实施例中，所述整流滤波电路的输入端包括第一输入端和第二输入端；

所述交流电压采样电路包括：

第一分压单元，与所述整流滤波电路的第一输入端连接，用于对所述整流滤波电路的第一输入端的对地电压进行分压，以输出第一采样信号；

第二分压单元，与所述整流滤波电路的第二输入端连接，用于对所述整流滤波电路的第二输入端的对地电压进行分压，以输出第二采样信号。

在上述技术方案中通过两个分压单元对整流滤波电路的两个输入端进行分压采样，使得控制模块可以根据两个分压单元输出的分压来检测母线电压的波动，其电路结构简单，可靠性高且成本低。

在本实用新型的一些实施例中，所述第一分压单元包括第一电阻和第二电阻，所述第二分压单元包括第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻和第二电阻串联在所述整流滤波电路的第一输入端和地之间；

所述第三电阻和第四电阻串联在所述整流滤波电路的第二输入端和地之间；

所述第一电阻和第二电阻的连接点用于输出所述第一采样信号；

所述第三电阻和第四电阻的连接点用于输出所述第二采样信号。

在上述技术方案中通过两个电阻来实现分压单元，其电路结构简单，可靠性高且成本低。

在本实用新型的一些实施例中，所述交流电压采样电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、运算放大器和偏置电路；所述整流滤波电路的输入端包括第一输入端和第二输入端；

所述第五电阻连接在所述运算放大器的负相输入端和所述整流滤波电路的第一输入端之间；

所述第六电阻连接在所述运算放大器的正相输入端和所述整流滤波电路的第二输入端之间；

所述第七电阻连接在所述运算放大器的负相输入端和所述运算放大器的输出端之间；

所述偏置电路与所述运算放大器的正相输入端连接。

在上述技术方案中通过多个电阻、运算放大器和偏置电路构成了交流电压采样电路，其精度高，且抗干扰能力强。

在本实用新型的一些实施例中，所述电机驱动电路还包括电源电路；

所述电源电路连接所述整流滤波电路的输出端，用以将所述整流滤波电路的输出端的电压变换为所述控制模块的工作电压。

在上述技术方案中设置有电源电路，控制模块可以通过电源电路获取工作电压，无需额外添加适配器。

在本实用新型的一些实施例中，所述整流滤波电路的输出端包括第一输出端和第二输出端；

所述电源电路包括：

二极管，所述二极管的正极与所述整流滤波电路的输出端包括第一输出端连接；

第八电阻，所述第八电阻的第一端与所述二极管的负极连接；

第一电容，所述第一电容的第一端与所述第八电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端与所述整流滤波电路的第二输出端均接地；

直流-直流变换器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述直流-直流变换器的第一输入端与所述第八电阻连接，所述直流-直流变换器的第二输入端接地，所述直流-直流变换器的输出端用于与所述控制模块连接。

在上述技术方案中设置有二极管可以隔离直流-直流变换器和母线，避免直流-直流变换器干扰母线。

在本实用新型的一些实施例中，所述电源电路还包括第九电阻，所述第九电阻与所述第一电容并联。

在上述技术方案中设置了第九电阻，其可以在交流电断开时，快速消耗第一电容中的电量，从而加快控制模块断电。

在本实用新型的一些实施例中，所述整流滤波电路包括：

整流桥，包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述整流桥的第一输入端和第二输入端作为所述整流滤波电路的输入端；

薄膜电容，连接在所述整流桥的第一输出端和第二输出端之间；

滤波电感，连接在所述薄膜电容和所述整流桥的第一输出端之间。

在上述技术方案中整流滤波电路设置了LC滤波，有助于在选用薄膜电容的条件下稳定母线电压。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电机控制电路，包括电机驱动电路和控制模块，所述控制模块分别与所述第一驱动电路和所述第二驱动电路连接，用以控制所述第一驱动电路和所述第二驱动电路，所述交流电压采样电路的输出端与所述控制模块连接。

