無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著稀土永磁電機(jī)的技術(shù)的逐漸成熟，無(wú)刷直流電機(jī)作為一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制技術(shù)成熟，并且運(yùn)行效率較高的無(wú)刷結(jié)構(gòu)電機(jī)，逐漸開(kāi)始成為驅(qū)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域替代傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)、異步電機(jī)等驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的場(chǎng)合的高效能電機(jī)，尤其在一些轉(zhuǎn)速要求要求較高，并且供電電源電壓較高的應(yīng)用場(chǎng)合，如工業(yè)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域、航空高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合，傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)難以滿足高速應(yīng)用場(chǎng)合，異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)雖然結(jié)合變換器能夠?qū)崿F(xiàn)有效的驅(qū)動(dòng)控制，但是在高速應(yīng)用場(chǎng)合，高轉(zhuǎn)速對(duì)變頻器的控制系統(tǒng)提出了嚴(yán)格的要求，異步電機(jī)矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制由于復(fù)雜程度較高，導(dǎo)致高速應(yīng)用場(chǎng)合難以獲得良好的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用效果。
[0003]無(wú)刷直流電機(jī)作為一種結(jié)構(gòu)、控制方式簡(jiǎn)單，并且運(yùn)行效率高的永磁結(jié)構(gòu)形式電機(jī)，隨著稀土永磁體價(jià)格的逐漸趨于穩(wěn)定，其高效、可靠的運(yùn)行特性尤其適合與高速、高壓運(yùn)行場(chǎng)合。然而，傳統(tǒng)的高速、高壓運(yùn)行場(chǎng)合，通常采用IGBT拓?fù)錁?gòu)成變換器拓?fù)?，以耐受系統(tǒng)的高工作電壓要求，但是高壓IGBT的固有的開(kāi)關(guān)頻率的限制，使得無(wú)刷直流電機(jī)在高速應(yīng)用場(chǎng)合，由于開(kāi)關(guān)頻率的限定，導(dǎo)致電流閉環(huán)控制難以達(dá)到所需的效果，直接使其輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，影響輸出特性；采用MOSFET替代IGBT存在高壓MOSFET的價(jià)格成本較高，并且器件的選擇余地較小的問(wèn)題，雖然MOSFET可以通過(guò)開(kāi)關(guān)頻率的提高，有效控制電機(jī)電流，改善電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用效果，但是由于MOSFET體二極管的反向恢復(fù)特性較差，無(wú)刷直流電機(jī)需要通過(guò)該二極管進(jìn)行續(xù)流，由于其反向恢復(fù)速度比較低，反向恢復(fù)電荷也較大，不僅導(dǎo)致二極管的開(kāi)關(guān)損耗增加，降低系統(tǒng)的效率，也會(huì)在反向恢復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生電壓尖峰，影響功率MOSFET的安全工作，因此MOSFET構(gòu)成的變換器應(yīng)用無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)過(guò)程中通常為滿足續(xù)流過(guò)程快速性等需求，需要在MOSFET的基礎(chǔ)上，并聯(lián)同等功率等級(jí)的快恢復(fù)二極管，或者增加額外的裝置進(jìn)行續(xù)流電流的切換和由此產(chǎn)生的電壓尖峰的吸收電路，這些都使得系統(tǒng)變換器的復(fù)雜程度增加，并且增加了系統(tǒng)的體積、重量和成本。
[0004]專(zhuān)利號(hào)為ZL200680027846.8的專(zhuān)利“逆變器裝置和循環(huán)冷凍裝置”給出了一種通過(guò)IGBT和MOSFET組合的電機(jī)驅(qū)動(dòng)變換器拓?fù)洌ㄟ^(guò)對(duì)MOSFET配備額外的反向電壓施加電路，以抑制電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中導(dǎo)通邏輯切換過(guò)程中在MOSFET中產(chǎn)生反向電流，其目的在于通過(guò)IGBT和MOSFET的組合，在低載條件下，利用M0SFET的低損耗特性，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，在高負(fù)載條件下，增加IGBT的導(dǎo)通時(shí)間比率，以平衡功率器件的損耗，目標(biāo)使得由IGBT和MOSFET組成的變換器，在各種負(fù)載條件下?lián)p耗最小，以謀求系統(tǒng)效率的提高。