一種電動機(jī)通用功率驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動機(jī)通用功率驅(qū)動電路，本發(fā)明將不對稱半橋回路各相上、下橋臂的出線端處并聯(lián)了一條帶插座的支路，當(dāng)驅(qū)動器驅(qū)動的是開關(guān)磁阻電動機(jī)，則逆變器各相上、下橋臂接入電動機(jī)定子繞組，并入的支路并不用導(dǎo)線連接，此時逆變器實(shí)為不對稱半橋回路；當(dāng)驅(qū)動器驅(qū)動的是無刷直流電動機(jī)、永磁同步電機(jī)或異步電動機(jī)，則將逆變器各相的上橋臂接入電動機(jī)定子繞組，同時將并入的支路用導(dǎo)線連接，此時逆變器實(shí)為全橋回路，本發(fā)明僅需幾根導(dǎo)線無需焊接的插拔就可實(shí)現(xiàn)在同一套驅(qū)動系統(tǒng)上驅(qū)動多種電動機(jī)，方法簡單，容易實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了開發(fā)過程中的人力物力，提高了不同類型電動機(jī)驅(qū)動電路之間的通用性。
【專利說明】—種電動機(jī)通用功率驅(qū)動電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動化、電動機(jī)控制和電子設(shè)計領(lǐng)域，具體為一種電動機(jī)通用功率驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電動機(jī)是國民生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾膭恿碓?，有著舉足輕重的地位，電動機(jī)的種類也十分繁多，常見的有直流電動機(jī)、同步電動機(jī)、異步電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)以及開關(guān)磁阻電動機(jī)等。通常對于無需頻繁正反轉(zhuǎn)和調(diào)速要求不高的場合，電動機(jī)可以不用功率驅(qū)動器，上電就可以轉(zhuǎn)動，如大功率的有刷直流電動機(jī)和大功率的異步電動機(jī)。而對于需要頻繁正反轉(zhuǎn)和精確控制轉(zhuǎn)速的電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，則要配有功率驅(qū)動器，如無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、永磁同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)等，因此功率驅(qū)動器已經(jīng)逐漸成為電動機(jī)高性能調(diào)速系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。
[0003]功率驅(qū)動器是由大功率電力電子器件構(gòu)成的功率變換裝置，主要作用是對供電電源進(jìn)行各種變換，如整流、逆變、調(diào)頻、調(diào)壓等，以驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動。隨著電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)的日新月異，功率驅(qū)動器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電動機(jī)控制方式也屢有創(chuàng)新和進(jìn)步。雖然在實(shí)際應(yīng)用中，通常會選用集成驅(qū)動電路、保護(hù)電路和功率器件于一體的智能功率模塊(IPM)，但是在對電動機(jī)控制的科研和實(shí)驗(yàn)中，由于不是過分強(qiáng)調(diào)效率、專用性和為了便于實(shí)驗(yàn)、測試和性能分析等原因，通常都使用分立模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計了一種可以驅(qū)動無刷直流電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)、異步電動機(jī)和開關(guān)磁阻電動機(jī)通用功率驅(qū)動電路。
