电机及其驱动电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种电机及其驱动电路，所述驱动电路包括与所述定子绕组串联连接于外部交流电源两端的可控双向交流开关、数据处理单元及交直流转换器；所述数据处理单元包括与所述外部交流电源的一端连接的检测所述外部交流电源的电压过零点的过零检测端、检测外部交流电源的电压极性的电压极性检测端及当根据外部交流电源的电压极性及永磁转子的磁极位置需导通所述可控双向交流开关时，在所述外部交流电源的电压过零点之后延迟一定时间发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关的输出端，所述交直流转换器连接于所述外部交流电源与所述数据处理单元之间。所述电机驱动电路能够提高电机功率效率。

【技术实现步骤摘要】
电机及其驱动电路
本技术涉及电机
，尤其涉及电机的驱动电路。
技术介绍
同步电机因其体积小、运行效率高等特性越来越广泛地应用到各个领域。电机的电磁转矩可根据磁共能Wco计算如下，可以注意到，电枢绕组的自感和互感系数依赖于转子位置角θ，这样，电磁转矩可以由以下等式获得：其中，Z为相数；Fm为等效磁动势(MMF)，Pm为磁路功率，i为定子绕组电流；Mim为定子绕组和磁铁的一圈等效电路之间的互感。定子绕组的电动势(EMF)ei与磁通量相关，可由以下公式计算其中，φim是磁铁产生的磁通量。根据上述两个公式，可得出因此可以看出，反电动势乘以定子绕组电流正是电机产生机械功的手段，如果反电动势与定子绕组电流的乘积小于0，例如，当反电动势与定子绕组电流不同相，如图1所示，电机中将产生与正转矩(+T)相反的负转矩(-T)，这将会降低电机的功率效率(powerefficiency)。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种可提高电机功率效率的电机驱动电路，及应用该电机驱动电路的电机。本技术提供一种电机驱动电路，用于驱动电机的永磁转子相对于定子转动，所述定子包括定子磁芯及缠绕于定子磁芯上的定子绕组，所述驱动电路包括：与所述定子绕组串联连接于外部交流电源两端的可控双向交流开关；数据处理单元，包括与所述外部交流电源的一端连接的检测所述外部交流电源的电压过零点的过零检测端、检测外部交流电源的电压极性的电压极性检测端、及在根据外部交流电源的电压极性及永磁转子的磁极位置需导通所述可控双向交流开关时，在所述外部交流电源的电压过零点之后延迟一定时间发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关的输出端；及交直流转换器，连接于所述外部交流电源与所述数据处理单元之间，为所述数据处理单元供电。作为一种优选方案，从电压过零点至发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关的延迟时间根据所述外部交流电源的电压值、外部交流电源的频率、定子绕组的电感值、定子绕组的内阻、所述电机的温度或所述电机周边环境的温度、所述数据处理单元的温度中至少一项来确定。作为一种优选方案，所述电机驱动电路还包括用于检测所述永磁转子的磁场的位置传感器。作为一种优选方案，所述交直流转换器进一步连接所述位置传感器，为所述位置传感器供电。作为一种优选方案，所述位置传感器与所述数据处理单元集成于一专用集成电路内。作为一种优选方案，所述数据处理单元侦测外部交流电源当前的电压值，并计算出外部交流电源的幅值或者有效值，根据计算结果确定延迟时间。作为一种优选方案，所述数据处理单元侦测外部交流电源某预定角度对应的电压值，并根据此电压值确定延迟时间。作为一种优选方案，所述数据处理单元在所述外部交流电源的电压过零点后，在所述永磁转子的磁场极性为第一极性、外部交流电源的电压极性为正半周时，延迟该触发角或延迟时间发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关；及所述数据处理单元在所述外部交流电源电压过零点后，在所述永磁转子的磁极极性为第二极性、外部交流电源的电压极性为负半周时，延迟该触发角或延迟时间发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关。作为一种优选方案，所述可控双向交流开关为三端双向晶闸管，所述三端双向晶闸管的第一阳极接地或者连接所述交直流转换器，所述三端双向晶闸管的第一阳极还连接外部交流电源的第一端，所述三端双向晶闸管的第二阳极经所述电机的定子绕组及一保险丝连接外部交流电源的第二端，所述三端双向晶闸管的控制极经一电阻连接所述数据处理单元。作为一种优选方案，所述三端双向晶闸管的第一阳极接地，所述电机驱动电路还包括一三极管，所述三极管的基极通过所述电阻连接所述数据处理单元，所述三极管的发射极接收所述交直流转换器输出的低压直流电，所述三极管的集电极通过另一电阻连接所述三端双向晶闸管的控制极。作为一种优选方案，所述三端双向晶闸管的第一阳极连接所述交直流转换器，所述电机驱动电路还包括一三极管，所述三极管的基极通过所述电阻连接所述数据处理单元，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极通过另一电阻连接所述三端双向晶闸管的控制极。作为一种优选方案，所述数据处理单元为微处理器、专用集成电路、可编程阵列逻辑器或可编程逻辑器件。作为一种优选方案，所述数据处理单元通过一电阻、一光耦合器或一变压器与外部交流电源连接。作为一种优选方案，所述数据处理单元包括一过零检测端和一电压极性检测端，所述电压极性检测端经第一电阻与所述外部交流电源的一端连接，还经第二电阻接地，所述过零检测端以如下方式之一配置：所述过零检测端与所述电压极性检测端连接、所述过零检测端经第三电阻与所述外部交流电源的一端连接、所述过零检测端通过光耦合器变压器与外部交流电源的一端连接。