[发明专利]用于双交流电机驱动的三桥臂九开关逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆变器，特别是涉及一种用于双交流电机驱动的三桥臂九开关逆变器。

背景技术

诸如轮毂电机驱动的电动车辆、工业机器人、矿山、电力机车等很多工业应用场合都需要实现二台或四台交流电机的独立控制。

交流电机通常是由一个AC供电的DC-AC逆变器来驱动。DC母线电压供给逆变器而转换成AC电压，用于驱动交流电机的每一相。交流电机一般采用三相结构。微型控制器或数字信号处理器是用于控制逆变器的典型元件，它们控制逆变器中作为功率器件的开关元件门极信号来给交流电机施加预定的驱动电压，一般采用脉宽调制(PWM)信号，采用的开关元件一般为IGBT或MOSFET。当需要单独控制两台交流电机时，目前常用的方法有两种：一种是为每台交流电机单独配置一台逆变器，即使用两台逆变器，其中每台逆变器都是三桥臂，每个桥臂中包含两个开关元件，总共需要12个开关元件。由于采用两台逆变器时控制器的体积较大，而且反并联二极管、驱动电路的数目较多，因此成本较高。另外一种方法是采用一台逆变器同时控制两台交流电机，此时逆变器为六桥臂，每个桥臂中包含两个开关元件，六桥臂分为两组，每组单独控制一台交流电机，虽然采用这种方法时因逆变器由两台合并成一台而能够减少逆变器机壳、散热器等部件的数量及成本，并且控制器的体积有所减小，但由于开关元件的数目并没有变化，而且反并联二极管、驱动电路的数目也未减少，因此成本仍然较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够有效降低成本的用于双交流电机驱动的三桥臂九开关逆变器。

为了达到上述目的，本发明提供的用于双交流电机驱动的三桥臂九开关逆变器包括：主回路、第1编码器、第2编码器、电流检测电路、数字信号处理器、驱动电路和脉宽调制信号产生器；其中，主回路由直流电源、滤波电容器、由9个开关元件组成的三相桥臂以及第1、第2电流互感器组成，其具有两个三相功率输出端口，分别与第1三相电机和第2三相电机相连接，并且第1、第2电流互感器分别安装在上述两个三相功率输出端口上，其两个输出端口分别与电流检测电路的两个输入端口相连接，用于检测第1三相电机与第2三相电机的运行电流值；第1编码器和第2编码器分别安装在第1三相电机与第2三相电机的主轴上，其两个输出端口分别与数字信号处理器的两个输入端口相连接；电流检测电路为第1，第2电流互感器的输入接口电路，其上两个输入端口分别与第1，第2电流互感器相连接，两个输出端口分别与数字信号处理器的两个输入端口相连接；数字信号处理器为逆变器的主控制器，其输出端口直接与脉宽调制信号产生器相连接，其输入端口分别与第1编码器和第2编码器以及电流检测电路相连接；脉宽调制信号产生器为PWM脉冲信号发生装置，连接在数字信号处理器和驱动电路之间；驱动电路为开关元件所需的门极驱动电路，连接在脉宽调制信号产生器与主回路之间。

所述的主回路包括：直流电源、滤波电容、9个开关元件UL、VL、WL、UM、VM、WM、UH、VH、WH以及第1、第2电流互感器；其中滤波电容为功率型滤波电容器，其与直流电源并联后一起为直流母线提供稳定的直流电压；9个开关元件UL、VL、WL、UM、VM、WM、UH、VH、WH共同组成三相桥臂，其中开关元件UL、UM、UH串联组成U相桥臂，开关元件VL、VM、VH串联组成V相桥臂，开关元件WL、WM、WH串联组成W相桥臂，并且U、V、W三相桥臂均直接并联在直流母线上；第1三相电机的三相绕组分别连接在开关元件UH与UM、VH与VM、WH与WM之间；第2三相电机的三相绕组分别连接在开关元件UL与UM、VL与VM、WL与WM之间；第1、第2电流互感器分别安装在主回路上两个三相功率输出端口与第1三相电机和第2三相电机的连接线上。

所述的开关元件UL、VL、WL、UM、VM、WM、UH、VH、WH均为IGBT或MOSFET器件。