[0005]對于直流無刷電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、永磁同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以及開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，都需要將直流電源逆變成交流電供給電動機(jī)定子繞組。逆變器有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如全橋回路、不對稱半橋回路、H橋回路、(n+1)型回路等，通常無刷直流電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)、異步電動機(jī)的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致，都使用全橋型回路，開關(guān)磁阻電動機(jī)使用的是不對稱半橋回路。通過比較不難發(fā)現(xiàn)這兩種回路在電動機(jī)定子繞組相數(shù)一致的情況下所使用的元器件種類和數(shù)量完全一致，電路連接方式也十分相似，只有微小差異，只需對電路做微小調(diào)整便可消除這種差異。本發(fā)明專利對不對稱半橋回路進(jìn)行了改進(jìn)，此改進(jìn)使得功率驅(qū)動器不僅可以驅(qū)動開關(guān)磁阻電動機(jī)還可以驅(qū)動永磁同步電機(jī)、異步電動機(jī)和無刷直流電動機(jī)。
[0006]具體改進(jìn)方法是將不對稱半橋回路各相上、下橋臂的出線端處并聯(lián)了一條帶插座的支路，當(dāng)驅(qū)動器驅(qū)動的是開關(guān)磁阻電動機(jī)，則逆變器各相上、下橋臂接入電動機(jī)定子繞組，并入的支路并不用導(dǎo)線連接，此時逆變器實(shí)為不對稱半橋回路；當(dāng)驅(qū)動器驅(qū)動的是無刷直流電動機(jī)、永磁同步電機(jī)或異步電動機(jī)，則將逆變器各相的上橋臂接入電動機(jī)定子繞組，同時將并入的支路用導(dǎo)線連接，此時逆變器實(shí)為全橋回路。[0007]本發(fā)明一種電動機(jī)通用功率驅(qū)動電路，包括逆變器電路、電壓檢測電路、逆變器驅(qū)動信號接口、電動機(jī)繞組電流檢測電路接口和八個插座；
所述的逆變器電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4、第五開關(guān)管Q5、第六開關(guān)管Q6、第七開關(guān)管Q7、第八開關(guān)管Q8、第一續(xù)流二極管D1、第二續(xù)流二極管D2、第三續(xù)流二極管D3、第四續(xù)流二極管D4、第五續(xù)流二極管D5、第六續(xù)流二極管D6、第七續(xù)流二極管D7、第八續(xù)流二極管D8 ;所述的第一開關(guān)管Ql的C極、第二開關(guān)管Q2的C極、第三開關(guān)管Q3的C極、第四開關(guān)管Q4的C極、第一續(xù)流二極管Dl的負(fù)極、第二續(xù)流二極管D2的負(fù)極、第三續(xù)流二極管D3的負(fù)極、第四續(xù)流二極管D4的負(fù)極接直流母線電源的正極VCC ;第五開關(guān)管Q5的E極、第六開關(guān)管Q6的E極、第七開關(guān)管Q7的E極、第八開關(guān)管Q8的E極、第五續(xù)流二極管D5的正極、第六續(xù)流二極管D6的正極、第七續(xù)流二極管D7的正極、第八續(xù)流二極管D8的正極接直流母線電源的地極GND ;第一開關(guān)管Ql的E、接口Al接第五續(xù)流二極管D5的負(fù)極；第一續(xù)流二極管Dl的正極、接口 A2接第五開關(guān)管Q5的C極；第二開關(guān)管Q2的E極、接口 BI接第六續(xù)流二極管D6的負(fù)極；第二續(xù)流二極管D2的正極接口 B2接第六開關(guān)管Q6的C極；第三開關(guān)管Q3的E極、接口 Cl接第七續(xù)流二極管D7的負(fù)極；第三續(xù)流二極管D3的正極、接口 C2接第七開關(guān)管Q7的C極；第四開關(guān)管Q4的E極、接口 Dl接第八續(xù)流二極管D8的負(fù)極；第四續(xù)流二極管D4的正極、接口 D2接第八開關(guān)管Q8的C極。
[0008]所述的電壓檢測電路包括第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一電容Cl、穩(wěn)壓二極管D9、發(fā)光二極管DlO ；
所述的第一電阻Rl的一端接直流母線電源的正極VCC;第一電阻Rl的另一端接第二電阻R2的一端；第三電阻R3的一端、第一電容Cl的一端、穩(wěn)壓二極管D9的負(fù)極、發(fā)光二極管DlO的正極、接口 AD接第二電阻R2的另一端；第三電阻R3的另一端、第一電容Cl的另一端、穩(wěn)壓二極管D9的正極、第四電阻R4的一端接直流母線電源的地極GND ;第四電阻R4的另一端接發(fā)光二極管DlO的負(fù)極。
