[发明专利]一种三相电机驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及三相电机，具体涉及一种三相电机驱动电路。

背景技术

中国实用新型“一种多相交流电机结构及其驱动电路”，专利号201620230492.8，公开了定子线圈单元由二组以上的由各自全桥逆变器驱动的相互隔断不电连接的定子线圈组成的结构，这种多相交流电机结构及其驱动电路，启动和调速均无需额外电路，且噪音低，功耗小。但是由于正弦波值区间为[-1,1],所以需要有正反方向的驱动信号到定子线圈，因此它只能由全桥逆变器驱动，这大大增加了交流电机的成本。

另一方面，传统的三相直流电机其相线圈绕组一般采用星型接法，三个相线圈绕组具有公共端点,这样每组线圈不独立，相互牵制，采用半桥逆变器驱动线圈时，驱动电流信号流入一组线圈，从另两组线圈中的任一组流出，这种情况下，逆变器输出的只能是类似正弦的电压或电流，而这种电压或电流用来驱动的直流无刷马达会导致多的功耗和可听见的噪音。

发明内容

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种三相电机驱动电路，启动电路结构简单、调速方便且成本低。

本发明的上述技术问题这样解决，构建一种三相电机驱动电路，包括定子线圈单元及其驱动模块，其特征在于，所述驱动模块包括定子线圈控制模块、半桥逆变器单元和用于检测定子线圈单元电流的电流检测单元；所述半桥逆变器单元由三个半桥逆变器组成，所述电流检测单元由三个电流检测子单元组成，所述定子线圈单元由三个由各自半桥逆变器驱动的相互电隔断的定子线圈组成，所述半桥逆变器、电流检测子单元与所述定子线圈一一对应。

按照本发明提供的驱动电路，所述定子线圈控制模块是FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或其他具有类似功能的芯片(IC)。

按照本发明提供的驱动电路，所述定子线圈控制模块包括用于根据定子线圈电流检测结果获取当前旋转坐标系的位置矢量夹角θ的反馈回路单元和与该反馈回路电连接的将旋转坐标系的位置矢量夹角θ调制成由半桥逆变器输出的PWM信号的数字驱动单元。

按照本发明提供的驱动电路，旋转坐标系的位置矢量夹角θ是指定子转子经过克拉克变换和派克变换后的旋转坐标系的位置矢量夹角，取值范围是0-360度。

按照本发明提供的驱动电路，该三相电机驱动电路还包括与所述定子线圈控制模块电连接的电机控制器。

按照本发明提供的驱动电路，所述三相电机是交流电机或直流电机。

本发明提供的三相电机驱动电路，突破常规定子线圈星型或三角形接法，与现有技术相比，具有以下优势：

1、启动和调速均无需额外电路，噪音低，功耗小；

2、算法简单，实现所有的绕组全部用平滑的纯正弦波来驱动；

3、每个绕组使用半桥逆变器，大大降低了产品成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是本发明优选实施例的三相电机结构中的独立定子线圈连接方式示意图；

图2是与图1所示三相电机结构对应的驱动电路的电路结构示意图；

图3是图1中任一相的半桥逆变器驱动电路结构示意图；

图4是传统三相电机结构对应的驱动原理方框示意图；

图5是磁场定向坐标转换原理示意图；

图6是传统三相电机结构对应磁场定向坐标转换后的驱动信号示意图。

具体实施方式

本发明优选实施例的三相电机，电机定子结构如图1，配置了三组没有公共端点的独立的定子线圈，互不干扰，转子和普通三相电机无异。

定子部分驱动系统框图如图2，半桥逆变器单元使用三个半桥逆变器驱动三相电机，某一相的半桥逆变器驱动电路结构图如图3。

按照这种结构设计的电机，可以实现定子线圈单元中所有的定子线圈都用平滑的纯正弦波来驱动，使电机的定子线圈具有最小电力谐波，达到最大的驱动效率。另外，该电机使用了一个功能强大的高速FPGA同时驱动三个半桥逆变器。FPGA由电机控制器控制，FPGA内部包括数字驱动单元和反馈回路单元，反馈回路单元的输入为每组定子线圈的电流信号，按正弦波算法计算后能够得到给每组定子线圈半桥逆变的驱动信号。

优选实施例中的某一相半桥逆变器，结构如图3所示，通过两个场效应管Q1，Q2，的栅极驱动，输出电机驱动信号提供给接在端子J5上的对应定子线圈。为了达到最好的开关效率，所有的逆变器都以栅极信号驱动，单级模式运行。