一种基于PFC电路的电机驱动系统的制作方法

本实用新型涉及驱动技术领域，尤其涉及一种基于PFC电路的电机驱动系统。

背景技术：

目前，单相交流电供电的电机驱动系统，如图1所示，包括整流模块11、电容C1、逆变模块12以及电机13，一般都是经整流模块11整流后再通过电容C1滤波成直流电压，然后输出给负载。这种电路虽然简单方便，但却存在不少缺点：如滤波后的直流电压幅值会随着交流电压的波动而变化，这会影响到电机运行的稳定性；另外，由于整流后电容的充放电特性，会导致输入电流的波形产生畸变，从而输入功率因数较低。若电网中大量使用含这种电路的电机驱动系统，会对电网造成比较严重的谐波污染。

而对于宽电压输入的应用场合，如图2所示，在图1的基础上需要额外的开关电路21进行输入电压的档位切换，该开关电路21包括串联的电容C2、C3以及开关器件，以满足电机驱动所需的直流电压幅值，但是开关电路的使用却非常不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于PFC电路的电机驱动系统，用以解决现有技术中电机驱动系统的稳定性问题。

本实用新型提供了一种基于PFC电路的电机驱动系统，包括整流模块、电容C1、逆变模块以及电机，还包括PFC电路，其中，PFC电路连接在整流 模块与电容C1之间。

进一步的，PFC电路包括第一电阻R1、第一电感L1、第一二极管D1和第二二极管D2，其中，第一电阻R1、第一二极管D1与第一电感L1、第二二极管D2并联。

进一进的，PFC电路包括第一电阻R1、第一电感L1、第一二极管D1和第二二极管D2，其中，第一二极管D1与第一电感L1和第二二极管D2并联后再与第一电阻R1串联。

进一步的，PFC电路还包括第二电阻R2、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2和第一驱动控制电路，其中，第一场效应管Q1、第二场效应管Q2的漏极分别连接到第一电感L1和第二二极管D2之间，第一场效应管Q1、第二场效应管Q2的栅极分别连接到第一驱动控制电路的一端，第一场效应管Q1、第二场效应管Q2的源极分别串联到第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接到整流模块，第一驱动控制电路的另一端连接到电容C1与逆变模块之间。

进一步的，逆变模块为逆变器或IPM。

采用上述本实用新型技术方案的有益效果是：基于PFC电路的电机驱动系统的结构，可以使得直流电压稳定在一个恒定数值，即在370～420VDC之间，并且不会随着交流电压的波动而变化，从而提高了电机运行的稳定性。其输入电压范围为85～265VAC，可以满足大部分宽电压输入的应用场合，且无需任何开关切换电路，减少了用户操作，增加了可靠性。

附图说明

图1为现有技术中电机驱动系统的一种结构示意图；

图2为现有技术中电机驱动系统的另一种结构示意图；

图3为本实用新型基于PFC电路的电机驱动系统的一种结构示意图；

图4为本实用新型基于PFC电路的电机驱动系统的另一种结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

本实用新型公开了一种基于功率因数校正(Power Factor Correction，简称PFC)电路的电机驱动系统，如图3、图4所示，包括整流模块11、电容C1、逆变模块12以及电机13，还包括PFC电路14，其中，PFC电路14连接在整流模块11与电容C1之间。在本实施例中，逆变模块12可以为逆变器或智能功率模块(Intelligent Power Module，简称IPM)。

具体的，如图3所示，PFC电路14可以包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2和第一驱动控制电路15，其中，第一电阻R1、第一二极管D1与第一电感L1、第二二极管D2并联，第一场效应管Q1、第二场效应管Q2的漏极分别连接到第一电感L1和第二二极管D2之间，第一场效应管Q1、第二场效应管Q2的栅极分别连接到第一驱动控制电路15的一端，第一场效应管Q1、第二场效应管Q2的源极分别串联到第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接到整流模块11，第一驱动控制电路15的另一端连接到电容C1与逆变模块12之间。

如图4所示，PFC电路14还可以是如下结构：即第一二极管D1与第一电感L1和第二二极管D2并联后再与第一电阻R1串联。其他元器件的连接关系与图3相同，此处不再赘述。以下通过工作原理进一步说明本实用新型的方案，在本实施例中，以图3为例进行说明，其PFC电路采用Boost升压 拓扑结构，先开通Q1和Q2，使L1迅速储能，然后关断Q1和Q2，此时L1将能量泄放给C1，抬升C1两端的直流电压，而D1和D2阻止C1两端直流电压往前级泄放。结合直流电压反馈信号，通过驱动控制对Q1、Q2的开关控制，使C1两端的直流电压稳定在一个恒定数值，数值在370～420VDC之间，并且不会随着交流电压的波动而变化，从而提高了电机运行的稳定性。

而PFC电路结合R2反馈的电流信号，通过驱动控制对Q1、Q2的开关控制，使输入电流波形与输入电压波形保持一致，提升功率因素最高到0.95以上，基本消除了对电网的谐波污染，提升了交流电的利用率。

由于C1两端的直流电压始终稳定在一个恒定数值，即PFC电路的输入电压范围为85～265VAC，满足大部分宽电压输入的应用场合，无需任何开关切换电路，减少了用户操作，增加了可靠性。

在PFC电路中，R1、D1和L1、D2并联，由于L1的存在，上电瞬间电流通过R1和D1组成的快速充电电路向C1充电，R1起到了限流的作用。上电之后不会有电流再通过这条充电电路，因此这样的并联结构可以避免电流长时间流过R1，从而减小了R1的发热量，延长了R1的寿命，提高了驱动器系统的热稳定性。而Q1和Q2并联，同时打开与关断，平分工作时的电流，降低了流经单只MOS管的电流值，提升了驱动器系统的功率。同时减小了发热量，进一步提高了驱动器系统的热稳定性。

而图4是将R1串联在线路中，这种情况在工作时电流始终流过R1，虽然不能起到减小R1的发热量，但是PFC电路整体的功能依然存在。

通过本实用新型提供的基于PFC电路的电机驱动系统的结构，可以使得直流电压稳定在一个恒定数值，即在370～420VDC之间，并且不会随着交流电压的波动而变化，提高了电机运行的稳定性。通过将Q1和Q2并联，降低了流经单只场效应管的电流值，提升了驱动系统的功率，同时减小了发热量，提高了驱动系统的热稳定性。其输入电压范围为85～265VAC，可以满足 大部分宽电压输入的应用场合，且无需任何开关切换电路，减少了用户操作，增加了可靠性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。