[0009]所述的逆變器驅(qū)動信號接口 J9的第一引腳接第一開關(guān)管Ql的G極；第二引腳接第二開關(guān)管Q2的G極；第三引腳接第三開關(guān)管Q3的G極；第四引腳接第四開關(guān)管Q4的G極；第五引腳接第五開關(guān)管Q5的G極；第六引腳接第六開關(guān)管Q6的G極；第七引腳接第七開關(guān)管Q7的G極；第八引腳接第八開關(guān)管Q8的G極；第九引腳接第一開關(guān)管Ql的E極；第十引腳接第二開關(guān)管Q2的E極；第十一引腳接第三開關(guān)管Q3的E極；第十二引腳接第四開關(guān)管Q4的E極；第十三引腳接的AD接口 ；第十四引腳接直流母線電源的地極GND。
[0010]電動機(jī)繞組電流檢測接口 JlO的第一接口接Al接口 ；第二接口接A2接口 ；第三接口接BI接口 ；第四接口接B2接口 ；第五接口接Cl接口 ；第六接口接C2接口 ；第七接口接Dl接口 ；第八接口接D2接口。
[0011]第一插座Jl的第一接口接Al接口 ；第二插座J2的第一接口接A2接口 ；第三插座J3的第一接口接BI接口 ；第四插座J4的第一接口接B2接口 ；第五插座J5的第一接口接Cl接口 ；第六插座J6的第一接口接C2接口 ；第七插座J7的第一接口接Dl接口 ；第八插座J8的第一接口接D2接口。
[0012]本發(fā)明專利的主要特點(diǎn)是由于在工業(yè)電動機(jī)控制中電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)通常使用分立元件，不同種類電動機(jī)的驅(qū)動器中會有很多功能和結(jié)構(gòu)完全一致的模塊，如果僅僅因?yàn)椴煌N類電動機(jī)驅(qū)動器的差別而開發(fā)出不同功能的驅(qū)動器，會給在企業(yè)帶來不必要的資源浪費(fèi)。本發(fā)明專利所設(shè)計的功率驅(qū)動器基于開關(guān)磁阻電動機(jī)與永磁同步電動機(jī)、異步電動機(jī)、無刷直流電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)元器件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相似性，求同存異，僅需幾根導(dǎo)線無需焊接的插拔就可實(shí)現(xiàn)在同一套驅(qū)動系統(tǒng)上驅(qū)動多種電動機(jī)，方法簡單，容易實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了開發(fā)過程中的人力物力，提高了不同類型電動機(jī)驅(qū)動電路之間的通用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明專利的通用逆變器電路原理示意圖；
圖2為本發(fā)明專利的電壓檢測單元示意圖；
圖3為本發(fā)明專利的逆變器驅(qū)動信號接口 J9 ；
圖4為本發(fā)明專利的電動機(jī)繞組電流檢測電路接口 JlO ；
圖5為本發(fā)明專利的接線插座。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明一種電動機(jī)通用功率驅(qū)動電路，包括逆變器電路、電壓檢測電路、逆變器驅(qū)動信號接口、電動機(jī)繞組電流檢測電路接口和八個插座；
如圖1所示，所述的逆變器電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4、第五開關(guān)管Q5、第六開關(guān)管Q6、第七開關(guān)管Q7、第八開關(guān)管Q8、第一續(xù)流二極管D1、第二續(xù)流二極管D2、第三續(xù)流二極管D3、第四續(xù)流二極管D4、第五續(xù)流二極管D5、第六續(xù)流二極管D6、第七續(xù)流二極管D7、第八續(xù)流二極管D8 ;所述的第一開關(guān)管Ql的C極、第二開關(guān)管Q2的C極、第三開關(guān)管Q3的C極、第四開關(guān)管Q4的C極、第一續(xù)流二極管Dl的負(fù)極、第二續(xù)流二極管D2的負(fù)極、第三續(xù)流二極管D3的負(fù)極、第四續(xù)流二極管D4的負(fù)極接直流母線電源的正極VCC ;第五開關(guān)管Q5的E極、第六開關(guān)管Q6的E極、第七開關(guān)管Q7的E極、第八開關(guān)管Q8的E極、第五續(xù)流二極管D5的正極、第六續(xù)流二極管D6的正極、第七續(xù)流二極管D7的正極、第八續(xù)流二極管D8的正極接直流母線電源的地極GND ;第一開關(guān)管Ql的E、接口 Al接第五續(xù)流二極管D5的負(fù)極；第一續(xù)流二極管Dl的正極、接口 A2接第五開關(guān)管Q5的C極；第二開關(guān)管Q2的E極、接口 BI接第六續(xù)流二極管D6的負(fù)極；第二續(xù)流二極管D2的正極接口 B2接第六開關(guān)管Q6的C極；第三開關(guān)管Q3的E極、接口 Cl接第七續(xù)流二極管D7的負(fù)極；第三續(xù)流二極管D3的正極、接口 C2接第七開關(guān)管Q7的C極；第四開關(guān)管Q4的E極、接口 Dl接第八續(xù)流二極管D8的負(fù)極；第四續(xù)流二極管D4的正極、接口D2接第八開關(guān)管Q8的C極。圖1所示為本發(fā)明專利的通用逆變器單元，可將直流母線電源通過開關(guān)管的通斷逆變成交流電送給異步電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)、無刷直流電動機(jī)或4/6極、6/8極開關(guān)磁阻電動機(jī)的定子繞組。
