用于无刷电机的ac/ac变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于无刷电机的驱动电路。
【背景技术】
[0002]无刷电机通常包括驱动电路，该驱动电路用于控制电机的相绕组的激励。当交流电压被供应时，该驱动电路往往包括整流器，有效功率因数矫正段(PFC)和大容量电容器。共同地，整流器和有效功率因数矫正段和大容量电容器输出相对稳定的直流电压，用于激励相绕组。然而，有效功率因数矫正段是相对昂贵的。附加的，大容量电容器的电容量是相对高的，且由此该电容器是大的且昂贵的。
[0003]W02011/128659描述了控制相绕组的激励的新方法。特别地，相绕组被激励一段时间(其跨交流电压的每个半周期变化)。结果，电源供应的电流在不需要激励功率因数矫正段或高电容量的大容量电容器的情况下接近正弦曲线的波形。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种用于无刷电机的驱动电路，该驱动电路包括用于输送交流电压的电力线、逆变器和控制器，该逆变器包括跨电力线并联连接的一个或多个腿部，每个腿部被连接到电机的相绕组且包括一个或多个双向开关，该控制器用于输出一个或多个控制信号用于控制该开关，其中该控制器输出信号以在交流电压的每个半周期期间多次打开和关闭每个开关，且该控制器输出控制信号以激励电机的相绕组，该控制信号使得一对开关在交流电压的正半周期期间沿第一方向导通且在交流电压的负半周期期间沿第二相反方向导通。
[0005]通过使用可在两个方向被控制的双向开关，且通过产生控制信号使得开关沿取决于电力线上输送的交流电压的极性的方向导通，驱动电路能够在不需要整流器或高电容量的大容量电容器的情况下使用交流电压激励相绕组。结果，更紧凑且可能低成本的驱动电路可被实现。
[0006]该控制器可在交流电压的正半周期期间打开第一对开关以便激励相绕组从而沿特定方向驱动电流穿过相绕组，且该控制器可在交流电压的负半周期期间打开第二不同对开关以便激励相绕组从而沿相同特定方向驱动电流穿过相绕组。驱动电路因此能够在交流电压的正和负半周期期间沿相同的方向激励相绕组。
[0007]该控制器可输出控制信号以续流相绕组。该控制信号于是可使得在交流电压的正半周期期间一对开关中的一个沿第一方向导通且该对开关中的另一个沿第二相对方向导通从而沿特定方向穿过相绕组续流电流。此外，该控制信号可使得在交流电压的负半周期期间该对开关的所述一个沿第二方向导通且该对开关的所述另一个沿第一方向导通从而沿相同特定方向穿过相绕组续流电流。驱动电路因此能够在交流输出电压的正和负半周期期间沿相同的方向续流相绕组。如果需要，驱动电路还能够沿与交流电压的极性无关的两个方向激励相绕组且续流相绕组。
[0008]本发明还提供了一种用于无刷电机的驱动电路，该驱动电路包括用于输送交流电压的电力线、逆变器和控制器，该逆变器包括跨电力线并联连接的一个或多个腿部，每个腿部被连接到电机的相绕组且包括一个或多个双向开关，该控制器用于输出一个或多个控制信号用于控制该开关，其中该控制器输出信号以在交流电压的每个半周期期间多次打开和关闭每个开关，且该控制器在交流电压的正半周期期间打开第一对开关以便激励相绕组从而沿特定方向驱动电流穿过相绕组，该控制器在交流电压的负半周期期间打开第二不同对开关以便激励相绕组从而沿相同特定方向驱动电流穿过相绕组。
[0009]通过使用可沿两个方向被控制的双向开关，驱动电路能够在不需要整流器或高电容量的大容量电容器的情况下使用交流电源驱动电机。因此，可能更便宜，更小和/或更有效率的驱动电路可被实现。
