專利名稱：無刷直流電機逆變器控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電機，特別是涉及無刷直流電機變頻調(diào)速控制方法。
背景技術：
無刷直流電機(BLDC)是新型的直流變頻空調(diào)器所采用的壓縮機電機，通過逆變器控制輸入壓縮機電機的電源頻率，改變壓縮機電機運轉(zhuǎn)速度，使空調(diào)器根據(jù)環(huán)境狀況變工況運行。
變頻式空調(diào)器根據(jù)環(huán)境狀況進行頻率變換，提升頻率時，壓縮機高速旋轉(zhuǎn)，空調(diào)器高速調(diào)節(jié)室溫；降低頻率時，壓縮機低速旋轉(zhuǎn)，空調(diào)器均衡室溫。因此，變頻式空調(diào)器可以根據(jù)需要，在室外氣溫、室內(nèi)人數(shù)變化的情況下，通過壓縮機轉(zhuǎn)速的變化，加大或減小功率，變換頻率壓縮制冷劑，將溫度環(huán)境調(diào)節(jié)得更舒適。
直流變頻空調(diào)器的壓縮機轉(zhuǎn)速變化是通過逆變器控制無刷直流電機的輸入電流的相位來實現(xiàn)。逆變器是無刷直流電機驅(qū)動電路的主要組成部件，由變頻模塊改變軟件控制邏輯來控制輸入電機的調(diào)相驅(qū)動電流，以實現(xiàn)壓縮機電機的變速轉(zhuǎn)動。
無刷直流電機的轉(zhuǎn)子由永磁鐵構(gòu)成，定子采用整距集中繞組，省去普通直流電機所必需的電刷，程序控制輸入的調(diào)相驅(qū)動電流。利用逆變器在對無刷直流電機輸入電流進行控制時，需要及時測定轉(zhuǎn)子磁極的位置檢測信號，為程序控制提供準確地調(diào)相信息。
無刷直流電機克服了傳統(tǒng)的直流電機的一些缺陷，如電磁干擾、噪聲大、可靠性差和壽命短等，又具有交流電機所不具有的一些優(yōu)點，如運行效率高、調(diào)速性能好、無渦流損失等。所以，采用無刷直流電機的直流變頻空調(diào)器具有更節(jié)能、更高效的優(yōu)點。
圖1顯示現(xiàn)有技術的一種無刷直流電機的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)及其逆變器控制中的電流流向示意圖。圖2為圖1中逆變器變頻模塊晶體管電壓變化示意圖。
如圖1和圖2所示，無刷直流電機驅(qū)動電路中包括整流二極管D、濾波電容C和逆變器。交流電流經(jīng)整流濾波變成直流電流后，再經(jīng)逆變器調(diào)相后輸入壓縮機的三相電機。逆變器的變頻模塊主要由六個場效應晶體管T1～T6構(gòu)成。六個場效應晶體管每兩個串聯(lián)形成一個電路橋臂，串聯(lián)形成的三個晶體管電路橋臂并聯(lián)在輸入電路上。
即，晶體管T1的源極連接晶體管T4的漏極，晶體管T3的源極連接晶體管T6的漏極，晶體管T5的源極連接晶體管T2的漏極；晶體管T1、T3、T5的漏極連接濾波電容C的正極，晶體管T4、T6、T2的源極連接濾波電容C的負極。
每個電路橋臂的兩晶體管之間與壓縮機電機的一條相引線連接，晶體管T1、T4之間連接U相引線，晶體管T3、T6之間連接V相引線，晶體管T5、T2之間連接W相引線。
同時，每個場效應晶體管并聯(lián)一個續(xù)流二極管，續(xù)流二極管的連接場效應晶體管的漏極，續(xù)流二極管的正極連接場效應晶體管的源極。六個場效應晶體管T1、T2、T3、T4、T5和T6分別對應六個續(xù)流二極管D1、D2、D3、D4、D5和D6。
上述無刷直流電機輸入電流的逆變器控制方法由變頻模塊中不同場效應晶體管的觸發(fā)和導通來實現(xiàn)。逆變器控制方法由循環(huán)進行的下述電路觸發(fā)的六個階段組成，每個階段有兩個晶體管工作，一個晶體管保持導通，一個晶體管觸發(fā)導通，每個階段的中晶體管觸發(fā)、導通多次，觸發(fā)、導通次數(shù)可根據(jù)程序設定。
第一階段晶體管T6保持導通狀態(tài)，晶體管T1觸發(fā)導通。晶體管T1觸發(fā)導通時，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T1→U→V→T6形成回路；當晶體管T1觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T1關閉，電流通過晶體管T4旁邊的續(xù)流二極管D4流通，這時電流方向為U→V→T6→D4。在第一階段，晶體管T1和續(xù)流二極管D4進行多次上述觸發(fā)脈沖循環(huán)。
第二階段晶體管T1保持導通狀態(tài)，晶體管T2觸發(fā)導通。晶體管T2觸發(fā)導通，經(jīng)過整流濾波的直流電流經(jīng)過T1→U→W→T2形成回路；當晶體管T2觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T2關閉，電流通過晶體管T5旁邊的續(xù)流二極管D5流通，這時電流方向為T1→U→W→D5。在第二階段，晶體管T2和續(xù)流二極管D5進行多次上述觸發(fā)脈沖循環(huán)。