[0015]如圖2所示，所述的電壓檢測電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一電容Cl、穩(wěn)壓二極管D9、發(fā)光二極管DlO ；
所述的第一電阻Rl的一端接直流母線電源的正極VCC;第一電阻Rl的另一端接第二電阻R2的一端；第三電阻R3的一端、第一電容Cl的一端、穩(wěn)壓二極管D9的負(fù)極、發(fā)光二極管DlO的正極、接口 AD接第二電阻R2的另一端；第三電阻R3的另一端、第一電容Cl的另一端、穩(wěn)壓二極管D9的正極、第四電阻R4的一端接直流母線電源的地極GND ;第四電阻R4的另一端接發(fā)光二極管DlO的負(fù)極。圖2所示為本發(fā)明專利的AD檢測單元，可將直流母線電壓模擬信號通過AD 口送入電動機(jī)控制芯片的AD轉(zhuǎn)換引腳。
[0016]如圖3所示，所述的逆變器驅(qū)動信號接口 J9的第一引腳接第一開關(guān)管Ql的G極；第二引腳接第二開關(guān)管Q2的G極；第三引腳接第三開關(guān)管Q3的G極；第四引腳接第四開關(guān)管Q4的G極；第五引腳接第五開關(guān)管Q5的G極；第六引腳接第六開關(guān)管Q6的G極；第七引腳接第七開關(guān)管Q7的G極；第八引腳接第八開關(guān)管Q8的G極；第九引腳接第一開關(guān)管Ql的E極；第十引腳接第二開關(guān)管Q2的E極；第十一引腳接第三開關(guān)管Q3的E極；第十二引腳接第四開關(guān)管Q4的E極；第十三引腳接的AD接口 ；第十四引腳接直流母線電源的地極GND。圖3所示為本發(fā)明專利的逆變器驅(qū)動信號接口，可將控制逆變器中開關(guān)管通斷的觸發(fā)信號由逆變器驅(qū)動電路發(fā)送給開關(guān)管。
[0017]如圖4所示，所述的電動機(jī)繞組電流檢測接口 JlO的第一接口接Al接口 ；第二接口接A2接口 ；第三接口接BI接口 ；第四接口接B2接口 ；第五接口接Cl接口 ；第六接口接C2接口 ；第七接口接Dl接口 ；第八接口接D2接口。圖4所示為本發(fā)明專利的電動機(jī)定子繞組電流檢測接口單元，可將逆變器逆變得到的電動機(jī)定子繞組電流送入驅(qū)動系統(tǒng)的電流檢測單元。
[0018]如圖5所示，第一插座Jl的第一接口接Al接口 ；第二插座J2的第一接口接A2接口 ；第三插座J3的第一接口接BI接口 ；第四插座J4的第一接口接B2接口 ；第五插座J5的第一接口接Cl接口 ；第六插座J6的第一接口接C2接口 ；第七插座J7的第一接口接Dl接口 ；第八插座J8的第一接口接D2接口。圖5所示為本發(fā)明專利的功能選擇接線插座單元,用導(dǎo)線連接本單元中A、B、C、D中的三對插座，逆變器可以驅(qū)動異步電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)、無刷直流電動機(jī)，各對插座不連接導(dǎo)線時逆變器可以驅(qū)動4/6極或6/8極開關(guān)磁阻電動機(jī)。
[0019]本發(fā)明的工作流程為:圖1中的A1、A2接口對應(yīng)電動機(jī)的A相定子繞組，圖1中的B1、B2接口對應(yīng)電動機(jī)的B相定子繞組，圖1中的C1、C2接口對應(yīng)電動機(jī)的C相定子繞組，圖1中的D1、D2接口對應(yīng)電動機(jī)的D相定子繞組。當(dāng)通用功率驅(qū)動器選擇驅(qū)動開關(guān)磁阻電動機(jī)時，若驅(qū)動四相電動機(jī)，則將圖1中的Al接口接圖4中JlO的第一接口，將圖1中的A2接口接圖4中JlO的第二接口，將圖1中的BI接口接圖4中JlO的第三接口，將圖1中的B2接口接圖4中JlO的第四接口，將圖1中的Cl接口接圖4中JlO的第五接口，將圖1中的C2接口接圖4中JlO的第六接口，將圖1中的Dl接口接圖4中JlO的第七接口，將圖1中的D2接口接圖4中JlO的第八接口。若驅(qū)動三相電動機(jī)，則只需連接三相定子繞組，接法同四相電動機(jī)；當(dāng)通用功率驅(qū)動器選擇驅(qū)動無刷直流電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)或異步電動機(jī)時，則將圖5中的第一插座和第二插座用導(dǎo)線連接，第三插座和第四插座用導(dǎo)線連接，第五插座和第六插座用導(dǎo)線連接，第七插座和第八插座用導(dǎo)線連接；將圖1中的Al接口接圖4中JlO的第一接口，將圖1中的BI接口接圖4中JlO的第三接口，將圖1中的Cl接口接圖4中JlO的第五接口。
