[发明专利]无刷直流电机驱动电路拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机驱动电路拓扑结构，属于电子功率变换器技术领域。

背景技术

由于绕组电感的存在，无刷直流电机驱动电路的一个显著特点是存在反向续流通路。当大电气时间常数的无刷直流电机工作在电流值较大或电机转速很高的工况时，现有驱动电路采用的三相桥式电路的续流时间很长，即续流二极管导通电角度接近或超过30°。而基于反电势过零点检测的无位置传感器控制技术只适用于续流二极管导通角明显小于30°的无刷直流电机系统。为了实现全工况无位置传感器控制，必须设法减小反向续流通路的续流时间，即减小续流导通角。现有的三相桥式电路拓扑结构中，由于正向馈能通路和反向续流通路并接在同一直流母线上，如图3和图4所示，这导致续流导通角的大小无法控制。

发明内容

本发明是为了解决现有驱动电路采用的三相桥式电路拓扑中续流导通角的大小无法控制的问题，提供一种无刷直流电机驱动电路拓扑结构。

本发明所述无刷直流电机驱动电路拓扑结构，它包括正向馈能通路和反向续流通路，它还包括DC/DC变换电路，

正向馈能通路连接在两个直流母线之间，DC/DC变换电路的两个输入端分别连接在两个直流母线上，反向续流通路并联在DC/DC变换电路的两个输出端之间，DC/DC变换电路的三个输出端分别与正向馈能通路的三个输出端连接后作为无刷直流电机驱动电路的输出端；

DC/DC变换电路由第一一电容C₁₁、第一二电容C₁₂、第二一电容C₂₁、第二二电容C₂₂、第一电感L₁₀、第二电感L₂₀、第一二极管D₁₀、第二二极管D₂₀、第一开关管Q₁₀和第二开关管Q₂₀组成，

第一一电容C₁₁和第二一电容C₂₁串联后连接在DC/DC变换电路的两个输出端之间，第一二电容C₁₂和第二二电容C₂₂串联后连接在两个直流母线之间，在第一一电容C₁₁和第一二电容C₁₂之间由第一开关管Q₁₀、第一二极管D₁₀和第一电感L₁₀构成降压斩波buck电路；在第二一电容C₂₁和第二二电容C₂₂之间由第二开关管Q₂₀、第二二极管D₂₀和第二电感L₂₀构成升压斩波电路；四个电容分别有一端短接至同一点，两个二极管也分别有一端短接至该同一点。

第一开关管Q₁₀和第二开关管Q₂₀均为含寄生二极管的IGBT或均为含寄生二极管的MOSFET。

或者第一开关管Q₁₀和第二开关管Q₂₀均为IGBT与反并联二极管的组合，或者均为MOSFET与反并联二极管的组合。

正向馈能通路为由六个不含寄生二极管的逆向阻断式绝缘栅极双极性晶体管组成的桥式拓扑结构。

反向续流通路为由六个续流二极管组成的桥式拓扑结构。

本发明的优点是：本发明改进了现有的三相桥式电路拓扑，将正向馈能通路的直流母线与反向续流通路的直流母线分开，即反向续流通路在串联DC/DC变换电路后，再并接至正向馈能通路的直流母线。DC/DC变换电路使反向续流通路的直流母线电压高于正向馈能通路的直流母线电压，从而加快续流过程。

本发明在单个直流供电电源时，解决续流时间过长引起的反电势过零点淹没问题，能够实现无位置传感器控制全工况可靠运行，拓宽了基于反电势过零检测的无位置传感器控制技术在高速电机中的应用。

附图说明

图1为本发明的电路拓扑结构示意图；

图2为采用本发明的无刷直流电机驱动电路拓扑结构前后电流波形图，图中θ为电角度，ω为电角速度；

图3为现有驱动电路的三相桥式电路拓扑结构的原理图；

图4为图3的等效电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述无刷直流电机驱动电路拓扑结构，它包括正向馈能通路1和反向续流通路2，它还包括DC/DC变换电路3，