电机驱动系统、电机、家用电器的制作方法

本发明属于电器控制设计技术领域，具体涉及一种电机驱动系统、电机、家用电器。

背景技术：

在冰箱、空调、风扇等家用电器领域提高系统的可靠性、提高功率因数、降低成本是一个逐渐发展的趋势。母线无电解电容永磁同步电机(pmsm)驱动系统具有使用寿命强、功率因数高、成本低、可靠性强等特点。如图1所示，无电解电容永磁同步电机驱动系统的拓扑结构简单，由电网(交流电源)、不可控整流桥(整流电路)、小容量的薄膜电容、三相电压型逆变器(逆变器电路)和永磁同步电机组成。在母线无电解电容永磁同步电机驱动系统中容易出现过压的现象。

母线电压的过压产生原因：

1、当母线无电解电容永磁同步电机驱动系统出现过电流现象时，一般的保护电路是直接关闭逆变器，永磁同步电机绕组的电流不会突然消失，必然会通过三相电压型逆变器的保护二极管回馈到母线薄膜电容，但是母线量薄膜电容的存储容量小，会造成母线过电压现象，如图2所示；

2、在母线无电解电容永磁同步电机驱动系统运行时，薄膜电容c1与电网侧电感l易产生谐振现象，导致母线电压有过高的尖峰电压，会对不可控整流桥、薄膜电容、逆变器等母线电压周围的电子元器件造成瞬间过压烧毁的风险；

3、当网侧电源不稳定时，高峰的电压会造成母线电压升高，导致永磁同步电机绕组烧毁的隐患。

目前的过流过压等保护方法都是直接关闭逆变器，但是在母线无电解电容永磁同步电机驱动系统中关闭逆变器之后，电机绕组的电流会经过逆变器的保护二极管回馈到母线薄膜电容，薄膜电容的容值小，致使母线电压泵升，因此也需要一种抑制母线电压泵升的保护电路；另外在母线无电解电容永磁同步电机驱动系统中母线含有大量的尖峰电压，对周围硬件电压有损坏行为，因此需要一种抑制母线过压的保护电路，基于此种原因，提出本发明。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电机驱动系统、电机、家用电器，电路设计简单、易于实施，能够有效保证直流母线的电压处于安全电压范围内，保护驱动系统中的电子元器件及电机。

为了解决上述问题，本发明提供一种电机驱动系统，包括：

整流电路，用于将交流电源整流；

逆变器电路，由所述整流电路的输出驱动，并用于驱动电机运转；

电容器c1，与所述整流电路的输出并联连接；

还包括：

耗能负载r3，与所述电容器c并联；

控制模块，用于检测所述电容器c1两端的电压是否高于预设值，当高于预设值时，使所述电容器c1的电量通过所述耗能负载r3进行消耗，当所述低于预设值时，使所述耗能负载r3与所述电容器c1断开。

优选地，

所述控制模块包括分压电路，所述分压电路包括串联的第一分压电阻器r1、第二分压电阻器r2，所述分压电路与所述整流电路的输出并联连接；

还包括控制开关，所述控制开关包括控制端、第一端、第二端，所述控制端受控于所述第二分压电阻器r2两端的实时电压值uref，当uref高于预设值时，导通所述第一端与第二端以使所述电容器c1的电量通过所述耗能负载r3进行消耗，当uref低于预设值时，截断所述第一端与第二端以使所述耗能负载r3与所述电容器c1断开。

优选地，

所述控制开关为三极管、mosfet、igbt中之一。

优选地，

当所述控制开关为三极管时，所述第一端为三极管的集电极，所述第二端为三极管的发射极，所述控制端为三极管的基极。

优选地，

所述第一电阻器r1的电阻值至少为所述耗能负载r3的电阻值的五倍，所述第二电阻器r2的电阻值至少为所述耗能负载r3的电阻值的五倍。

优选地，

所述电容器c1为20μf薄膜电容。

本发明还提供一种电机，包括上述的电机驱动系统。

优选地，

所述电机为永磁同步电机。

本发明还提供一种家用电器，包括上述的电机。

优选地，

所述家用电器包括冰箱、空调器、风扇中之一。

本发明提供的一种电机驱动系统、电机、家用电器，当所述直流母线之间的电压差过高时，所述控制模块将及时地使所述耗能负载r3与所述电容器c1形成电路闭环，从而消耗所述电容器c1所存储的电量，有效保证母线电压被限制在预设的安全电压范围之内，防止母线电压过高对系统内的电子元器件可能造成的损害。

