一种用于直流无刷电机逆变驱动电路制造技术

一种用于直流无刷电机逆变驱动电路，包括：步进计数电路，将输入信号作预分频整形以及将整形后脉冲作为时钟输入，步进式循环计数，并以输出信号来代表电机状态；逆变控制电路，将上述整形后脉冲与步进计数电路的输出信号进行逻辑运算，输出逆变指令；Ｈ型功率驱动桥，通过逆变控制和桥臂的驱动，完成由每十二个输入信号构成的一完整电机旋转周期，每周期内每相绕组均不间断地导通十二分之五的周期时间以及不间断地截止十二分之七的周期时间，使电机转速和输入信号的周期变化保持同步。本实用新型专利技术完成每个周期内均不间断地导通十二分之五的周期时间以及不间断地截止十二分之七的周期时间，以达到电机的转速与输入信号周期相同步和提高电机效率及抑制输出转矩波动的目的。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种用于直流无刷电机逆变驱动电路
本技术涉及一种用于直流无刷电机逆变驱动电路。
技术介绍
逆变器的控制方式直接关系到电机绕组驱动电压在波形，幅度和方向上的特征，它对无刷电机系统的整体性能起着至关重要的作用。逆变方式通常有以下三种：(1)三相三拍(半控)逆变方式：每隔三分之一周期进行换相，每一绕组正向导通三分之一周期，其余时间处于截止状态，每瞬间仅有一相绕组导通，绕组的驱动电压小于电源电压，为三拍二电平波形。这种方式的电路最简单，电机转矩波动最大，逆变效率也最低。输出转矩矢量，见图3(a)。(2)三相六拍(全控二-二)逆变方式：每隔六分之一周期进行换相，每一绕组依次正向导通三分之一周期，断电六分之一周期，反向导通三分之一周期再断电六分之一周期----，每瞬间有两相绕组串联后导通，绕组驱动电压的波形为六拍三电平(参见图4)，幅度可达到电源电压的1.5倍，所以逆变效率和电机的输出转矩比三相三拍方式有明显的提高，但电机的转矩仍易受负载变化而波动。输出合成转矩矢量为TAB，TBC，TAC，TAB，TBC，TAC，其大小为1.73TA，见图3(b)。(3)三相六拍(全控三-三)逆变方式：每隔六分之一周期进行换相，每一绕组正向导通二分之一周期再反向导通二分之一周期，每瞬间有一对并联的绕组与第三相绕组串联后导通，绕组驱动电压的波形为六拍四电平(参见图5)，幅度也可达到电源电压的1.5倍。在逆变器直流侧电源相同的条件时，当三相全控三-三逆变方法处于TABC状态时流过A相绕组的正向电流是三相全控二-二逆变方法处于TAB状态时的1.33倍，而此刻流过B相绕组的反向电流只是0.66倍(C相绕组电流及方向和B相相同)，因此输出的合成转矩矢量T-的-->大小为2TA，使逆变效率和输出转矩也相应增大，但转矩的波动改善有限。输出合成转矩矢量为TABC，TABC，TABC，TABC，TABC，TABC，见图3(c)。上述的逆变方式难以满足某些需要更高的效率与更低转矩波动的场合。
技术实现思路
本技术旨在提供一种用于直流无刷电机逆变驱动电路，以达到电机的转速与输入信号周期相同步和提高电机效率及抑制输出转矩波动的目的。本技术提供的一种用于直流无刷电机逆变驱动电路，其特征在于：它包括：步进计数电路，将输入信号作预分频整形以及将整形后脉冲作为时钟输入，按输入信号的顺序作步进式循环计数，并以输出信号来代表电机状态；逆变控制电路，与所述的步进计数电路的输出端相连，将上述整形后脉冲再与所述步进计数电路的输出信号进行逻辑运算，以输出逆变指令；H型功率驱动桥，与所述逆变控制电路相连，包括三个桥臂和与桥臂三个中点相连的电机三个绕组，通过逆变控制和桥臂的驱动，完成由每十二个输入信号构成一个完整的电机旋转周期，每个周期内每相绕组均不间断地导通十二分之五的周期时间以及不间断地截止十二分之七的周期时间，而使电机转速和输入信号的周期变化保持同步。上述的用于直流无刷电机逆变驱动电路，其中，步进计数电路中的二分频触发器时钟输入端连接信号输入端口，分频后的输出分别作为所述步进计数电路及逆变控制电路所需的输入时钟。上述的用于直流无刷电机逆变驱动电路，其中，H型功率驱动桥的三个桥臂分别由桥臂开关管V1V4，V3V6，V5V2组成。上述的用于直流无刷电机逆变驱动电路，其中，每次换相指令只切换所述桥臂开关管V1～V6其中之一由导通转为截止或者由截止转为导通状态。上述的用于直流无刷电机逆变驱动电路，其中，电机运行过程中的任何瞬间，桥臂开关管V1～V6至少有二个开关管处于导通工作状态，同时至少有三个开关功率管处于截止状态。采用了上述的技术解决方案，也即本技术完成每个周期内均不间断地导通十二分之五的周期时间以及不间断地截止十二分之七的周期时间，使驱动-->电压波形型态更接近正弦波，明显地减少了谐波的成分，实现了在电机输出转矩得到增加的同时降低了转矩的脉动，使电机运转更加平稳，同时提高了电机电源转换效率。