作为一种优选方案，所述过零检测端和/或所述电压极性检测端设置有电压钳位电路。本技术还提供一种电机，其包括上述的电机驱动电路，所述电机为永磁交流电机。作为一种优选方案，所述电机为单相永磁交流电机。本技术实施例中，依据所述转子的磁极位置、外部交流电源的电压极性控制所述可控双向交流开关在导通与截止状态之间切换，且在电压过零点后延迟一定时间控制所述可控双向交流开关导通。依据这样的控制方式，使电机尽量产生预期中的转矩，减少正负转矩相互抵抗的耗电情况，因此能够较大幅度地提高电能利用效率。附图说明附图中：图1示出现有技术中电机定子绕组中的反电动势与绕组电流不同相时的波形图；图2示意性地示出本技术一实施例的电机；图3示出本技术的电机驱动电路的第一较佳实施方式的功能框图；图4示出本技术实施方式中电机定子绕组中的反电动势与绕组电流的波形图；图5示出本技术的电机驱动电路的第二较佳实施方式的功能框图；图6A示出图3中当电机的负载为纯阻性负载时驱动电路的波形图；图6B示出图3中当电机的负载为感性负载时驱动电路的波形图；图7示出开关型霍尔传感器的第一实施例的原理图；图8示出开关型霍尔传感器的第二实施例的原理图；图9示出本技术的电机驱动电路的第三较佳实施方式的电路图；图10示出本技术的电机驱动电路的第四较佳实施方式的电路图；图11示出本技术的电机驱动电路的第五较佳实施方式的电路图；图12示出本技术的电机驱动电路的第六较佳实施方式的电路图；图13示出依据本技术第一实施例的电机驱动方法的流程图；图14示出依据本技术第二实施例的电机驱动方法的流程图；图15示出依据本技术第三实施例的电机驱动方法的流程图；图16示出依据本技术第四实施例的电机驱动方法的流程图；图17示出依据本技术第五实施例的电机驱动方法的流程图；图18示出依据本技术第六实施例的电机驱动方法的流程图。主要元件符号说明如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本技术加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。需要说明的是，当一个组件被认为是“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机驱动电路，用于驱动电机的永磁转子相对于定子转动，所述驱动电路包括：与所述定子绕组串联连接于外部交流电源两端的可控双向交流开关；数据处理单元，包括与所述外部交流电源的一端连接的检测所述外部交流电源的电压过零点的过零检测端、检测外部交流电源的电压极性的电压极性检测端、及在根据外部交流电源的电压极性及永磁转子的磁极位置需导通所述可控双向交流开关时，在所述外部交流电源的电压过零点之后延迟一定时间发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关的输出端；及交直流转换器，连接于所述外部交流电源与所述数据处理单元之间，为所述数据处理单元供电。

【技术特征摘要】
2016.05.30 CN 20162051519621.一种电机驱动电路，用于驱动电机的永磁转子相对于定子转动，所述驱动电路包括：与所述定子绕组串联连接于外部交流电源两端的可控双向交流开关；数据处理单元，包括与所述外部交流电源的一端连接的检测所述外部交流电源的电压过零点的过零检测端、检测外部交流电源的电压极性的电压极性检测端、及在根据外部交流电源的电压极性及永磁转子的磁极位置需导通所述可控双向交流开关时，在所述外部交流电源的电压过零点之后延迟一定时间发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关的输出端；及交直流转换器，连接于所述外部交流电源与所述数据处理单元之间，为所述数据处理单元供电。2.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，从电压过零点至发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关的延迟时间根据所述外部交流电源的电压值、外部交流电源的频率、定子绕组的电感值、定子绕组的内阻、所述电机的温度或所述电机周边环境的温度、所述数据处理单元的温度中至少一项来确定。3.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述电机驱动电路还包括用于检测所述永磁转子的磁场的位置传感器，并输出代表永磁转子的磁极位置的信号。4.如权利要求3所述的电机驱动电路，其特征在于，所述交直流转换器进一步连接所述位置传感器，为所述位置传感器供电。5.如权利要求4所述的电机驱动电路，其特征在于，所述位置传感器与所述数据处理单元集成于一专用集成电路内。6.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述数据处理单元侦测外部交流电源当前的电压值，并计算出外部交流电源的幅值或者有效值，根据计算结果确定延迟时间。7.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述数据处理单元侦测外部交流电源某预定角度对应的电压值，并根据此电压值确定延迟时间。8.如权利要求1所述的电机驱动电路，其特征在于，所述数据处理单元在所述外部交流电源的电压过零点后，在所述永磁转子的磁场极性为第一极性、外部交流电源的电压极性为正半周时，延迟该延迟时间发送驱动脉冲至所述可控双向交流开关；及所述数据处理单元在所述外部交流电源电压过零点后，在所述永磁转子的磁极极性为第二极性、外部交...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙持平，信飞，杨圣骞，杨修文，黄淑娟，蒋云龙，
申请(专利权)人：德昌电机深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44