[发明专利]基于六个功率开关管的两相三电平逆变驱动电路

摘要

基于六个功率开关管的两相三电平逆变驱动电路，涉及两相致动器的驱动技术领域。本发明是为了解决现有逆变拓扑结构所设计出的超声电机驱动电路的损耗高、体积大、可靠性差，限制了超声电机系统的应用的问题。本发明每个MOS管的漏极与源极间接有续流二极管，一号MOS管的漏极、三号MOS管的漏极和五号MOS管的漏极相连，作为直流母线正极，二号MOS管的源极、四号MOS管的源极和六号MOS管的源极相连，作为直流母线负极，一号与二号MOS管的漏极相连，作为第一电压输出端，三号与四号MOS管的漏极相连，作为公共地输出端，五号与六号MOS管的漏极相连，作为第二电压输出端。它用于多种两相超声/电磁电机驱动电路设计中。

主权项

1.基于六个功率开关管的两相三电平逆变驱动电路，其特征在于，由六个功率开关管所组成的两相三电平逆变电路(103)包括一号MOS管(S1)、二号MOS管(S2)、三号MOS管(S3)、四号MOS管(S4)、五号MOS管(S5)和六号MOS管(S6)，每个MOS管的漏极与源极间接有续流二极管，一号MOS管(S1)的漏极、三号MOS管(S3)的漏极和五号MOS管(S5)的漏极相连，作为两相三电平逆变电路(103)的直流母线正极，二号MOS管(S2)的源极、四号MOS管(S4)的源极和六号MOS管(S6)的源极相连，作为两相三电平逆变电路(103)的直流母线负极，一号MOS管(S1)的源极与二号MOS管(S2)的漏极相连，作为两相三电平逆变电路(103)的第一电压输出端，三号MOS管(S3)的源极与四号MOS管(S4)的漏极相连，作为两相三电平逆变电路(103)的公共地输出端，五号MOS管(S5)的源极与六号MOS管(S6)的漏极相连，作为两相三电平逆变电路(103)的第二电压输出端，所述两相三电平逆变电路(103)的第一电压输出端和两相三电平逆变电路(103)的公共地输出端之间的电压作为电磁电机的一相电压，所述两相三电平逆变电路(103)的第二电压输出端和两相三电平逆变电路(103)的公共地输出端之间的电压作为电磁电机的另一相电压；它还包括匹配电路(104)，匹配电路(104)包括二号电感(LA)和三号电感(LB)，两相三电平逆变电路(103)的第一电压输出端连接二号电感(LA)的一端，二号电感(LA)的另一端作为匹配电路(104)的第一电压输出端，两相三电平逆变电路(103)的公共地输出端作为匹配电路(104)的公共地输出端，两相三电平逆变电路(103)的第二电压输出端连接三号电感(LB)的一端，三号电感(LB)的另一端作为匹配电路(104)的第二电压输出端；所述匹配电路(104)的第一电压输出端和匹配电路(104)的公共地输出端之间的电压作为超声致动器或超声换能器的一相电压，所述匹配电路(104)的第二电压输出端和匹配电路(104)的公共地输出端之间的电压作为超声致动器或超声换能器的另一相信号；它还包括整流电路(101)和调压电路(102)，整流电路(101)的正极输出端连接调压电路(102)的正极输入端，整流电路(101)的负极输出端连接调压电路(102)的负极输入端，调压电路(102)的正极输出端同时连接一号MOS管(S1)的漏极、三号MOS管(S3)的漏极和五号MOS管(S5)的漏极，调压电路(102)的负极输出端同时连接二号MOS管(S2)的源极、四号MOS管(S4)的源极和六号MOS管(S6)的源极；当负载电气特性呈感性或阻性时，两相三电平逆变电路(103)与负载直接连接，此时两相三电平逆变电路(103)连接的是电磁电机；当负载电气特性呈容性时，两相三电平逆变电路(103)与负载之间，通过匹配电路(104)连接，该负载为超声制动器或超声换能器；两相三电平逆变电路(103)的六个功率开关管的开关状态与所述的调压电路(102)的两个输出端输出的两个电平V12和V32之间全部可能的关系如表一所示：表一表一中VDC表示调压电路的两个信号输出端之间的电压幅值，V12表示两相三电平逆变电路的第一电压输出端与两相三电平逆变电路的公共地输出端间的电压，V32表示两相三电平逆变电路的第二电压输出端与两相三电平逆变电路的公共地输出端间的电压；两相三电平逆变电路(103)输出的两相电压的脉宽非恒等，但脉宽和恒等于π，即αA≠αB且αA+αB＝π，两相三电平逆变电路(103)输出的两相电压间相位相差恒定，且均为90°；通过改变一号MOS管(S1)的导通角能够实现对第一及第二电压输出端输出的电压幅值、频率及相位进行调节。