[发明专利]一种可控谐振直流环节的无刷直流电机软开关逆变器拓扑

权利要求书

1.一种可控谐振直流环节的无刷直流电机软开关逆变器拓扑，其主要特征在于：该软开关驱动电路拓扑包括前级LC谐振电路(1)、后级三相全桥逆变电路(2)、永磁无刷直流电机(3)、系统控制电路(4)。前级LC谐振电路(1)由谐振电感Lr与电容Cr及开关器件构成桥式电路结构，采用单脉冲驱动来控制电感Lr和电容C的谐振过程，保证系统可以工作在软开关的模式下，电感Cr的电压0时段为后级三相全桥逆变电路(2)提供软开关条件。永磁无刷直流电机(3)包含无刷直流电机本体(5)和位置检测装置(6)，位置检测装置(6)用于检测电机转子位置和电机转速。系统控制电路(4)包括LC谐振电路的控制部分(7)和三相全桥逆变电路的控制部分(8)，LC谐振电路的控制部分(7)通过控制前级LC谐振电路(1)的开关管的通断来控制谐振电感Lr与Cr的谐振过程，同时采集谐振电感电流与谐振电容电压，为后级逆变电路的驱动提供同步信号，保证后级开关工作于零电压条件下。三相全桥逆变电路的控制部分(8)通过控制后级三相全桥逆变电路(2)来实现电机的启停、正反转和电机的转速控制和伺服驱动。

2.根据权利要求1所述的一种可控谐振直流环节的无刷直流电机软开关逆变器拓扑，其特征在于：前级LC谐振电路(1)中的电容Cr为谐振电容，其容值远远小于稳压电容，从而减小了整个电路的体积。

3.根据权利要求1所述的一种可控谐振直流环节的无刷直流电机软开关逆变器拓扑，其特征在于：前级LC谐振电路(1)工作过程共有四个模态，电路状态相对较少，大大简化了整个电路的控制部分的复杂程度，四个模态的工作过程为整个电路提供了零电压和零电流条件，前后级电路均通过电感Lr与电感Cr的谐振实现开关管的ZCS和ZVS。

4.根据权利要求1所述的一种可控谐振直流环节的无刷直流电机软开关逆变器拓扑，其特征在于：前级LC谐振电路(1)与后级三相全桥逆变电路(2)的耦合方式为直接耦合，后级后级三相全桥逆变电路(2)的输入端直接并联在前级LC谐振电路(1)中的电容Cr的两端。

5.根据权利要求1所述的一种可控谐振直流环节的无刷直流电机软开关逆变器拓扑，其特征在于：后级三相全桥逆变电路(2)的六个开关管均并联一个电容，为开关的关断管提供一个缓冲作用。

6.根据权利要求1所述的一种可控谐振直流环节的无刷直流电机软开关逆变器拓扑，其特征在于：永磁无刷直流电机(3)中的位置检测装置(6)采用的是霍尔传感器，为前后级电路控制电路(4)提供转子的位置信息和转速信息。

7.根据权利要求1所述的一种可控谐振直流环节的无刷直流电机软开关逆变器拓扑，其特征在于：系统控制电路(4)的LC谐振电路的控制部分(7)通过控制电感Lr与电容Cr的谐振过程，同时采集流过电感Lr上的电流、电容Cr两端的电压与直流母线上的电流实现对前级LC谐振电路(1)的合理控制。

8.根据权利要求1所述的一种可控谐振直流环节的无刷直流电机软开关逆变器拓扑，其特征在于：系统控制电路(4)的三相全桥逆变电路的控制部分(8)对电机采取两两导通模式，通过控制逆变桥的开关管的通断来控制的电机的运行，同时采集位置检测装置(6)监测到的电机的转子的位置信息和转速信息，实现电机的正确运行。

9.根据权利要求1所述的一种可控谐振直流环节的无刷直流电机软开关逆变器拓扑，其特征在于：系统控制电路(4)采用MCU作为控制核心，实现对电路的信息采集和对开关管通断的控制的指令的给出。