[0010]该驱动电路在交流电压的正半周期期间打开第一对开关，且在交流电压的负半周期打开第二对开关。结果，驱动电路能够在交流电压的正和负半周期期间沿相同的方向激励相绕组。因此，驱动电路可被用于单极性激励，例如，如果在交流电压的正半周期期间仅打开第一对开关，且在交流电压的负半周期期间仅仅打开第二对开关。替代地，如果在交流电压的每个半周期期间第一对开关和第二对开关被顺序地打开，该驱动电路可被用于双极性激励。
[0011 ] 该控制器可输出控制信号以续流相绕组。该控制信号于是可使得在交流电压的正半周期期间一对开关中的一个沿第一方向导通且该对开关中的另一个沿第二相对方向导通，从而沿特定方向穿过相绕组续流电流。此外，该控制信号可使得在交流电压的负半周期期间该对开关中的所述一个沿第二方向导通且该对开关中的所述另一个沿第一方向导通从而沿相同特定方向穿过相绕组续流电流。驱动电路因此能够在交流输出电压的正和负半周期期间沿相同的方向续流相绕组。如果需要，驱动电路还能够沿与交流电压的极性无关的两个方向激励和续流绕组。
[0012]该控制器可在交流电压的正半周期期间的多次打开和关闭第一对开关中的至少一个开关，且该控制器可在交流电压的负半周期期间的多次打开和关闭第二对开关中的至少一个开关。于是这个使得能够在交流电压的每个半周期期间多次激励相绕组。因此，如果相绕组中的电流超过阀值，来自每对的开关中的一个可被关闭以便暂停激励。另一个开关被保持打开以便允许相绕组中的电流穿过开关续流。附加地或替代地，如果驱动电路被用于双极性激励，则第一对(或第二对)的两个开关可被关闭且第二对(或第一对)的两个开关可被打开以便换向相绕组。
[0013]本发明还提供了一种电机系统，该系统包括无刷电机和如上述段落中的任一个所述的驱动电路。
【附图说明】
[0014]为了本发明可被更容易地理解，本发明的实施例现在将要参考附图通过实例而被描述，其中:
[0015]图1是根据本发明的电机系统的方框图；
[0016]图2是电机系统的示意图；
[0017]图3详细说明了逆变器的开关响应电机系统的控制器发送的控制信号的被允许的状态；
[0018]图4示出了在激励期间响应控制器的控制信号穿过逆变器和电机的相绕组的电流的方向；
[0019]图5示出了在续流期间响应控制器的控制信号穿过逆变器和电机的相绕组的电流的方向；以及
[0020]图6是根据本发明的替代电机系统的示意图。
【具体实施方式】
[0021 ] 图1和2的电机系统I包括无刷电机2和驱动电路3。该电机系统意图由交流电源4供电，比如家庭电源。
[0022]该电机2包括永磁转子5和定子6，该定子6具有单个相绕组7。
[0023]该驱动电路包括一对电力线8、9、过滤器10、电压传感器11、逆变器12、电流传感器13、位置传感器14、门驱动器15和控制器16。
[0024]电力线8、9意图连接到交流电源4的火线端子和零线端子。该电力线8、9因此输送交流电压。
[0025]过滤器10包括电容器Cl和电感器LI。该电容器Cl用于平滑逆变器12的相对高的dv/dt切换效果。附加地，电容器Cl用于在换向期间储存从电机2提取的能量。重要地，电容器Cl不被要求平滑在基本频率下的交流电压。因此，相对低的电容量的电容器可被使用。电感器LI用于平滑任何参与电流波纹(其主要源于电机换向)。再者，由于电感器LI被用于减少电机频率下的波纹，相对低的电感的电感器可被使用，特别当电机2在相对高速度处操作时或具有相对高的极数时更是如此。
[0026]电压传感器11包括一对电阻器Rl、R2，其被布置为跨电力线8、9的分压器。电压传感器13输出信号到控制器16，AC_V0LTS表示跨电力线8、9的交流电压的缩小比例的测量值。
[0027]逆变器12包括两个腿部12a、12b，两个腿部12a、12b跨电力线8、9并联连接。该腿部12a、12b被连接到相绕组7相对端子。每个腿部12a、12b包括串联布置的两个开关Ql、Q2和Q3、Q4。每个腿部12a、12b于是在两个开关之间的连接点处被连接到相绕组7。
[0028]开关Q1-Q4为双向的且可沿两个方向被控制。换句话说，每个