第三階段晶體管T2保持導通狀態(tài)，晶體管T3觸發(fā)導通。晶體管T3觸發(fā)導通時，經(jīng)過整流濾波的直流電流經(jīng)過T3→V→W→T2形成回路；當晶體管T3觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T3關閉，電流通過晶體管T6旁邊的續(xù)流二極管D6流通，這時電流方向為V→W→T2→D6。在第三階段，晶體管T3和續(xù)流二極管D6進行多次上述觸發(fā)脈沖循環(huán)。
第四階段晶體管T3保持導通狀態(tài)，晶體管T4觸發(fā)導通。晶體管T4觸發(fā)導通時，經(jīng)過整流濾波的直流電流經(jīng)過T3→V→U→T4形成回路；當晶體管T4觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T4關閉，電流通過晶體管T1旁邊的續(xù)流二極管D1流通，這時電流方向為T3→V→U→D1。在第四階段，晶體管T4和續(xù)流二極管D1進行多次上述觸發(fā)脈沖循環(huán)。
第五階段晶體管T4保持導通狀態(tài)，晶體管T5觸發(fā)導通。晶體管T5觸發(fā)導通時，經(jīng)過整流濾波的直流電流經(jīng)過T5→W→U→T4，形成回路；當晶體管T5觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T5關閉，電流通過晶體管T2旁邊的續(xù)流二極管D2流通，這時電流方向為W→U→T4→D2。在第五階段，晶體管T5和續(xù)流二極管D2進行多次上述觸發(fā)脈沖循環(huán)。
第六階段晶體管T5保持導通狀態(tài)，晶體管T6觸發(fā)導通。晶體管T6觸發(fā)導通時，經(jīng)過整流濾波的直流電流經(jīng)過T5→W→V→T6，形成回路；當晶體管T6觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T6關閉，電流通過晶體管T3旁邊的續(xù)流二極管D3流通，這時電流方向為T5→W→V→D3。在第六階段，晶體管T6和續(xù)流二極管D3進行多次上述觸發(fā)脈沖循環(huán)。
但是，對于上述現(xiàn)有技術的無刷直流電機輸入電流的逆變器控制方法，由于續(xù)流二極管的導通電壓降大多是0.7V，相對應的電機在低轉(zhuǎn)速時電機繞組的反電動勢較小，因此，續(xù)流二極管的電壓降對整個回路的影響比重就比較大，會導致轉(zhuǎn)子磁極的位置檢測信號精度降低，使電機的電流不能精確換相，甚至不能正常運行。而且，在電機高速運轉(zhuǎn)時，續(xù)流二極管流過的電流增大，致使電能損耗較大，會增加無刷直流電機乃至整個空調(diào)器的能耗。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術的無刷直流電機輸入電流的逆變器控制方法，存在電機低速運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子磁極的位置檢測信號精度降低以及二極管續(xù)流增大無刷直流電機能耗的問題，本發(fā)明推出改進的無刷直流電機輸入電流逆變器控制方法，其目的是采用導通同一電路橋臂上的另一只晶體管代替續(xù)流二極管續(xù)流，以提高轉(zhuǎn)子磁極位置檢測信號精度和降低電機能耗。
本發(fā)明所涉及的無刷直流電機逆變器控制方法由循環(huán)進行的六個電路觸發(fā)階段組成。每個階段有三個晶體管工作，一個晶體管保持導通，二個在同一電路橋臂上串聯(lián)的晶體管交替觸發(fā)導通，二個晶體管交替觸發(fā)導通的次數(shù)可根據(jù)程序設定。
第一階段，晶體管T6保持導通狀態(tài)，晶體管T1和晶體管T4交替觸發(fā)導通。第二階段，晶體管T1保持導通狀態(tài)，晶體管T2和晶體管T5交替觸發(fā)導通。第三階段，晶體管T2保持導通狀態(tài)，晶體管T3和晶體管T6交替觸發(fā)導通。第四階段，晶體管T3保持導通狀態(tài)，晶體管T4和晶體管T1交替觸發(fā)導通。第五階段，晶體管T4保持導通狀態(tài)，晶體管T5和晶體管T2交替觸發(fā)導通。第六階段，晶體管T5保持導通狀態(tài)，晶體管T6和晶體管T3交替觸發(fā)導通。
本發(fā)明所涉及的無刷直流電機逆變器控制方法通過上述六個電路觸發(fā)階段的依次循環(huán)進行，控制輸入電機的調(diào)相驅(qū)動電流，以實現(xiàn)壓縮機電機的變速轉(zhuǎn)動。由于采用導通同一電路橋臂上的另一只晶體管代替續(xù)流二極管續(xù)流，提高了轉(zhuǎn)子磁極位置檢測信號精度和降低電機能耗，增進了直流變頻空調(diào)器的整機性能。


圖1為現(xiàn)有技術的無刷直流電機的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)及其逆變器控制中的電流流向示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術的無刷直流電機逆變器變頻模塊晶體管電壓變化示意圖。
圖3為本發(fā)明的無刷直流電機的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)及其逆變器控制中的電流流向示意圖。
