CN217037069U - 一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，包括供电电源、两相交流电机、逆变电路和控制电路，逆变电路包括四个开关晶体管单元，四个开关晶体管单元分别用于两组桥臂，供电电源除了连接直流母线以外还具有中点电位引出端，中点电位引出端用于形成电机U\V两相的回路，两相交流电机的U相绕组的U1端和V相绕组的V1端分别接入U相桥臂输出端和V相桥臂输出端，电机的U2端和V2端共同与供电电源的中间电位引出端相连接，本实用新型够对两相交流电机进行变频调速，并且结构简单，节省器件数量。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机驱动领域，尤其涉及一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构。
背景技术
交流电机调速技术是当今节能的一种主要手段，按照供电形式划分，交流电机主要包括三相电机和两相电机；三相电机所用的交流电是三相交流电源，相间夹角为120度，两相电机所用的交流电是两相交流电源，相间夹角为90度，现有两相电机没有成熟的变频调速方法，原因在于配套两相电机的变频调速系统复杂，更具体的原因在于单向电机采用的是两组绕组之间的电角度夹角为90度，电机的四根进线U1\U2和V1\V2必须由4组桥臂8个开关晶体管单元提供，相比于三相电机变频调速系统的三组桥臂这非但没有简化系统反而会使系统变得更复杂，基于现有技术的两相交流电机调速系统相比较三相电机变频调速系统各个方面都显得一无是处，因此完全不具有推广的价值；
现有最普遍的两相交流电机仍然不具有变频调速系统，而只是在其中一组绕组上串联电容器，利用电容器使所在的一路绕组产生超前于另外一路的电流相位角并在电机定子上形成旋转磁势使电机旋转，因此两相交流电机也被称为“单相交流电机”，除了运行和调速困难之外，电容启动的方法仅能够启动或运行感应电机、异步电机而不能够启动或运行任何一种类型的同步电机。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，能够对两相交流电机进行变频调速，并且结构简单，节省器件数量。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，包括供电电源、两相交流电机、逆变电路和控制电路，逆变电路包括四个开关晶体管单元，四个开关晶体管单元分别用于两组桥臂，供电电源除了连接直流母线以外还具有中点电位引出端，中点电位引出端用于形成电机U\V两相的回路，两相交流电机的U相绕组的U1端和V相绕组的V1端分别接入U相桥臂输出端和V相桥臂输出端，电机的U2端和V2端共同与供电电源的中间电位引出端相连接。
优选的，所述控制电路包括输入与界面显示电路、MCU、PWM生成电路、门极驱动电路、直流母线电压检测电路、输出电流检测电路、PG编码器和位置信号处理电路，所述MCU分别与输入与界面显示电路、电压\电流检测电路、PWM生成电路、输出电流检测电路和位置信号处理电路电性连接，直流母线电压检测电路、输出电流检测电路与逆变电路电性连接，所述输出电流检测电路与两相交流电机相连，所述位置信号处理电路与PG编码器电性连接，所述门极驱动电路与四个开关晶体管的控制端相连。
优选的，所述控制电路生成4路经PWM调制的驱动信号分别为U相桥臂和V相桥臂各提供两路用于每个桥臂的上管和下管，U、V两相桥臂的驱动型号的相位差为90度。
优选的，所述开关晶体管单元为MOSFET或IGBT。
优选的，所述供电电源为带有中点电位引出端的电池组件，电池组件的正、负极极引出端和中点电位引出端与逆变电路之间设有开关。
优选的，本结构还包括整流电路和滤波电路，所述供电电源的正极引出端和负极引出端依次与整流电路和滤波电路相连后连接逆变电路，供电电源的中点电位引出端与滤波电路相连后连接两相交流电机的U2和V2端。
优选的，所述供电电源为具有电源变压器的整流电源。
优选的，所述供电电源为具有自耦变压器的整流电源。
优选的，所述供电电源为具有三相四线制的整流电源。
优选的，所述供电电源为具有变压器的倍压整流电源。
根据上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本结构能够在两相交流电机变频调速中适用于多种供电电源，并将供电电源转换成频率、电压可控的的交流电源供给给两相电机，通过设置中间电位引出端，将中间电位引出端与两相交流电机的U2和V2相连构成回路，相较于三相交流电机变频调速系统省去至少两个开关晶体管单元，及相应数量门极驱动器件、吸收尖峰电压的组件，并且在控制部分又可省去一个电机电流传感器，减少不必要的结构，降低成本，节约能源。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的拓扑结构图；
图2为本实用新型实施例2的拓扑结构图；
图3为本实用新型实施例3的拓扑结构图；
图4为本实用新型实施例4的拓扑结构图；
图5为本实用新型实施例5的拓扑结构图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例1，一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，如图1所示，电池组件增设一个中点电位引出端，共有三个引出端：正极引出端、中点电位引出端、负极引出端，逆变电路包括四个开关晶体管单元VT1、VT2、VT3、VT4，其中VT1与VT2构成U相桥臂，VT3与VT4构成V相桥臂，两相交流电机的U相绕组的U1端接在逆变电路中的U相桥臂输出点上，两相交流电机V相绕组的V1端接在逆变电路中的V相桥臂输出点上，两相交流电机的U2端和V2端共同连接到电池组件的中点电位引出端。
