6]見圖1所示，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)，三個(gè)MOSFET分別為晶體管T1、晶體管T3、晶體管T5，三個(gè)IGBT對(duì)應(yīng)分別為晶體管T4、晶體管T6、晶體管T2，圖中二極管均為其自帶的體二極管，上臂的晶體管T1、晶體管T3、晶體管T5工作于斬波狀態(tài)，下臂的晶體管T1、晶體管T3、晶體管T5根據(jù)無刷直流電機(jī)的換向邏輯工作于常通狀態(tài)，在開關(guān)周期中，上臂的MOSFET關(guān)斷時(shí)通過下臂的IGBT的寄生快恢復(fù)二極管進(jìn)行續(xù)流，續(xù)流電流不流經(jīng)上臂的M0SEFT，因此上臂的MOSFET無需額外并聯(lián)快恢復(fù)二極管器件，驅(qū)動(dòng)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。
[0017]見圖2所示，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)，此時(shí)三個(gè)IGBT分別為晶體管T1、晶體管T3、晶體管T5，以及其寄生二極管，三個(gè)MOSFET對(duì)應(yīng)分別為晶體管T4、晶體管T6、晶體管T2，圖中二極管為其自帶的體二極管，此時(shí)上臂的IGBT根據(jù)無刷直流電機(jī)的換向邏輯工作于常通狀態(tài)，下臂的MOSFET工作于斬波狀態(tài)，在開關(guān)周期中，下臂的M0SEFT關(guān)斷，通過上臂IGBT的寄生二極管進(jìn)行續(xù)流，續(xù)流電流不流經(jīng)下臂的M0SEFT，因此下臂的MOSFET也無需并聯(lián)快恢復(fù)二極管，類似地，驅(qū)動(dòng)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單。
[0018]無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制方法具體實(shí)施步驟以上管MOSFET下管IGBT的三相橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的PWM-0N控制模式為例具體說明:
[0019]圖3為所示，采用PWM-0N控制模式的開通模式，根據(jù)無刷直流電機(jī)的換向?qū)Ｊ?T1、T6——Τ5、Τ6——Τ4、Τ5——Τ3、Τ4——Τ2、Τ3——Τ1、Τ2——Τ1、Τ6......，此時(shí)為 ΤΙ、
Τ6導(dǎo)通模式，晶體管ΤΙ工作于高頻PWM模式，利用MOSFET的高頻開關(guān)特性，可以有效提高PWM的斬波頻率，使得高速運(yùn)行條件下，在一個(gè)電流周期內(nèi)具備足夠的開關(guān)次數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組電流的有效控制。例如兩對(duì)極電機(jī)，在12000r/min條件下，電流周期為400Hz，采用傳統(tǒng)的IGBT器件，受限于其20kHz的開關(guān)頻率，在該轉(zhuǎn)速下，對(duì)于無刷直流電機(jī)，其一個(gè)周期內(nèi)電流斬波次數(shù)最多為50次，對(duì)應(yīng)半周期電流來說斬波次數(shù)約為16次，相電流將存在較為明顯的紋波，并且隨著轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，如24000r/min條件下，無刷直流電機(jī)的繞組電流在半個(gè)周期內(nèi)僅斬波8次左右，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)繞組電流的有效控制，將導(dǎo)致明顯的電流紋波，使得電機(jī)輸出存在明顯的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，影響其高速運(yùn)行條件下的驅(qū)動(dòng)特性。
[0020]如圖4所示，采用PWM-0N控制方式下的關(guān)斷模式，晶體管T1關(guān)斷，晶體管T6繼續(xù)導(dǎo)通，無刷直流電機(jī)繞組電流通過變換器的A相橋臂的晶體管T4的寄生二極管進(jìn)行續(xù)流，該寄生二極管能夠有效降低換相過程中由于不存在采用MOSFET時(shí)由于下管體二極管的反向恢復(fù)特性引起的電壓尖峰，并且無需并聯(lián)額外的反并二極管，使得驅(qū)動(dòng)變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為緊湊。
[0021]在上管MOSFET下管IGBT的三相橋式拓?fù)渲?，晶體管T1采用PWM控制方式，由于MOSFET自身的開關(guān)頻率特性，其高頻開關(guān)過程中開關(guān)損耗相對(duì)較低，并且晶體管T6工作于常通狀態(tài)，不存在開關(guān)損耗，常通狀態(tài)下的IGBT損耗也較低，即該變換器拓?fù)浣Y(jié)合PWM-0N開通方式能夠有效降低變換器的損耗，實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高效驅(qū)動(dòng)運(yùn)行。在上臂的MOSFET斬波過程中，T1、T6導(dǎo)通模式中，晶體管Τ1關(guān)斷后，晶體管Τ4的寄生二極管續(xù)流，晶體管Τ1再開通時(shí)，晶體管Τ4的寄生二極管續(xù)流電流換流，由于該二極管具備快恢復(fù)特性，反向電流值很小，使得晶體管Τ4的電壓尖峰值很小，能夠適應(yīng)高電壓場(chǎng)合。但是如果下臂為MOSFET的話，由于其體二極管反向恢復(fù)時(shí)間比較長(zhǎng)，恢復(fù)電荷比較大，將導(dǎo)致現(xiàn)在為晶體管T4處的MOSFET產(chǎn)生明顯的電壓尖峰，限制了在高電壓場(chǎng)合的應(yīng)用，因此通過MOSFET和IGBT的組合式拓?fù)洌軌蛴行Ы鉀Q高壓電壓尖峰存在的問題，適應(yīng)高電壓應(yīng)用場(chǎng)合的需求。
[0022]對(duì)應(yīng)上管IGBT下管MOSFET的三相橋式拓?fù)浣Y(jié)合0N-PWM導(dǎo)通模式，類似的對(duì)下臂的MOSFET采用PWM控制方式，上臂的IGBT根據(jù)導(dǎo)通邏輯進(jìn)行開通，如圖5，圖6所示，也能夠?qū)崿F(xiàn)無刷直流電機(jī)在高電壓條件下的高速、高效運(yùn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其包括無刷直流電機(jī)，所述無刷直流電機(jī)通過驅(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MOSFET、另一只功率晶體管為IGBT。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，所述橋臂的上臂功率晶體管為三個(gè)MOSFET、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)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，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)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其能夠滿足當(dāng)前高電壓、高速、高效運(yùn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求，提高運(yùn)行效率，成本低，其包括無刷直流電機(jī)，所述無刷直流電機(jī)通過驅(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MOSFET、另一只功率晶體管為三個(gè)IGBT。
【IPC分類】H02P7/29
【公開號(hào)】CN205105135
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520498861
【發(fā)明人】何健, 魏佳丹, 周勇
【申請(qǐng)人】江蘇元?jiǎng)P電氣科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年7月13日