附图说明图1是本技术电路结构示意图；图2是本技术实施的电路原理图；图3(a)是三相半控逆变方法下电机输出的合成转矩矢量图；图3(b)是三相全控二-二逆变方法下电机输出的合成转矩矢量图；图3(c)是三相全控三-三逆变方式下电机输出的合成转矩矢量图；图3(d)是三相全控五-七逆变方法下的电机输出的合成转矩矢量图；图4是三相全控二-二导通方法的绕组驱动电压波形图；图5是三相全控三-三导通方法的绕组驱动电压波形图；图6是本技术的三相全控五-七导通方法的绕组驱动电压波形图。具体实施方式如图1～2所示，直流三相Y接法无刷无传感器电机逆变驱动电路，包括步进计数电路1、逆变控制电路2和H型功率驱动桥。步进计数电路1，由二分频触发器和串行输入、并行输出的六位步进计数器组成，将输入信号作预分频整形以及将整形后脉冲作为时钟输入，按输入信号的顺序作步进式循环计数，并以六位输出信号来代表电机状态。步进计数电路1中的二分频触发器时钟输入端连接信号输入端口，分频后的输出分别作为步进计数电路及逆变控制电路2所需的输入时钟。该步进计数电路1由U1，U2，U3(三片均为四D触发器，型号为MC14175)、U4A，U5A，U5D(与非门)及U6A～D(六反向器)组成。其中U1，U6A将输入信号进行预分频整形，整形后的脉冲占空比为50％，U2，U3，U4A，U5A，U6B，U6C和U6D组成环形计数器。上电复位后U1第二脚输出的1∶1脉冲信号通过U2，U3进行计数，并依次由相应的输出端输出000001，000011，000111，001111，011111，111111，000001----按此步进方式循环，十二个输入-->信号组成一个循环周期。逆变控制电路2，与步进计数电路1的六个输出端分别对应连接，将上述整形后脉冲再与所述步进计数电路1的六位输出信号进行逻辑运算，以输出逆变指令。该逆变控制电路由与非门U12A～D，U13A～C，U14A～C，U15A～D，U16A～B，U22A～B以及反相器U7A，U7C，U7E，U8A～F组成。其功能是将上述步进计数电路1的输出状态按本技术的逆变方法进行逻辑运算并转化为逆变指令，通过六反相器U8A～F的缓冲激励再分别输出给驱动桥。H型功率驱动桥，与逆变控制电路2的六个输出端相连，包括三个桥臂和与桥臂三个中点相连电机三个绕组，通过逆变控制和桥臂的驱动，完成由每十二个输入信号构成一个完整的电机旋转周期，每个周期内每相绕组均不间断地导通十二分之五的周期时间以及不间断地截止十二分之七的周期时间，而电机转速也和输入信号的周期变化保持同步。该H型驱动桥由功率管V1～V6，限流电阻R1～R6与电机的三相绕组A，B，C所组成。其中V1V4，绕组A，绕组B，V3V6构成第一对H桥。V3V6，绕组B，绕组C，V5V2构成第二对H桥。V5V2，绕组C，绕组A，V1V4构成第三对H桥。功率管上的二极管用于防止状态转换瞬间产生的反向冲击。最终通过这三对H桥臂驱动电机运转。绕组驱动电压的波形见图6。逆变控制电路2的六个输出端分别同桥臂开关管V1～V6的六个基极相接，每周期发出十二次换相指令信号。十二状态切换过程中V1～V6的输入指令表如下：  A/B/C  A\本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于直流无刷电机逆变驱动电路，其特征在于：它包括：步进计数电路，将输入信号作预分频整形以及将整形后脉冲作为时钟输入，按输入信号的顺序作步进式循环计数，并以输出信号来代表电机状态；逆变控制电路，与所述的步进计数电路的输出端 相连，将上述整形后脉冲再与所述步进计数电路的输出信号进行逻辑运算，以输出逆变指令；Ｈ型功率驱动桥，与所述逆变控制电路相连，包括三个桥臂和与桥臂三个中点相连的电机三个绕组，通过逆变控制和桥臂的驱动，完成由每十二个输入信号构成一个完整的 电机旋转周期，每个周期内每相绕组均不间断地导通十二分之五的周期时间以及不间断地截止十二分之七的周期时间，而使电机转速和输入信号的周期变化保持同步。

【技术特征摘要】
1.一种用于直流无刷电机逆变驱动电路，其特征在于：它包括：步进计数电路，将输入信号作预分频整形以及将整形后脉冲作为时钟输入，按输入信号的顺序作步进式循环计数，并以输出信号来代表电机状态；逆变控制电路，与所述的步进计数电路的输出端相连，将上述整形后脉冲再与所述步进计数电路的输出信号进行逻辑运算，以输出逆变指令；H型功率驱动桥，与所述逆变控制电路相连，包括三个桥臂和与桥臂三个中点相连的电机三个绕组，通过逆变控制和桥臂的驱动，完成由每十二个输入信号构成一个完整的电机旋转周期，每个周期内每相绕组均不间断地导通十二分之五的周期时间以及不间断地截止十二分之七的周期时间，而使电机转速和输入信号的周期变化保持同步。2.根据权利要求1所述的用于直流无刷...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑贤芳，顾鹏程，
申请(专利权)人：上海贝岭股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]