即該專(zhuān)利是利用MOSFET和IGBT在開(kāi)關(guān)條件下的損耗差異，組合構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)變換器拓?fù)洌ㄟ^(guò)增加反向電壓施加電路降低MOSFET的損耗特性，并結(jié)合IGBT和MOSFET的導(dǎo)通時(shí)間，平衡變換器的損耗，以提高變換器系統(tǒng)的運(yùn)行效率。雖然專(zhuān)利也涉及到無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，但是變換器的控制方式?jīng)]有與無(wú)刷直流電機(jī)固有的導(dǎo)通邏輯、續(xù)流特性相聯(lián)系，并且沒(méi)有考慮MOSFET、IGBT器件中寄生二極管的特性差異，其中MOSFET的體二極管的特性較差，存在明顯的反向恢復(fù)特性問(wèn)題，導(dǎo)致其構(gòu)成的變換器在管子在開(kāi)關(guān)過(guò)程，由于無(wú)刷直流電機(jī)的續(xù)流特性存在明顯的電壓尖峰，尤其在高電壓應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)MOSFET存在電壓擊穿的危險(xiǎn)，而IGBT的體二極管通常為快恢復(fù)二極管，在無(wú)刷直流電機(jī)續(xù)流過(guò)程中具有良好的開(kāi)關(guān)特性，但是IGBT存在的開(kāi)關(guān)頻率的限定又使其難以滿足高速運(yùn)行條件下，無(wú)刷直流電機(jī)的電流控制需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其能夠滿足當(dāng)如尚電壓、尚速、尚效運(yùn)彳丁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求，提尚運(yùn)彳丁效率，成本低。
[0006]其技術(shù)方案是這樣的:一種無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其包括無(wú)刷直流電機(jī)，所述無(wú)刷直流電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)變換器連接電源，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)變換器的一個(gè)橋臂的一只功率晶體管為M0SFET、另一只功率晶體管為IGBT。
[0007]其進(jìn)一步特征在于，所述橋臂的上臂功率晶體管為三個(gè)M0SFET、下臂功率晶體管為三個(gè)IGBT，形成上管MOSFET下管IGBT的三相橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0008]所述橋臂的上臂功率晶體管為三個(gè)IGBT、下臂功率晶體管為三個(gè)MOSFET形成上管IGBT下管MOSFET的三相橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0009]采用本實(shí)用新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后，采用一個(gè)臂的一只功率晶體管為M0SFET、另一只功率晶體管為IGBT的三相橋式變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無(wú)需增加額外的器件，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，MOSFET器件與IGBT器件共同配合實(shí)現(xiàn)使得驅(qū)動(dòng)變換器既能夠滿足高速應(yīng)用場(chǎng)合電流控制需求的高開(kāi)關(guān)頻率要求，又無(wú)需增加額外的功率器件而增加系統(tǒng)成本，并且采用合適的開(kāi)關(guān)方式以提尚無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)彳丁效率，滿足當(dāng)如尚電壓、尚速、尚效運(yùn)彳丁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1上管MOSFET下管IGBT的三相橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0011]圖2上管IGBT下管MOSFET的三相橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0012]圖3上管MOSFET下管IGBT的三相橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PWM-0N開(kāi)通模式示意圖；
[0013]圖4上管MOSFET下管IGBT的三相橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PWM-0N續(xù)流模式示意圖；
[0014]圖5上管IGBT下管MOSFET的三相橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PWM-0N開(kāi)通模式示意圖；
[0015]圖6上管IGBT下管MOSFET的三相橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PWM-0N續(xù)流模式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[001