圖4為本發(fā)明的逆變器變頻模塊晶體管電壓變化示意圖。
附面的主要標記說明C、濾波電容 D、整流二極管T1、T2、T3、T4、T5、T6、場效應晶體管D1、D2、D3、D4、D5、D6、續(xù)流二極管U、電機U相引線 V、電機V相引線W、電機W相引線 T、時間V1、晶體管T1的電壓 V2、晶體管T2的電壓V3、晶體管T3的電壓 V4、晶體管T4的電壓V5、晶體管T5的電壓 V6、晶體管T6的電壓具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合

本發(fā)明的具體實施方式
。如圖3和圖4所示，本發(fā)明所涉及的本發(fā)明所涉及的無刷直流電機逆變器控制方法由循環(huán)進行的電路觸發(fā)六個階段組成。每個階段有三個晶體管工作，一個晶體管保持導通，二個在同一電路橋臂上串聯(lián)的晶體管交替觸發(fā)導通，二個晶體管交替觸發(fā)導通的次數(shù)可根據(jù)程序設定。
第一階段晶體管T6保持導通狀態(tài)，晶體管T1和晶體管T4交替觸發(fā)導通。晶體管T1首先觸發(fā)導通時，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T1→U→V→T6形成回路；當晶體管T1的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T1關閉，導通晶體管T4，電流方向為U→V→T6→T4；當晶體管T4的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T4關閉，再導通晶體管T1，電流方向為T1-U-V-T6；當晶體管T1的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T1關閉，再導通晶體管T4，電流方向為U→V→T6→T4。晶體管T1和晶體管T4交替觸發(fā)導通多次。
第二階段晶體管T1保持導通狀態(tài)，晶體管T2和晶體管T5交替觸發(fā)導通。晶體管T2首先觸發(fā)導通，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T1→U→W→T2形成回路；當晶體管T2的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T2關閉，導通晶體管T5，電流方向為T1→U→W→T5。當晶體管T5的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T5關閉，再導通晶體管T2，電流方向為T1→U→W→T2；當晶體管T2的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T2關閉，再導通晶體管T5，電流方向為T1→U→W→T5。晶體管T2和晶體管T5交替觸發(fā)導通多次。
第三階段晶體管T2保持導通狀態(tài)，晶體管T3和晶體管T6交替觸發(fā)導通。晶體管T3首先觸發(fā)導通時，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T3→V→W→T2形成回路；當晶體管T2的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T2關閉，導通晶體管T6，電流方向為V→W→T2→T6；當晶體管T6的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T6關閉，再導通晶體管T3，電流方向為T3→V→W→T2；當晶體管T3的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T3關閉，再導通晶體管T6，電流方向為V→W→T2→T6。晶體管T3和晶體管T6交替觸發(fā)導通多次。
第四階段晶體管T3保持導通狀態(tài)，晶體管T4和晶體管T1交替觸發(fā)導通。晶體管T4首先觸發(fā)導通，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T3→V→U→T4形成回路；當晶體管T4的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T4關閉，導通晶體管T1，電流方向為T1→U→W→T3。當晶體管T1的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T1關閉，再導通晶體管T4，電流方向為T3→V→U→T4；當晶體管T4的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T4關閉，再導通晶體管T1，電流方向為T1→U→W→T3。晶體管T4和晶體管T1交替觸發(fā)導通多次。