【權(quán)利要求】
1.一種電動機(jī)通用功率驅(qū)動電路，包括逆變器電路、電壓檢測電路、逆變器驅(qū)動信號接口、電動機(jī)繞組電流檢測電路接口和八個插座； 其特征在于:所述的逆變器電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4、第五開關(guān)管Q5、第六開關(guān)管Q6、第七開關(guān)管Q7、第八開關(guān)管Q8、第一續(xù)流二極管D1、第二續(xù)流二極管D2、第三續(xù)流二極管D3、第四續(xù)流二極管D4、第五續(xù)流二極管D5、第六續(xù)流二極管D6、第七續(xù)流二極管D7、第八續(xù)流二極管D8 ;所述的第一開關(guān)管Ql的C極、第二開關(guān)管Q2的C極、第三開關(guān)管Q3的C極、第四開關(guān)管Q4的C極、第一續(xù)流二極管Dl的負(fù)極、第二續(xù)流二極管D2的負(fù)極、第三續(xù)流二極管D3的負(fù)極、第四續(xù)流二極管D4的負(fù)極接直流母線電源的正極VCC ;第五開關(guān)管Q5的E極、第六開關(guān)管Q6的E極、第七開關(guān)管Q7的E極、第八開關(guān)管Q8的E極、第五續(xù)流二極管D5的正極、第六續(xù)流二極管D6的正極、第七續(xù)流二極管D7的正極、第八續(xù)流二極管D8的正極接直流母線電源的地極GND ;第一開關(guān)管Ql的E、接口 Al接第五續(xù)流二極管D5的負(fù)極；第一續(xù)流二極管Dl的正極、接口 A2接第五開關(guān)管Q5的C極；第二開關(guān)管Q2的E極、接口 BI接第六續(xù)流二極管D6的負(fù)極；第二續(xù)流二極管D2的正極接口 B2接第六開關(guān)管Q6的C極；第三開關(guān)管Q3的E極、接口 Cl接第七續(xù)流二極管D7的負(fù)極；第三續(xù)流二極管D3的正極、接口 C2接第七開關(guān)管Q7的C極；第四開關(guān)管Q4的E極、接口 Dl接第八續(xù)流二極管D8的負(fù)極；第四續(xù)流二極管D4的正極、接口 D2接第八開關(guān)管Q8的C極； 所述的電壓檢測電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一電容Cl、穩(wěn)壓二極管D9、發(fā)光二極管DlO ； 所述的第一電阻Rl的一端接直流母線電源的正極VCC;第一電阻Rl的另一端接第二電阻R2的一端；第三電阻R3的一端、第一電容Cl的一端、穩(wěn)壓二極管D9的負(fù)極、發(fā)光二極管DlO的正極、接口 AD接第二電阻R2的另一端；第三電阻R3的另一端、第一電容Cl的另一端、穩(wěn)壓二極管D9的正極、第四電阻R4的一端接直流母線電源的地極GND ;第四電阻R4的另一端接發(fā)光二極管DlO的負(fù)極； 所述的逆變器驅(qū)動信號接口 J9的第一引腳接第一開關(guān)管Ql的G極；第二引腳接第二開關(guān)管Q2的G極；第三引腳接第三開關(guān)管Q3的G極；第四引腳接第四開關(guān)管Q4的G極；第五引腳接第五開關(guān)管Q5的G極；第六引腳接第六開關(guān)管Q6的G極；第七引腳接第七開關(guān)管Q7的G極；第八引腳接第八開關(guān)管Q8的G極；第九引腳接第一開關(guān)管Ql的E極；第十引腳接第二開關(guān)管Q2的E極；第十一引腳接第三開關(guān)管Q3的E極；第十二引腳接第四開關(guān)管Q4的E極；第十三引腳接的AD接口 ；第十四引腳接直流母線電源的地極GND ； 電動機(jī)繞組電流檢測接口 JlO的第一接口接Al接口 ；第二接口接A2接口 ；第三接口接BI接口 ；第四接口接B2接口 ；第五接口接Cl接口 ；第六接口接C2接口 ；第七接口接Dl接口 ；第八接口接D2接口 ； 第一插座Jl的第一接口接Al接口 ；第二插座J2的第一接口接A2接口 ；第三插座J3的第一接口接BI接口 ；第四插座J4的第一接口接B2接口 ；第五插座J5的第一接口接Cl接口 ；第六插座J6的第一接口接C2接口 ；第七插座J7的第一接口接Dl接口 ；第八插座J8的第一接口接D2接口。
【文檔編號】H02P25/16GK103532471SQ201310482381
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】王家軍, 宋小川 申請人:杭州電子科技大學(xué)