无刷直流电机的驱动电路制造技术

本实用新型专利技术提供的无刷直流电机的驱动电路，采用了N个三相桥式电路，对无刷直流电机的供电电流进行分流后再汇流，这样控制器的输出的PWM信号频率与无刷直流电机的功率载波频率一致，同时每个三相桥式电路的开关频率为驱动电路开关频率的1/N。对于无刷直流电机输入端的PWM信号，相当于N路三相桥式电路信号耦合而来的功率开关信号，相对于单个三相桥式电路的开关频率提升了N倍，提升了控制效果。以及对于三相桥式电路的单个开关管，其占空比最大为1/N，这样可以降低流过单个开关管的电流，进而避免了开关管发热严重，提高了开关管的可靠性。

Driving Circuit of Brushless DC Motor

【技术实现步骤摘要】
无刷直流电机的驱动电路
本技术涉及无刷直流电机领域，更具体地说，涉及无刷直流电机的驱动电路。
技术介绍
目前，无刷直流电机的驱动电路，通常采用三相全桥拓扑方式，电路中使用6个开关管，每个开关管的通断通过1路PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调节)控制，以实现对三相的控制，达到对无刷直流电机驱动的目的。在大功率及超大功率驱动，特别是在100kW以上的无刷直流电机驱动中，驱动电路的开关频率使用较低，通常使用多个开关管直接并联的方式，如图1所示。无刷直流电机的驱动电路在功率极限应用中，单个开关管过电流很大的时候，由于开关管存在损耗，导致开关管单管发热严重，容易导致开关管烧毁。以及在并联开关管使用时，由于开关管的制造因素、PCB(PrintedCircuitBoard，印制电路板)布线因素、以及并联开关管均流不一致，会导致死区时间延长，从而大幅度降低驱动电路的开关频率。通常在100kW以上的无刷直流电机驱动电路中，由于开关管的开通关断时间限制，无法将驱动电路的开关频率升高，驱动电路的开关频率普遍在1kHz以下。在负载出现波动时，容易导致无刷直流电机驱动波形出现杂波；特别是在高速运行中，由于驱动电路的开关频率降低，电机容易出现震颤现象，难以达到预期的高频率控制效果。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提出无刷直流电机的驱动电路，欲通过多支路分流方式，减小流过单开关管的电流，且提高驱动电路的开关频率的目的。为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种无刷直流电机的驱动电路，包括：控制器、分频器和N个三相桥式电路，N为不小于2的正整数；所述分频器的输入端连接所述控制器，所述分频器的输出端连接所述三相桥式电路的控制端；所述N个三相桥式电路的电流输出端并联，且所述N个三相桥式电路的并联端连接所述无刷直流电机的输入端。可选的，所述三相桥式电路中的开关管采用单开关管或不少于两个开关管并联。可选的，在所述三相桥式电路与所述并联端之间还包括：串联的隔离变压器和电抗器。可选的，所述隔离变压器为采用星型连接方式的隔离变压器。可选的，所述驱动电路，还包括：分别与所述控制器连接的电压传感器和电流传感器。可选的，所述分频器为采用现场可编程门阵列方式制作的分频器。可选的，所述三相桥式电路的开关管具体为：绝缘栅双极型晶体管。与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下优点：上述技术方案提供的无刷直流电机的驱动电路，采用了N个三相桥式电路，对无刷直流电机的供电电流进行分流后再汇流，这样控制器的输出的PWM信号频率与无刷直流电机的功率载波频率一致，同时每个三相桥式电路的开关频率为驱动电路开关频率的1/N。对于无刷直流电机输入端的PWM信号，相当于N路三相桥式电路信号耦合而来的功率开关信号，相对于单个三相桥式电路的开关频率提升了N倍，提升了控制效果。以及对于三相桥式电路的单个开关管，其占空比最大为1/N，这样可以降低流过单个开关管的电流，进而避免了开关管发热严重，提高了开关管的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为三相桥式电路中两个开关管直接并联的示意图；图2为本技术实施例提供的一种无刷直流电机的驱动电路的结构示意图；图3为本技术实施例提供的对PWM信号进行分频延时触发的原理示意图；图4为本技术实施例提供的另一种无刷直流电机的驱动电路的结构示意图。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。参见图2，为本实施例提供的一种无刷直流电机的驱动电路的结构示意图。