第五階段晶體管T4保持導通狀態(tài)，晶體管T5和晶體管T2交替觸發(fā)導通。晶體管T5首先觸發(fā)導通時，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T5→W→U→T4形成回路；當晶體管T4的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T4關閉，導通晶體管T2，電流方向為W→U→T4→T2；當晶體管T2的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T2關閉，再導通晶體管T5，電流方向為T5→W→U→T4；當晶體管T5的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T5關閉，再導通晶體管T2，電流方向為V→W→T4→T2。晶體管T5和晶體管T2交替觸發(fā)導通多次。
第六階段晶體管T5保持導通狀態(tài)，晶體管T6和晶體管T3交替觸發(fā)導通。晶體管T6首先觸發(fā)導通，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T5→W→V→T6形成回路；當晶體管T6的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T6關閉，導通晶體管T3，電流方向為T5→W→V→T3。當晶體管T3的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T3關閉，再導通晶體管T6，電流方向為T5→W→V→T6；當晶體管T6的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T6關閉，再導通晶體管T3，電流方向為T5→W→V→T3。晶體管T6和晶體管T3交替觸發(fā)導通多次。
權(quán)利要求
1.一種無刷直流電機逆變器控制方法，由構(gòu)成逆變器變頻模塊的六個場效應晶體管(T1、T2、T3、T4、T5、T6)中不同晶體管的觸發(fā)和導通來實現(xiàn)，其特征在于，逆變器控制方法由循環(huán)進行電路觸發(fā)的六個階段組成，每個階段有三個晶體管工作，一個晶體管保持導通，二個在同一電路橋臂上串聯(lián)的晶體管交替觸發(fā)導通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機逆變器控制方法，其特征在于，循環(huán)進行電路觸發(fā)的六個階段包括第一階段，晶體管(T6)保持導通狀態(tài)，晶體管(T1)和晶體管(T4)交替觸發(fā)導通；第二階段，晶體管(T1)保持導通狀態(tài)，晶體管(T2)和晶體管(T5)交替觸發(fā)導通；第三階段，晶體管(T2)保持導通狀態(tài)，晶體管(T3)和晶體管(T6)交替觸發(fā)導通；第四階段，晶體管(T3)保持導通狀態(tài)，晶體管(T4)和晶體管(T1)交替觸發(fā)導通；第五階段，晶體管(T4)保持導通狀態(tài)，晶體管(T5)和晶體管(T2)交替觸發(fā)導通；第六階段，晶體管(T6)保持導通狀態(tài)，晶體管(T1)和晶體管(T4)交替觸發(fā)導通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷直流電機逆變器控制方法，其特征在于，循環(huán)進行電路觸發(fā)的第一階段為晶體管T1首先觸發(fā)導通時，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T1→U→V→T6形成回路；當晶體管T1的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T1關閉，導通晶體管T4，電流方向為U→V→T6→T4；當晶體管T4的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T4關閉，再導通晶體管T1，電流方向為T1-U-V-T6；當晶體管T1的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T1關閉，再導通晶體管T4，電流方向為U→V→T6→T4；晶體管T1和晶體管T4交替觸發(fā)導通多次。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷直流電機逆變器控制方法，其特征在于，循環(huán)進行電路觸發(fā)的第二階段為晶體管T2首先觸發(fā)導通，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T1→U→W→T2形成回路；當晶體管T2的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T2關閉，導通晶體管T5，電流方向為T1→U→W→T5；當晶體管T5的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T5關閉，再導通晶體管T2，電流方向為T1→U→W→T2；當晶體管T2的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T2關閉，再導通晶體管T5，電流方向為T1→U→W→T5；晶體管T2和晶體管T5交替觸發(fā)導通多次。