一种开关磁阻电机绕组的mosfet功率驱动电路的制作方法
【专利摘要】一种开关磁阻电机绕组的MOSFET功率驱动电路，包括与开关磁阻电机绕组串联控制其通断的MOSFET管，所述MOSFET管与用于输出符合驱动其控制端工作的驱动信号的驱动模块连接，所述驱动模块的输入端连接有对驱动信号进行隔离的线性高速光耦连接，所述线性高速光耦的输入端与驱动信号端连接。本实用新型的优点在于：简单可靠、成本低、性能高。
【专利说明】—种开关磁阻电机绕组的MOSFET功率驱动电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种开关磁阻电机绕组的MOSFET功率驱动电路。
【背景技术】
[0002]在电动叉车领域，其电机驱动系统主要是直流电机驱动系统和交流电机驱动系统，直流电机驱动系统因其控制器软硬件简单，技术成熟，在早期的系统中得到广泛应用；但是，直流电机电刷和换向器的存在，使得维护量增大，动力、速度和扭矩均受限，即便是采用无刷直流电机，因其制造工艺复杂，散热差，体积大、重量重，难布局等因素，也局限了其在电动叉车驱动系统中的应用。
[0003]随着电力电子器件及控制技术的发展，交流电机驱动系统凭借其高效率、少维护、长寿命等优势，吸引了众多厂商和用户的注意，并得到成功的应用，尤其是以永磁同步交流电机驱动系统为代表，但高价格的编码器是必备器件，永磁电机所用永磁材料也是另一个抬高成本的方面。
[0004]电动叉车对于驱动电机的要求较高，基于车身整体性能设计的要求，驱动电机必须结构坚固，耐颠簸，体积小，易于散热，高效经济节能，尤其是启动转矩大，启动电流小，适于频繁启停和正反转；基于此，开关磁阻电机特性恰好满足上述基本要求，目前，采用开关磁阻电机驱动的电动叉车已经开始推向市场，不过整体性能尚待进一步提高，尤其在驱动控制方面的稳定、可靠性。
[0005]在开关磁阻电机的驱动控制中，由于要采用低速电流斩波和高速角度位置控制的PWM控制方式，对开关管的开关频率要求较高，尤其在电动叉车这种频繁动作控制的场合，对电机驱动性能要求较高，高性能的控制离不开精细的PWM高频化开关控制。
[0006]由于用蓄电池供电，电动叉车领域是典型的低直流电压、大电流的场合，IGBT这种器件具有一定优势，但IGBT的开关频率很难达到20KHz以上，而MOSFET则可以轻松达到几十KHz甚至上百KHz的开关频率。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种简单可靠、成本低、性能高的开关磁阻电机绕组的MOSFET功率驱动电路。
[0008]为达到发明目的本实用新型采用的技术方案是:
[0009]一种开关磁阻电机绕组的MOSFET功率驱动电路，其特征在于:包括与开关磁阻电机绕组串联控制其通断的MOSFET管，所述MOSFET管与用于输出符合驱动其控制端工作的驱动信号的驱动模块连接，所述驱动模块的输入端连接有对驱动信号进行隔离的线性高速光耦连接，所述线性高速光耦的输入端与驱动信号端连接。
[0010]进一步，所述线性高速光耦采用HCPL3120。
[0011]进一步，所述驱动模块采用IXDN414。
[0012]进一步，所述MOSFET 管采用 IXTK250N10。[0013]本实用新型的技术构思是驱动信号首先经由线性高速光耦进行隔离，然后利用驱动模块对信号进行整形放大，得到符合驱动要求的信号再驱动MOSFET管的控制端，进而控制了与MOSFET管串联的开关磁阻电机绕组的通或断。
[0014]本实用新型的有益效果:采用MOSFET管的功率驱动电路，使得电机控制时驱动信号开关频率可达上百KHz，相应的光耦隔离、驱动放大等部分也满足其高频化的要求，为实现精确的控制算法打下了硬件基础，同时实现了低压大电流开关磁阻电机利用MOSFET驱动的实践，都为开关磁阻电机在电动叉车中的有效应用打下一定基础；而且简单可靠、成本低、性能高。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例来对本实用新型进行进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些【具体实施方式】。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