设置使提供给两个桥臂的驱动信号相差90度。
控制电路包括输入与界面显示电路、MCU、PWM生成电路、门极驱动电路、电压\电流检测电路、输出电流检测电路、PG编码器和位置信号处理电路，所述MCU分别与输入与界面显示电路、电压\电流检测电路、PWM生成电路、输出电流检测电路和位置信号处理电路电性连接，所述电压\电流检测电路与逆变电路电性连接，所述输出电流检测电路与两相交流电机相连，所述位置信号处理电路与PG编码器电性连接，所述门极驱动电路与四个开关晶体管的控制端相连。
所述控制电路生成4路经PWM调制的驱动信号分别为U相桥臂和V相桥臂各提供两路用于每个桥臂的上管和下管，U、V两相桥臂的驱动型号的相位差为90度。
实施例2，如图2所示，实施例2与实施例1的区别在于：将电池组件换为具有电源变压器的整流电源，其中包括电源变压器、整流桥和滤波电容器，电源变压器次级绕组的中心抽头作为钳位点，钳位点并入滤波电容器组件的中间点，钳位点同时还与两相交流电机的U2端和V2端相连接形成回路。
实施例3，如图3所示，实施例3与实施例2的区别在于：将具有隔离性能的电源变压器换为非隔离的自耦变压器，开关晶体管由MOSFET换为IGBT。
实施例4，如图4所示，实施例4与实施例2的区别在于：设置三相整流桥为交流电网进线LI、L2、L3进行整流，利用N零线作为钳位点，开关晶体管由MOSFET换为IGBT。
实施例5，如图5所示，实施例5与实施例2的区别在于：将具有电源变压器的整流电源换为具有变压器的倍压整流电源，利用全波倍压整流电路自带的中点电位作为钳位点。
需要说明的是，上述实施例仅用来说明本实用新型，但本实用新型并不局限于上述实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，其特征在于：包括供电电源、两相交流电机、逆变电路和控制电路，逆变电路包括四个开关晶体管单元，四个开关晶体管单元分别用于两组桥臂，供电电源除了连接直流母线以外还具有中点电位引出端，中点电位引出端用于形成电机U\V两相的回路，两相交流电机的U相绕组的U1端和V相绕组的V1端分别接入U相桥臂输出端和V相桥臂输出端，电机的U2端和V2端共同与供电电源的中间电位引出端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，其特征在于：所述控制电路包括输入与界面显示电路、MCU、PWM生成电路、门极驱动电路、直流母线电压检测电路、输出电流检测电路、PG编码器和位置信号处理电路，所述MCU分别与输入与界面显示电路、电压\电流检测电路、PWM生成电路、输出电流检测电路和位置信号处理电路电性连接，直流母线电压检测电路、输出电流检测电路与逆变电路电性连接，所述输出电流检测电路与两相交流电机相连，所述位置信号处理电路与PG编码器电性连接，所述门极驱动电路与四个开关晶体管的控制端相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，其特征在于：所述控制电路生成4路经PWM调制的驱动信号分别为U相桥臂和V相桥臂各提供两路用于每个桥臂的上管和下管，U、V两相桥臂的驱动型号的相位差为90度。
4.根据权利要求1所述的一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，其特征在于：所述开关晶体管单元为MOSFET或IGBT。
5.根据权利要求3所述的一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，其特征在于：所述供电电源为带有中点电位引出端的电池组件，电池组件的正、负极极引出端和中点电位引出端与逆变电路之间设有开关。
6.根据权利要求3所述的一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，其特征在于：还包括整流电路和滤波电路，所述供电电源的正极引出端和负极引出端依次与整流电路和滤波电路相连后连接逆变电路，供电电源的中点电位引出端与滤波电路相连后连接两相交流电机的U2和V2端。
7.根据权利要求5所述的一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，其特征在于：所述供电电源为具有电源变压器的整流电源。
8.根据权利要求5所述的一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，其特征在于：所述供电电源为具有自耦变压器的整流电源。
9.根据权利要求5所述的一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，其特征在于：所述供电电源为具有三相四线制的整流电源。
10.根据权利要求5所述的一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构，其特征在于：所述供电电源为具有变压器的倍压整流电源。
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| CN202122955517.4U Active CN217037069U (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 一种用于两相交流电机变频调速的逆变电路拓扑结构 |
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