[发明专利]一种基于碳化硅/氮化镓MOSFET的永磁同步电机驱动控制实时调压电路

权利要求书

1.一种基于碳化硅/氮化镓MOSFET的永磁同步电机驱动控制实时调压电路，该驱动控制实时调压电路包括线性功率放大器供电实时调压模块、线性功率放大器驱动模块、数字控制模块、信号检测处理模块、D/A转换模块五个部分；其特征在于：

所述线性功率放大器供电实时调压模块包括以两个宽禁带碳化硅/氮化镓MOSFET第一开关器件S1、第二开关器件S2为开关器件的双极性BUCK斩波电路、线性功率放大器输出的电压采样电路；

所述线性功率放大器驱动模块包括线性功率放大器与隔离模块；

所述数字控制模块包括32位浮点高速DSP；

所述信号检测处理模块包括A/D转换器、检测电机三相电流的电流传感器、检测转子位置的旋转变压器；

所述的D/A转换模块包括电压输出型D/A转换器；

各组成模块的连接顺序及方式如下：

正、负对称的直流稳压电源连接线性功率放大器供电实时调压模块给线性功率放大器驱动模块供电；线性功率放大器驱动模块中的线性功率放大器的输出UU、UV、UW接永磁同步电机作为三相电压；信号检测处理模块接数字控制模块完成对线性功率放大器的输出电压UU、UV、UW与电流IU、IV、IW的采样、处理、传输；数字控制模块的一路接所述线性功率放大器供电实时调压模块完成对双极性BUCK斩波电路中两个开关器件S1、S2的PWM脉宽调制，另一路依次接D/A转换模块、线性功率放大器驱动模块，将DSP计算出的电机三相电压信号转换为线性功率放大器驱动模块中的线性功率放大器的模拟三相线电压控制信号；

其中，DSP是数字控制模块的核心，完成双极性BUCK斩波电路中开关器件S1、S2驱动的脉宽调制，同时完成电机速度环和电流环的控制算法的实现；DSP处理来自信号检测处理模块旋转变压器的转子位置信号，完成速度环的相关计算，并通过计算给出电机三相绕组电流给定值，DSP再通过A/D转换器读取来自于电流传感器的三相电流的当前值，该当前值与三相电流给定值进行比较后，DSP计算给出实时绕组三相线电压控制信号，该实时绕组三相线电压控制信号通过D/A转换模块实现数字控制信号到模拟控制信号的转换，从而得到模拟三相线电压控制信号Ui_U、Ui_V、Ui_W；隔离模块将该模拟三相线电压控制信号与功率级信号相隔离，线性功率放大器完成电机绕组三相电流的功率驱动和放大，从而实现对永磁同步电机的高精度控制；

其中，所述线性功率放大器供电实时调压模块的电路拓扑结构为：利用碳化硅/氮化镓MOSFET作为双极性BUCK斩波电路的第一开关器件S1、第二开关器件S2；正向直流电源VCC+供电时，正向直流电源VCC+接第一开关器件S1后经过第一电感L1与并联的第一电阻R1、第一电容C1相串联，第一开关器件S1与第一电感L1之间接第一续流二极管D1，由此构成正向BUCK斩波电路；负向直流电源VCC-供电时，第二直流电源接开关器件S2后经过第二电感L2与并联的第二电阻R2、第二电容C2相串联，第二开关器件S2与第二电感L2之间接第二续流二极管D2，但是方向与正向供电时的接第一续流二极管D1相反；由此构成负向BUCK电路；正向BUCK电路的电位点②与负向BUCK电路的电位点③相连并接地,电位点①作为线性功率放大器供电的正输入端VS+，电位点④作为线性功率放大器供电的负输入端VS-；通过电压采样电路，将线性功率放大器的输出电压信号送到DSP处理成为其供电给定电压信号Vref，并与线性功率放大器供电电压当前值VS进行比较，DSP根据比较结果通过PI调节后产生相应的PWM波信号作为第一开关器件S1、第二开关器件S2的驱动信号，实现对线性功率放大器供电实时调压模块的闭环控制，最终实现将正、负对称的直流稳压电源输出的正、负对称稳压直流电处理成为跟随线性功率放大器输出的实时可变的直流电给线性功率放大器驱动模块供电；

其中，电位点①为线性功率放大器正向电压供电输入点；电位点②为线性功率放大器正向供电电路接地点；电位点③为线性功率放大器负向供电电路接地点；电位点④为线性功率放大器负向电压供电输入点。

2.根据权利要求1所述的一种基于碳化硅/氮化镓MOSFET的永磁同步电机驱动控制实时调压电路，其特征在于：DSP采用美国德州公司的32位浮点高速DSP TMS320F28335。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于碳化硅/氮化镓MOSFET的永磁同步电机驱动控制实时调压电路，其特征在于：开关器件选用美国CREE公司的CAS300M12BM2碳化硅/氮化镓MOSFET；D/A转换器采用美国ADI公司的电压输出型14位并行数模转换芯片AD7835。