该驱动电路可以包括：控制器、分频器、以及三相桥式电路H1、H2、H3和H4。分频器的输入端连接控制器，分频器的输出端分别连接各个三相桥式电路的控制端，分频器对控制器输出的PWM信号做N次分频且以1/N周期的延时进行触发，输出至相应的三相桥式电路，在本实施例中N为4。三相桥式电路H1、H2、H3和H4的电流输出端并联，且三相桥式电路H1、H2、H3和H4的并联端连接无刷直流电机M的输入端。本实施例仅是示例性说明，对于三相桥式电路的个数只要不少于两个，均可以实现本技术的效果。电路控制原理：分频器通过边沿检测对控制器输出的PWM信号进行脉冲频率采集，并对PWM信号进行4分频，按照90度延迟触发的方式，分配给各个三相桥式电路的对应位置的开关管。这样每个三相桥式电路对应位置的开关管的开度相差90度，即每个三相桥式电路对应位置的开关管依次打开。对于无刷直流电机输入端的PWM信号，相当于由4路的三相桥式电路的输出信号耦合而成的，相对于单个三相桥式电路的开关频率提高了4倍，提升了控制效果。对于单个三相桥式电路来说，实际单个电路的开关频率相当于整个驱动电路的开关频率的1/4；并且由于触发角延迟的存在，对于单个三相桥式电路的开关管来说，其占空比最大为1/N，通过这种方式，可以解决无刷直流电机驱动过程中开关管发热严重问题和均流的问题。在一个具体实施例中，对于4路并联三相桥式电路，控制器依据无刷直流电机的三相霍尔信号，输出相应的三相PWM信号，以控制每个三相桥式电路的6个开关管。对于控制器输出的三相PWM信号分别定义为U相高信号PWM_UH、U相低信号PWM_UL、V相高信号PWM_VH、V相低信号PWM_VL、W相高信号PWM_WH、以及W相低信号PWM_WL。该6路PWM信号进入分频器，分频器通过边沿识别，并记录每个脉冲波形频率，在下一拍脉冲到来时候，将上拍采集到的脉冲宽度进行4分频，并按照触发角延迟90度，分别分配给三相桥式电路H1，H2，H3和H4。以U相的高边管进行说明，分频器将U相高信号PWM_UH分频为第一U相高信号H1_PWM_UH、第二U相高信号H2_PWM_UH、第三U相高信号H3_PWM_UH和第四U相高信号H4_PWM_UH。如图3所示。该4路信号频率为U相高信号PWM_UH频率的1/4，且触发角相差90度。三相桥式电路H1的UH管接收第一U相高信号H1_PWM_UH；三相桥式电路H2的UH管接收第二U相高信号H2_PWM_UH；三相桥式电路H3接收第三U相高信号H3_PWM_UH；三相桥式电路H4接收第四U相高信号H4_PWM_UH。本实施例提供的无刷直流电机的驱动电路，通过采用4个三相桥式电路，提高了驱动电路的开关频率，使得驱动电路的整体控制效果得到提升；并且将电流分配到多个支路上，使得单个开关管的功率降低，进而保证单个开关管工作在最佳的温度范围内，提高驱动电路的整体可靠性。参见图4，相对于图2示出的驱动电路，本实施例提供的驱动电路在三相桥式电路与并联端之间还包括：串联的隔离变压器T和电抗器L；每个三相桥式电路的输出部分通过隔离变压器T进行耦合处理，并经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷直流电机的驱动电路，其特征在于，包括：控制器、分频器和N个三相桥式电路，N为不小于2的正整数；所述分频器的输入端连接所述控制器，所述分频器的输出端连接所述三相桥式电路的控制端；所述N个三相桥式电路的电流输出端并联，且所述N个三相桥式电路的并联端连接所述无刷直流电机的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机的驱动电路，其特征在于，包括：控制器、分频器和N个三相桥式电路，N为不小于2的正整数；所述分频器的输入端连接所述控制器，所述分频器的输出端连接所述三相桥式电路的控制端；所述N个三相桥式电路的电流输出端并联，且所述N个三相桥式电路的并联端连接所述无刷直流电机的输入端。2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述三相桥式电路中的开关管采用单开关管或不少于两个开关管并联。3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，在所述三相桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佼，
申请(专利权)人：北京润科通用技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11