[0017]参照图1，一种开关磁阻电机绕组的MOSFET功率驱动电路，包括与开关磁阻电机绕组串联控制其通断的MOSFET管Q，所述MOSFET管Q与用于输出符合驱动其控制端工作的驱动信号的驱动模块U2连接，所述驱动模块U2的输入端连接有对驱动信号进行隔离的线性高速光耦Ul连接，所述线性高速光耦Ul的输入端与驱动信号端连接。
[0018]所述线性高速光耦Ul采用HCPL3120。
[0019]所述驱动模块U2采用IXDN414。
[0020]所述MOSFET 管 Q 采用 IXTK250N10。
[0021]本实用新型的技术构思是驱动信号首先经由线性高速光耦Ul进行隔离，然后利用驱动模块U2对信号进行整形放大，得到符合驱动要求的信号再驱动MOSFET管Q的控制端，进而控制了与MOSFET管Q串联的开关磁阻电机绕组的通或断。
[0022]本实施例中，线性高速光耦Ul的2、3脚为来自控制器的弱电PWM驱动信号，Cl和El分别是瓷片电容和电解电容，大小如附图所示，他们分别起到滤除输入的+15V、-5V电源的高频和低频干扰的作用；C2和E2的作用也是一样的。
[0023]经过线性高速光耦Ul的光电隔离之后，从6脚输出先串联一个IK欧姆的电阻R1，它主要起到保护线性高速光耦Ul的作用，防止回蹿电流影响到线性高速光耦Ul的正常工作，然后信号进入驱动模块U2的4脚输入端，U2的作用主要起到信号放大，输出后，图中的R2、R3为驱动电阻，阻值较小为10欧姆，主要用于消耗MOSFET管Q开关过程中栅极电容产生振荡的能量。
[0024]本实施例电机为四相8/6极结构，功率8KW，主电压48VDC，由蓄电池供应，额定电流达200A，考虑到电动叉车的实际工况，在坡道上满负荷启动时所需转矩远大于额定工况，此时最大工作电流将达600A，按常规，此时应该选择符合要求的IGBT器件作为开关管，但考虑到高频开关要求，所以选择更高频的MOSFET管Q型号为IXTK250N10，该元件耐压100V但足以满足要求，最大耐电流为250A，考虑将三只这个型号的元件并联使用即可满足驱动电机的要求。
[0025]由于各级信号的频率非常高，若满足IOOKHz的MOSFET开关要求，对于调节PWM信号进行低速斩波的需要，附图中的线性高速光耦Ul和驱动模块U2的频率要求一样很高，线性高速光耦Ul采用高频线性光耦HCPL3120，驱动模块U2则采用一种专用的高速大电流栅极驱动器件IXDN414，它的最大开关速度可达3.3MHz，可保证MOSFET管Q的可靠开关。
【权利要求】
1.开关磁阻电机绕组的MOSFET功率驱动电路，其特征在于:包括与开关磁阻电机绕组串联控制其通断的MOSFET管，所述MOSFET管与用于输出符合驱动其控制端工作的驱动信号的驱动模块连接，所述驱动模块的输入端连接有对驱动信号进行隔离的线性高速光耦连接，所述线性高速光耦的输入端与驱动信号端连接。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机绕组的MOSFET功率驱动电路，其特征在于:所述线性高速光耦采用HCPL3120。
3.根据权利要求1或2所述的开关磁阻电机绕组的MOSFET功率驱动电路，其特征在于:所述驱动模块采用IXDN414。
4.根据权利要求3所述的开关磁阻电机绕组的MOSFET功率驱动电路，其特征在于:所述 MOSFET 管采用 IXTK250N10。
【文档编号】H02P25/08GK203482135SQ201320538556
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】徐慧英, 朱信忠 申请人:浙江师范大学