图1示出根据本实用新型的交流电机驱动装置的示意性框图。
[0034]图2示出根据本实用新型的第一实施例的交流电机驱动装置的电路图。
[0035]图3示出根据本实用新型的第二实施例的交流电机驱动装置的电路图。
[0036]图4示出根据本实用新型的第三实施例的交流电机驱动装置的电路图。
[0037]图5示出根据本实用新型的第一至第三实施例的交流电机驱动装置的波形图。
[0038]图6示出根据本实用新型的第四实施例的交流电机驱动装置的电路图。
[0039]图7示出根据本实用新型的第五实施例的交流电机驱动装置的电路图。
[0040]图8示出根据本实用新型的第四和第五实施例的交流电机驱动装置的波形图。
【具体实施方式】
[0041]以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
[0042]在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。
[0043]本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
[0044]图1示出根据本实用新型的交流电机驱动装置的示意性框图。该交流电机驱动装置包括整流电路200和开关电路300。外部的交流电源100与整流电路200之间经由火线L和零线N相连接。交流电源100例如是220V的供电电网。整流电路200从交流电源100接收交流输入电压Vac，经整流后提供直流母线电压Vdc。开关电路300进一步将直流母线电压Vdc转换成交流驱动电压Vout，从而驱动电机M运行。
[0045]如图1所示，该交流电机驱动装置省去了母线电容。参见图5所示的波形图，供电电网提供的交流输出电压Vac通常是正弦波，经过整流后的直流母线电压Vdc为脉动直流电压，作为开关电路300的输入电压。该交流电机驱动装置无需利用母线电容进行滤波以获得平直的直流电压。
[0046]进一步地，开关电路300利用交流输入电压Vac控制电流流动路径的切换，从而与交流输入电压Vac同步地产生交流驱动电压Vout。在交流电源100为供电电网时，交流输入电压Vac和交流驱动电压Vout均为工频周期。在每个工频周期内，开关电路300进行高频斩波，从而改变交流输出电压Vout的有效值。通过高频斩波实现电机M的无级调速。
[0047]图2示出根据本实用新型的第一实施例的交流电机驱动装置的电路图。该交流电机驱动装置包括整流电路200和开关电路300。
[0048]整流电路200的两个输入端经由火线L和零线N连接至外部的交流电源100，两个输出端连接至开关电路300。在图2所示的实例中，整流电路200为第一至第四二极管Dl至D4组成的全桥整流电路。第一二极管Dl和第二二极管D2、以及第三二极管D3和第四二极管D4分别串联连接在整流电路200的第一输出端和第二输出端之间。整流电路200的第一输入端是第一二极管Dl和第二二极管D2的中间节点，该第一输入端连接至火线L。整流电路200的第二输入端是第三二极管D3和第四二极管D4的中间节点，该第二输入端连接至零线N。
[0049]在整流电路200的工作期间，在交流输入电压Vin的正半周期内，第一二极管Dl和第四二极管D4导通，在交流输入电压Vin的负半周期内，第二二极管D2和第三二极管D3导通，使得电流始终从整流电路200的第一输出端流向第二输出端，从而产生脉动直流电压，作为直流母线电压Vdc。
[0050]开关电路300的第一输入端和第二输入端分别连接整流电路200的第一输出端和第二输出端，从而接收直流母线电压Vdc。开关电路300的第三输入端和第四输入端分别连接整流电路200的第二输入端。开关电路300的第一输出端和第二输出端之间与交流电机M连接，从而向后者提供交流驱动电压Vdc。
[0051]开关电路300包括第一至第四晶体管Ql至Q4、第一和第二电阻Rl和R2、以及第五和第六二极管D5和D6。第一晶体管Ql和第二晶体管Q2串联连接在开关电路300的第一输入端和第二输入端之间，从而形成开关电路的第一支路。第三晶体管Q3和第四晶体管Q4串联连接在开关电路300的第一输入端和第二输入端之间，从而形成开关电路的第二支路。
[0052]在该实施例中，第一晶体管Ql为PNP三极管，第二晶体管Q2为NPN三极管。例如，前述三极管可以为达林顿管。第一晶体管Ql的发射极连接至开关电路300的第一输入端，基极经由第一电阻Rl连接至整流电路200的第二输入端。第二晶体管Q2的发射极连接至开关电路300的第二输入端，基极经由第二电阻R2连接至整流电路200的第二输入端。第一晶体管Ql的集电极与第二晶体管Q2的集电极连接至公共的第一节点，作为开关电路300的第一输出端。
[0053]在该实施例中，第三晶体管Q3和第四晶体管Q4为任意类型的开关管。例如，前述开关管可以为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。第三晶体管Q3的第一端连接至开关电路300的第一输入端，控制端接收PWM信号Vctrll。第四晶体管Q4的第一端连接至开关电路300的第二输入端，控制端接收PWM信号Vctrl2。第三晶体管Q2的第二端与第四晶体管Q4的第二端连接至公共的第二节点，作为开关电路300的第二输出端。
[0054]在该实施例中，第五二极管D5反向并联在第三晶体管Q3的第一端和第二端之间，第六二极管D6反向并联在和第四晶体管Q4的第一端和第二端之间。第五二极管D5和第六二极管D6作为续流二极管，用于在晶体管断开时提供反向电流的泄放路径，从而保护晶体管。在替代的实施例中，开关电路300中的续流二极管D5、D6可以是晶体管Q3、Q4的寄生二极管。
[0055]在开关电路300的工作期间，开关电路300利用交流输入电压Vac控制电流流动路径的切换，从而将直流母线电压Vdc转换成交流驱动电压Vout，并且利用PffM信号Vctrll和Vctrl2进行斩波。如图5所示，第三晶体管Q3仅在交流输入电压Vin的负半周期导通，第四晶体管Q4仅在交流输入电压Vin的正半周期导通，从而四个晶体管协同控制电流流动路径。
[0056]在交流输入电压Vin的正半周期内，整流电路200中的第一二极管Dl和第四二极管D4导通。由于第一二极管Dl和第四二极管D4在导通状态的压降，第一晶体管Ql的发射极和基极之间正向偏置，从而自动导通。同时，第二晶体管Q2的基极和发射极之间反向偏置，从而自动断开。因此，在交流输入电压Vin的正半周期内，交流电机驱动装置中的电流依次流经第一二极管D1、第一晶体管Q1、外部的交流电机M、第四晶体管Q4、以及第四二极管D4，从而形成交流驱动电压Vout的正半周期的波形。
[0057]在交流输入电压Vin的负半周期内，整流电路200中的第三二极管D3和第二二极管D2导通。由于第三二极管D3和第二二极管D2在导通状态的压降，第二晶体管Q2的基极和发射极之间正向偏置，从而自动导通。同时，第二晶体管Ql的发射极和基极之间反向偏置，从而自动断开。因此，在交流输入电压Vin的负半周期内，交流电机驱动装置中的电流依次流经第三二极管D3、第二晶体管Q2、外部的交流电机M、第三晶体管Q3、以及第二二极管D2，从而形成交流驱动电压Vout的负半周期的波形。
[0058]由于第一晶体管Ql和第二晶体管Q2在交流输入电压Vin的工频周期内的自动导通和断开，用于驱动交流电机M的交流驱动电压Vout与外部交流电源100提供的交流输入电压Vin基本上是同步的。
[0059]进一步地，在交流输入电压Vin的半工频周期期间，第三晶体管Q3和第四晶体管Q4在PWM信号Vctr 11和Vctr12的控制下周期性导通和断开，从而对