專利名稱：一種直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于直流無刷電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
直流無刷電機(jī)采用高性能稀土永磁材料作磁極，無電刷和換向器，具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與直流電機(jī)一樣，具有調(diào)節(jié)控制方便、調(diào)速范圍寬、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。直流無刷電機(jī)應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)器，一般都采取交直交的控制方式。即先通過整流濾波將交流變換為穩(wěn)定的直流，然后利用逆變電路得到電機(jī)控制所需要的變頻或者變幅的交流匯，AC-DC轉(zhuǎn)換電路中整流和電容濾波電路是一種非線性元件和儲(chǔ)能元件的組合，會(huì)造成輸入端功率因數(shù)下降。如要求驅(qū)動(dòng)500W的電機(jī)，一般就選擇300uf 470uF耐壓400V的濾波電容，這種方式的直接后果就是功率因數(shù)很低，一般在0.5左右，加大了電網(wǎng)的損耗。因此，通過改善功率因數(shù)，減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等的容量，因此不但減少了投資費(fèi)用，而且降低了本身電能的損耗。針對(duì)上述的問題，現(xiàn)有的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種集式空調(diào)系統(tǒng)的末端裝置中風(fēng)機(jī)用直流無刷電機(jī)控制裝置[CN200820058347.1]，包括:濾波模塊，整流模塊，功率因數(shù)校正模塊，功率模塊，控制模塊，與 所述功率因數(shù)校正模塊的輸出端及所述功率模塊相連接，采樣所述直流無刷風(fēng)機(jī)的電機(jī)與所述功率模塊的電流信息；根據(jù)所述功率因數(shù)校正模塊的輸出端的電壓及采樣的電流信息，輸出控制信息至所述功率模塊，所述功率模塊根據(jù)該控制信息控制所述直流無刷風(fēng)機(jī)的電機(jī)工作；存儲(chǔ)模塊，輔助電源模塊，接口模塊。雖然該實(shí)用新型具有很好的節(jié)能效果，但是通過增加功率因數(shù)校正電路來提高功率因數(shù)，這就不僅加大了電路的體積與重量，而且大大增加了成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種功率因數(shù)高且成本低的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。本實(shí)用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括整流電路、逆變電路和控制電路，所述逆變電路的信號(hào)控制端與控制電路的輸出端連接，所述逆變電路的輸出端連接無刷電機(jī)，其特征在于，所述整流電路的輸出端和逆變電路的輸入端之間并聯(lián)有濾波電容，所述濾波電容的正極分別與整流電路的正輸出端和逆變電路的正輸入端連接，所述濾波電容的負(fù)極分別與整流電路的負(fù)輸出端和逆變電路的負(fù)輸入端連接。在上述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，所述濾波電容的電容量為:C=K*P，K ^ 0.2
(I)式中:C為濾波電容的電容量，其單位為uF ;K為電容系數(shù)；P為電機(jī)的輸出功率，其單位為W。[0009]該直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置將交流市電經(jīng)過整流電路和濾波電容轉(zhuǎn)換成直流后，再通過逆變電路將直流轉(zhuǎn)交流從而驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)工作；通過公式一中的電容系數(shù)以及電機(jī)需要輸出的功率選擇該驅(qū)動(dòng)裝置中濾波電容需要選擇的電容量，通過改變?yōu)V波電容的容量來提高線路的功率因數(shù)，并達(dá)到節(jié)能的效果。在上述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，所述的整流電路為橋式整流電路，所述的橋式整流電路與單相交流電連接。在上述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，所述的橋式整流電路包括二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4，所述的二極管Dl、二極管D2和二極管D3、二極管D4分別順向串聯(lián)并將其連接點(diǎn)分別與單相交流電連接，將二極管Dl和二極管D3的負(fù)極接在一起構(gòu)成正輸出端，將二極管D2和二極管D4的正極接在一起構(gòu)成負(fù)輸出端。橋式整流電路是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用的電路，常用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡哂行阅軆?yōu)良，整流效率高，穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。在上述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，所述的橋式整流電路包括將D1、D2、D3、D4四個(gè)二極管整體封裝在內(nèi)的橋式整流器。在上述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，所述的逆變電路由六只MOS管以三相橋式連接方式連接構(gòu)成，其中，每相包括兩個(gè)獨(dú)立的MOS管。通過六個(gè)分立的MOS管實(shí)現(xiàn)三相逆變電路的功能，具有適應(yīng)性強(qiáng)，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。