本实用新型实施例提供的电机控制电路至少具有以下有益效果：通过交流电压采样电路可以实现交流电压的采样，使得控制模块可以基于采样电压确定母线电压的波动状况，从而可以驱动电机输出与母线电压同步波动的扭矩。此外，本方案具备两个驱动电路，当同时使用两个驱动电路进行控制时，可以提高驱动电压，从而达到更高的转速。

在本实用新型的一些实施例中，所述控制模块还包括锁相环，所述锁相环与所述交流电压采样电路的输出端连接。

在上述技术方案中控制模块设置了锁相环，可以锁定交流电的相位，从而可以更加简单地控制开绕组电机的输出扭矩与母线电压同步波动。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种空调器，包括上述的电机驱动电路，或者包括上述的电机控制电路。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例提供的第一种电路的原理图；

图2为本实用新型实施例提供的第二种电路的原理图；

图3为本实用新型实施例提供的第三种电路的原理图；

图4为本实用新型实施例提供的第四种电路的原理图；

图5为本实用新型实施例提供的第五种电路的原理图；

图6为本实用新型实施例提供的一种空调器的模块框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，至少两个的含义是一个或者多个，多个的含义是至少两个，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

参照图1，本实用新型一实施例提供了一种电机驱动电路，用于驱动具有三相绕组的开绕组电机，上述开绕组电机可以应用在空调系统的压缩机之中。在本实施例中，开绕组电机包括U相、V相和W相，每相绕组的一端组成第一三相出线组，如图1所示，第一三相出线组包括出线端M1、出线端M2和出线端M3，每相绕组的另一端组成第二三相出线组，第二三相出线组包括出线端M4、出线端M5和出线端M6。

电机驱动电路包括：第一驱动电路、第二驱动电路、开关组件、整流滤波电路和交流电压采样电路。

第一驱动电路，与第二三相出线组连接，用于向三相绕组提供驱动电压；参照图1，本实施例中的第一驱动电路由六个三极管组成，包括第一三极管S1、第二三极管S2、第三三极管S3、第四三极管S4、第五三极管S5和第六三极管S6。

第二驱动电路，与第一三相出线组连接，用于向三相绕组提供驱动电压；参照图1，本实施例中的第二驱动电路由六个三极管组成，包括第七三极管S7、第八三极管S8、第九三极管S9、第十三极管S10、第十一三极管S11和第十二三极管S12。

其中，三极管也可以是场效应管或者MOS管等半导体开关，在本实施例中，以三极管为例，第一三极管S1的发射极与第二三极管S2的集电极连接，第三三极管S3的发射极与第四三极管S4的集电极连接，第五三极管S5的发射极第六三极管S6的集电极连接，第七三极管 S7的发射极与第八三极管S8的集电极连接，第九三极管S9的发射极与第十三极管S10的集电极连接，第十一三极管S11的发射极与第十二极管S12的集电极连接。第二三极管S2、第四三极管S4、第六三极管S6、第八三极管S8、第十三极管S10和第十二三极管S12的发射极均接地，而第一三极管S1、第三三极管S3、第五三极管S5、第七三极管S7、第九三极管S9和第十一三极管S11的集电极均连接直流母线的正极。十二个三极管可以采用性能参数相同的三极管，十二个三极管的开关时序均由一个控制模块所控制，该控制模块通过控制三极管的基极电压从而控制它们的导通状态。

如图1所示，在本实施例中，驱动电路的各三极管均并联有一个二极管，该二极管的正极连接在三极管的发射极，该二极管的负极连接在三极管的集电极，其可以用于反向续流，保护三极管。