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷直流電機逆變器控制方法，其特征在于，循環(huán)進行電路觸發(fā)的第三階段為晶體管T3首先觸發(fā)導通時，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T3→V→W→T2形成回路；當晶體管T2的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T2關閉，導通晶體管T6，電流方向為V→W→T2→T6；當晶體管T6的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T6關閉，再導通晶體管T3，電流方向為T3→V→W→T2；當晶體管T3的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T3關閉，再導通晶體管T6，電流方向為V→W→T2→T6；晶體管T3和晶體管T6交替觸發(fā)導通多次。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷直流電機逆變器控制方法，其特征在于，循環(huán)進行電路觸發(fā)的第四階段為晶體管T4首先觸發(fā)導通，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T3→V→U→T4形成回路；當晶體管T4的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T4關閉，導通晶體管T1，電流方向為T1→U→W→T3；當晶體管T1的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T1關閉，再導通晶體管T4，電流方向為T3→V→U→T4；當晶體管T4的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T4關閉，再導通晶體管T1，電流方向為T1→U→W→T3；晶體管T4和晶體管T1交替觸發(fā)導通多次。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷直流電機逆變器控制方法，其特征在于，循環(huán)進行電路觸發(fā)的第五階段為晶體管T5首先觸發(fā)導通時，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T5→W→U→T4形成回路；當晶體管T4的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T4關閉，導通晶體管T2，電流方向為W→U→T4→T2；當晶體管T2的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T2關閉，再導通晶體管T5，電流方向為T5→W→U→T4；當晶體管T5的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T5關閉，再導通晶體管T2，電流方向為V→W→T4→T2；晶體管T5和晶體管T2交替觸發(fā)導通多次。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷直流電機逆變器控制方法，其特征在于，循環(huán)進行電路觸發(fā)的第六階段為晶體管T6首先觸發(fā)導通，經(jīng)過整流濾波的直流電流通過T5→W→V→T6形成回路；當晶體管T6的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T6關閉，導通晶體管T3，電流方向為T5→W→V→T3；當晶體管T3的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T3關閉，再導通晶體管T6，電流方向為T5→W→V→T6；當晶體管T6的觸發(fā)脈沖完成時，晶體管T6關閉，再導通晶體管T3，電流方向為T5→W→V→T3；晶體管T6和晶體管T3交替觸發(fā)導通多次。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的無刷直流電機逆變器控制方法由循環(huán)進行的六個電路觸發(fā)階段組成。每個階段有三個晶體管工作，一個晶體管保持導通，二個在同一電路橋臂上串聯(lián)的晶體管交替觸發(fā)導通。二個晶體管交替觸發(fā)導通的次數(shù)可根據(jù)程序設定。通過三個晶體管導通和交替觸發(fā)導通，控制輸入電機的調(diào)相驅(qū)動電流，以實現(xiàn)壓縮機電機的變速轉(zhuǎn)動。由于采用導通同一橋臂另一只晶體管代替續(xù)流二極管續(xù)流，提高了轉(zhuǎn)子磁極位置檢測信號精度和降低電機能耗，增進了直流變頻空調(diào)器的整機性能。
文檔編號H02M5/00GK1980043SQ20051001646
公開日2007年6月13日 申請日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月29日
發(fā)明者王加洪 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司