附图说明

图1为现有技术中的电机驱动系统的电路结构示意图；

图2为图1中的电机驱动系统在逆变器电路关闭时电机中三相线圈电流的流动示意图；

图3为本发明的电机驱动系统的电路结构示意图。

附图标记表示为：

1、整流电路；2、逆变器电路；3、控制模块；10、交流电源；20、电机。

具体实施方式

参见图3所示，根据本发明的实施例，提供一种电机驱动系统，包括：整流电路1，用于将交流电源10整流，具体的，所述整流电路1由二极管d1、d2、d3、d4组成；逆变器电路2，由所述整流电路1的输出驱动，并用于驱动电机20运转，所述逆变器电路2由六组igbt开关j1、j2、j3、j4、j5、j6构成，同时j1、j2、j3、j4、j5、j6分别配置有保护二极管vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6；电容器c1，与所述整流电路1的输出并联连接；还包括：耗能负载r3，与所述电容器c1并联；控制模块3，用于检测所述电容器c1两端的电压是否高于预设值，当高于预设值时，使所述电容器c1的电量通过所述耗能负载r3进行消耗，当所述低于预设值时，使所述耗能负载r3与所述电容器c1断开，前述的电容器c1两端的电压也即所述整流电路1与所述逆变器电路2之间的直流母线电压差。该技术方案中，当所述直流母线之间的电压差过高时，所述控制模块3将及时地使所述耗能负载r3与所述电容器c1形成电路闭环，从而消耗所述电容器c1所存储的电量，有效保证母线电压被限制在预设的安全电压范围之内，防止母线电压过高对系统内的电子元器件可能造成的损害。前述的交流电源10作为电源输入，也可以是电网。而对于所述耗能负载r3，其本质上是一个用电器，当其与所述电容器c1形成闭环时，电容器c1的放电电流流经所述耗能负载r3进行耗能，例如将流经其的电能转换为其他形式的能力，如热能、机械能风叶的转动等。

作为所述控制模块3的一种具体实施方式，所述控制模块3包括分压电路，所述分压电路包括串联的第一分压电阻器r1、第二分压电阻器r2，所述分压电路与所述整流电路1的输出并联连接；还包括控制开关，所述控制开关包括控制端、第一端、第二端，所述控制端受控于所述第二分压电阻器r2两端的实时电压值uref，当uref高于预设值时，导通所述第一端与第二端以使所述电容器c1的电量通过所述耗能负载r3进行消耗，当uref低于预设值时，截断所述第一端与第二端以使所述耗能负载r3与所述电容器c1断开。具体的，所述控制开关可以为三极管、mosfet、igbt中的一种。前述的uref采用公式：

计算得出，

其中vdc为所述电容器c1两端的电压。

当所述控制开关为三极管时，所述第一端为三极管的集电极，所述第二端为三极管的发射极，所述控制端为三极管的基极。当所述控制开关为mosfet或igbt时，所述第一端则对应为其源极，所述第二端对应为其漏极，所述控制端则对应为其栅极。

优选地，所述第一电阻器r1的电阻值至少为所述耗能负载r3的电阻值的五倍，所述第二电阻器r2的电阻值至少为所述耗能负载r3的电阻值的五倍，如此能够在兼顾分压电路发挥电压采样作用的同时更好地实现耗能负载的耗能效果。

所述电容器c1为20μf薄膜电容，使所述驱动系统成为无电解电容的驱动系统，提升了驱动电路的使用寿命。

本发明还提供一种电机，包括上述的电机驱动系统，进一步地，所述电机为永磁同步电机。

本发明还提供一种家用电器，包括上述的电机。所述家用电器包括冰箱、空调器、风扇中之一。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。