整流滤波电路，包括与驱动电路连接的输出端和用于接入交流电的输入端。

在本实施例中，整流滤波电路包括如图1所示的第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、电感器L和第二电容C2。其中，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4构成全桥式整流桥，电感器L和第二电容C2构成LC滤波器，可以实现整流和滤波的功能，使得交流输入变换为直流输出。由于在无PFC电机驱动电路中，其移除了体积较大的电解电容，取而代之的是容量较小且体积也较小的薄膜电容。因此，整流滤波电路的直流输出的电压波动较大。根据扭矩和母线电压之间的关系，在母线电压波动的情况下，为了提高功率因素，需要控制输出扭矩与母线电压同步波动。因此，需要对母线电压的波动状态进行检测。

交流电压采样电路，包括输入端和用于输出采样信号的输出端，交流电压采样电路的输入端与整流滤波电路的输入端连接。

在本实施例中，由于母线电压波动的原因在于大容量的电解电容被替换为小容量的薄膜电容，其蓄能能力欠缺，导致母线电压跟随交流电的相位较大幅度地波动，也就是说母线电压的波动与交流输入的波动是同步的。因而本实施例配置交流电压采样电路对交流输入进行电压检测，并输出采样电压给控制模块，使得控制模块可以检测母线电压的波动状态，从而可以控制输出扭矩与母线电压同步波动，继而提高功率因素。此外，本方案采用双驱动电路，可以提高电机绕组的驱动电压，从而提高电机的转速。

参照图1，在一些实施例中，电机驱动电路和控制模块组成一个电机控制电路，控制模块分别与第一驱动电路和第二驱动电路连接，用以控制第一驱动电路和第二驱动电路，交流电压采样电路的输出端与控制模块连接。

在本实施例中，控制模块可以是由诸如单片机或者逻辑门器件等构成的电路，其通过改变向第一驱动电路以及第二驱动电路中各器件输出的电平信号，以此来实现对两个驱动电路的控制。在一些实施例中，控制模块包含锁相环，用于对交流电压采样电路的输出信号进行锁相，从而实现输出扭矩和母线电压同步波动。

在一些实施例中，整流滤波电路的输入端包括第一输入端和第二输入端；

交流电压采样电路包括：

第一分压单元，与整流滤波电路的第一输入端连接，用于对整流滤波电路的第一输入端的对地电压进行分压，以输出第一采样信号；

第二分压单元，与整流滤波电路的第二输入端连接，用于对整流滤波电路的第二输入端的对地电压进行分压，以输出第二采样信号。

在本实施例中，通过两个分压单元对交流输入的两端进行分压，使得控制器可以根据两个采样信号之差以及采样比例简单地换算出当前的交流电压，从而可以锁定相位。本实施例结构简单、成本低廉且可靠。

参照图1～图3，在这些实施例中，第一分压单元包括第一电阻R1和第二电阻R2，第二分压单元包括第三电阻R3和第四电阻R4；

第一电阻R1和第二电阻R2串联在整流滤波电路的第一输入端和地GND之间；

第三电阻R3和第四电阻R4串联在整流滤波电路的第二输入端和地GND之间；

第一电阻R1和第二电阻R2的连接点用于输出第一采样信号；

第三电阻R3和第四电阻R4的连接点用于输出第二采样信号。

在本实施例中，需要理解的是，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4 均可以是单个电阻，也可以是多个电阻串联或者并联后的等效电阻。此外，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4可以由分立元件构成，也可以由诸如排阻等集成器件构成。在本实施例中，可以将第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值比值设置为与第三电阻R3 和第四电阻R4的电阻值比值相同。

在这些实施例中，第一电阻R1和第二电阻R2的连接点的电压为V1，第三电阻R3和第四电阻R4连接点的电压为V2，通过公式(V1-V2)*(R1+R2)/R2可以折算出当前的输入电压，从而可以根据输入电压锁定交流电压的相位，进而可以控制转矩与输入电压的相位同步，即同步波动，这样可以提高功率因素。

