[实用新型]一种准谐振电机驱动拓扑电路

说明书

本实用新型提供了一种准谐振电机驱动拓扑电路，其特征在于：包括主开关、辅助开关、主开关并联二极管、第一二极管、第二二极管、电感、电容、逆变器和电源；电源为直流电源；电源与主开关并联二极管、主开关、辅助开关相交于点a；主开关并联二极管内并有续流二极管；主开关、主开关并联二极管与第二二极管相交于点b；电容与逆变器相交于点c；点c连接点b；第二二极管连接电感；电感、辅助开关与第一二极管相交于点d；第一二极管与电源相交于点e；电容与逆变器相交于点f；点f连接点e。本实用新型的有益效果是：平衡了系统体积尺寸和谐振功能的实现，具有高功率密度、较低的发热量和低EMI水平。

技术领域

本实用新型涉及软开关，特别涉及一种准谐振电机驱动拓扑电路。

背景技术

目前最常用的电机驱动主电路拓扑结构为三相桥式逆变电路，该逆变电路依靠功率开关的高频PWM动作实现对电机的驱动控制。功率开关的开、关动作是在各自的栅极驱动脉冲的作用下实现的，开通或者关断的瞬间，加在开关两端的电压或者流过开关的电流均不为零，是强制开或者关的，这种开关被称为“硬”开关。这种“硬”开通或“硬”关断，会引起很高的开关损耗，使开关模块发热量增加，从而增加了对系统散热的要求；另外，“硬”开关会引起电路系统极高的dv/dt或者di/dt，从而产生较高的EMI。以上缺点，使得这种电路拓扑实现的驱动系统要取得较高的功率密度是很有难度的。

随着技术和生产发展要求提高，电机驱动器需要高功率密度，较小体积尺寸，以便于更容易集成安装到特殊的使用空间或者场合。“软”开关技术应运而生，利用“软”开关技术，理论上可以降低功耗，从而提升驱动器的功率密度，减小系统尺寸，并且降低EMI。但是要实现“软”开关技术，一般需要在原有电路结构上增加额外元器件使得电路处于谐振状态，谐振单元的增加使得系统成本和复杂性提高，有些解决方案甚至顾此失彼，即“软”开关是实现了，但额外增加的部分造成系统复杂度，或者成本，或者体积等甚至超过了原有逆变器本身，缺点极其突出。

如下所示例专利就实现了软开关技术，并对其优缺点做初步分析。

如实用新型专利申请号为CN 106533224A的专利，其递交了一种具有谐振直流环节软开关逆变器及其调制方法。该专利中的拓扑结构实现了逆变桥臂上的功率开关的ZVS(零电压)开关。该专利声称的优点是，消除了辅助谐振电感的电流反向过程，从而缓解了电感的磁饱和问题；通过特殊改进的SPWM调制方法降低谐振电路的动作频率，降低了谐振电路的导通损耗。

但是，该专利提出的拓扑结构也有其缺点，一是采用的谐振元器件数量较多，功率开关3只，功率电感2只，功率二极管4只，谐振电容3只，另外还需要在6只逆变器的功率开关管上并联电容以辅助谐振，较多的谐振元件及电路结构，不仅大大增加系统成本和复杂性，而且使得控制复杂度和调试难度增加；二是系统需要配合特殊的SPWM调制方法进行控制，否则其控制效果优势就大大降低，这一调制方法不具备通用性；三是对于目前广泛应用的高性能电机控制SVPWM方法不一定适用，即使能够采用，因为其与该实用新型提出的特殊的SPWM方法不同，就无法发挥该实用新型的优势。

另一实用新型，申请公布号为，CN106787903A，提出了一种用于无刷直流电机驱动的谐振极软开关逆变电路。该实用新型提出的谐振电路方案声称的优点在于消除了传统谐振电路中串联在直流母线上的功率开关，从而消除了这部分的通态损耗，以提高系统效率；另外，该实用新型声称采用的谐振电路比之传统的谐振电路谐振元件要少，从而降低电路成本和复杂性，并减小逆变器整体体积尺寸。