在一些实施例中，电机驱动电路还包括电源电路；

电源电路分别连接整流滤波电路的输出端和所述控制模块，用以将整流滤波电路的输出端的电压变换为控制模块的工作电压。

在本实施例中，通过设置电源电路，从滤波整流电路输出的直流电中取电，并直接变换为控制模块所需的工作电压，不需要额外为控制模块设置独立的AC/DC电源，能够有助于削减整个电机驱动电路的体积。需要理解的是，在本实施例中，电源电路可以是指诸如BUCK变换器或者BUCK-BOOST变换器等DC/DC变换电路。

参照图1或者图2，在一些实施例中，整流滤波电路的输出端包括第一输出端和第二输出端。

电源电路包括：

二极管D5，二极管D5的正极与整流滤波电路的输出端包括第一输出端连接。

第八电阻R8，第八电阻R8的第一端与二极管D5的负极连接。

第一电容C1，第一电容C1的第一端与第八电阻R8的第二端连接，第一电容C1的第二端与整流滤波电路的第二输出端均接地GND。

直流-直流变换器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，直流-直流变换器的第一输入端与第八电阻R8连接，直流-直流变换器的第二输入端接地，直流-直流变换器的输出端与控制模块连接。其中，在图1的实施例中，直流-直流变换器的第一输入端与第八电阻R8的第一端连接，在图2的实施例中，直流-直流变换器的第一输入端与第八电阻R8的第二端连接。

在本实施例中二极管D5的作用是防止直流-直流变换器向母线输出纹波，其起到隔离的作用。在本实施例中，第八电阻R8用于限制第一电容C1的充电电流。第一电容C1相当于直流-直流变换器的蓄能电容。在本实施例中直流-直流变换器由于功率较小，可以采用BUCK变换器或者BUCK-BOOST变换器实现，电源电路了整流滤波电路，有助于减小电路体积。

参照图3，在一些实施例中，为了增加交流输入断开后控制模块的断电速度，电源电路还包括第九电阻R9，第九电阻R9与第一电容C1并联。第九电阻R9可以加快第一电容C1中电量的释放，缩短控制模块处于不稳定状态的时间。

参照图4和图5，在一些实施例中，为了增加交流电压采样电路的稳定性和精度，交流电压采样电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、运算放大器U和偏置电路，偏置电路由第十电阻R10和第十一电阻R11构成，其中，第十电阻R10和第十一电阻R11，串联在参考电压VCC和地GND之间，参考电压VCC可以是DC/DC变换器的输出电压，第十电阻 R10和第十一电阻R11的连接点作为偏置点与运算放大器U的正相输入端连接。整流滤波电路的输入端包括第一输入端和第二输入端。

第五电阻R5连接在运算放大器U的负相输入端和整流滤波电路的第一输入端之间。

第六电阻R6连接在运算放大器U的正相输入端和整流滤波电路的第二输入端之间。

第七电阻R7连接在运算放大器U的负相输入端和运算放大器U的输出端之间。

偏置电路与运算放大器U的正相输入端连接。

在本实施例中，第五电阻R5和第六电阻R6等值，第十电阻R10和第十一电阻R11等值， R7等于R10*R11/(R10+R11)。输入电压的电压值＝(VCC/2-Uo)*R5/R7。在本实施例中Uo是运算放大器U的输出电压，而VCC＝5V，因此可以简化为(2.5V-Uo)*R5/R7。

需要理解的是，第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第十电阻R10和第十一电阻R11可以是单个电阻，也可以是多个串联或者并联的电阻的等效电阻。

本实施例采用运算放大器构成交流电压检测电路，其相对于图1～图3所示的交流电压检测电路，其具备更高的精度，同时抗干扰能力更强。

本实施例公开了一种线路板，其中，该线路板上印刷有电机驱动电路的引线，以及焊接有用于实现电机驱动电路功能的元器件。或者，该线路板上印刷有电机控制电路的引线，以及焊接有用于实现电机控制电路的元器件。这些元器件包括但不限于电阻、电容、电感、三极管、继电器、运算放大器、二极管和变压器等等。

参照图6，该线路板可以应用在空调器中，其具体可以用于控制空调器的压缩机中的开绕组电机。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电机驱动电路，用于驱动具有三相绕组的开绕组电机，每相所述绕组的一端组成第一三相出线组，每相所述绕组的另一端组成第二三相出线组，其特征在于，所述电机驱动电路包括：

第一驱动电路，与所述第二三相出线组连接，用于向所述三相绕组提供第一驱动电压；

第二驱动电路，与所述第一三相出线组连接，用于向所述三相绕组提供第二驱动电压；

整流滤波电路，包括与所述第一驱动电路连接的输出端和用于接入交流电的输入端；

交流电压采样电路，用于获取所述交流电的相位，所述交流电压采样电路包括输入端和用于向控制模块输出采样信号的输出端，所述交流电压采样电路的输入端与所述整流滤波电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种电机驱动电路，其特征在于，所述整流滤波电路的输入端包括第一输入端和第二输入端；

所述交流电压采样电路包括：

第一分压单元，与所述整流滤波电路的第一输入端连接，用于对所述整流滤波电路的第一输入端的对地电压进行分压，以输出第一采样信号；

第二分压单元，与所述整流滤波电路的第二输入端连接，用于对所述整流滤波电路的第二输入端的对地电压进行分压，以输出第二采样信号。

3.根据权利要求2所述的一种电机驱动电路，其特征在于，所述第一分压单元包括第一电阻和第二电阻，所述第二分压单元包括第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻和第二电阻串联在所述整流滤波电路的第一输入端和地之间；

所述第三电阻和第四电阻串联在所述整流滤波电路的第二输入端和地之间；

所述第一电阻和第二电阻的连接点用于输出所述第一采样信号；

所述第三电阻和第四电阻的连接点用于输出所述第二采样信号。

4.根据权利要求1所述的一种电机驱动电路，其特征在于，所述交流电压采样电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、运算放大器和偏置电路；所述整流滤波电路的输入端包括第一输入端和第二输入端；

所述第五电阻连接在所述运算放大器的负相输入端和所述整流滤波电路的第一输入端之间；

所述第六电阻连接在所述运算放大器的正相输入端和所述整流滤波电路的第二输入端之间；

所述第七电阻连接在所述运算放大器的负相输入端和所述运算放大器的输出端之间；

所述偏置电路与所述运算放大器的正相输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动电路还包括电源电路；

所述电源电路连接所述整流滤波电路，用以将所述整流滤波电路的输出端的电压变换为所述控制模块的工作电压。

6.根据权利要求5所述的一种电机驱动电路，其特征在于，所述整流滤波电路的输出端包括第一输出端和第二输出端；

所述电源电路包括：

二极管，所述二极管的正极与所述整流滤波电路的输出端包括第一输出端连接；

第八电阻，所述第八电阻的第一端与所述二极管的负极连接；

第一电容，所述第一电容的第一端与所述第八电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端与所述整流滤波电路的第二输出端均接地；

直流-直流变换器，包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述直流-直流变换器的第一输入端与所述第八电阻连接，所述直流-直流变换器的第二输入端接地，所述直流-直流变换器的输出端用于与所述控制模块连接；

第九电阻，与所述第一电容并联。

7.根据权利要求1所述的一种电机驱动电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括：

整流桥，包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述整流桥的第一输入端和第二输入端作为所述整流滤波电路的输入端；

薄膜电容，连接在所述整流桥的第一输出端和第二输出端之间；

滤波电感，连接在所述薄膜电容和所述整流桥的第一输出端之间。

8.一种电机控制电路，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的电机驱动电路和控制模块，所述控制模块分别与所述第一驱动电路和所述第二驱动电路连接，用以控制所述第一驱动电路和所述第二驱动电路，所述交流电压采样电路的输出端与所述控制模块连接。

9.根据权利要求8所述的一种电机控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括锁相环；所述锁相环与所述交流电压采样电路的输出端连接。

10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的电机驱动电路，或者包括如权利要求8或9所述的电机控制电路。

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