在上述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，所述的六只MOS管中第一 MOS管和第二 MOS管、第三MOS管和第四MOS管以及第五MOS管和第六MOS管分別順向串聯(lián)并將上述兩兩串聯(lián)的MOS管的連接點(diǎn)作為輸出端分別與無刷電機(jī)連接，所述的第一 MOS管、第三MOS管和第五MOS管的漏極接在一起構(gòu)成正輸入端，所述的第二 MOS管、第四MOS管和第六MOS管的源極接在一起構(gòu)成負(fù)輸入端，所述六個(gè)MOS管的柵極作為信號(hào)輸入端分別與上述控制電路連接。在上述逆變電路中采用的MOS管為增強(qiáng)型的N溝道MOS管，該MOS管具有導(dǎo)通電阻小，且容易制造的優(yōu)點(diǎn)。在上述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，所述的六只MOS管上還分別連接有用于驅(qū)動(dòng)MOS管動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)電路，所述的六只MOS管和與其連接的驅(qū)動(dòng)電路為一體式封裝的功率模塊。在上述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，所述的控制電路為單片機(jī)。單片機(jī)的使用使得電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低，可靠性高且成本低廉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置通過對(duì)濾波電容容量的選擇來增大功率因數(shù)，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，功率因數(shù)的提高，說明該驅(qū)動(dòng)裝置中的有功功率提高了，通過功率因數(shù)的增加有效地減少了電能的損耗，并有效地降低了應(yīng)用成本。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的電路圖。圖3是本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表。圖中，1、整流電路；2、濾波電容；3、逆變電路；3a、第一MOS管；3b、第MOS管；3c、第三MOS管；3d、第四MOS管；3e、第五MOS管；3f、第六MOS管；4、控制電路；5、無刷電機(jī)；6、單相交流電。
具體實(shí)施方式
以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。如圖1、2、3所示，本直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括整流電路1、逆變電路3和控制電路4，逆變電路3的信號(hào)控制端與控制電路4的輸出端連接，逆變電路3的輸出端連接無刷電機(jī)5，整流電路I的輸出端和逆變電路3的輸入端之間并聯(lián)有濾波電容2，濾波電容2的正極分別與整流電路I的正輸出端和逆變電路3的正輸入端連接，濾波電容2的負(fù)極分別與整流電路I的負(fù)輸出端和逆變電路3的負(fù)輸入端連接。具體來說，濾波電容2的電容量根據(jù)以下公式得到:C=K*P，0.2 (I)式中:C為濾波電容2的電容量；K為電容系數(shù)；P為電機(jī)的輸出功率。通過設(shè)定電容系數(shù)K的范圍來確定濾波電容2所需選擇的電容量，以提高功率因數(shù)。比如要驅(qū)動(dòng)780W的電機(jī)，若設(shè)定電容系數(shù)K為0.2uF/W，通過公式一的計(jì)算可得出需選擇電容量為160uF的濾波電容2，將該濾波電容2應(yīng)用于本驅(qū)動(dòng)裝置，通過功率因數(shù)儀表可測(cè)試出本驅(qū)動(dòng)裝置的功率因數(shù)為0.66 ;若設(shè)定電容系數(shù)K為0.luF/W，通過公式一的計(jì)算可得出需選擇電容量為SOuF的濾波電容2，將該濾波電容2應(yīng)用于本驅(qū)動(dòng)裝置，通過功率因數(shù)儀表可測(cè)試出本驅(qū)動(dòng)裝置的功率因數(shù)為0.78 ;若設(shè)定電容系數(shù)K為0.05uF/W，通過公式一的計(jì)算可得出需選擇電容量為40uF的濾波電容2，將該濾波電容2應(yīng)用于本驅(qū)動(dòng)裝置，通過功率因數(shù)儀表可測(cè)試出本驅(qū)動(dòng)裝置的功率因數(shù)為0.88 ;若設(shè)定電容系數(shù)K為0.04uF/W，通過公式一的計(jì)算可得出需選擇電容量為30uF的濾波電容2，將該濾波電容2應(yīng)用于本驅(qū)動(dòng)裝置，通過功率因數(shù)儀表可測(cè)試出本驅(qū)動(dòng)裝置的功率因數(shù)為0.90 ;通過上述的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出，通過降低濾波電容2的容量可提高線路的功率因數(shù)，解決了在現(xiàn)有技術(shù)技術(shù)中要求驅(qū)動(dòng)500W的電機(jī)，一般就選擇300uF 470uF耐壓400V的濾波電容2，造成功率因數(shù)很低的問題，其功率因數(shù)一般在0.5的情況。優(yōu)選地，電容系數(shù)K可設(shè)定為0.05 0.2。可根據(jù)電容系數(shù)K和需要輸出的電機(jī)功率確定該驅(qū)動(dòng)裝置中使用的濾波電容2的容量，選擇電容系數(shù)K為0.05 0.2，可使選擇的濾波電容2在提高功率因數(shù)的同時(shí)，又可輸出較穩(wěn)定的直流電壓，使其滿足電機(jī)輸出性能的要求。作為優(yōu)選條件，在該直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中可以采用多個(gè)濾波電容2，并通過并聯(lián)或串聯(lián)的方式與整流電路I和逆變電路3連接。整流電路I為橋式整流電路1，橋式整流電路I包括二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4，二極管Dl、二極管D2和二極管D3、二極管D4分別順向串聯(lián)并將其連接點(diǎn)分別與單相交流電6連接，將二極管Dl和二極管D3的負(fù)極接在一起構(gòu)成正輸出端，將二極管D2和二極管D4的正極接在一起構(gòu)成負(fù)輸出端。橋式整流電路I是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用的電路，常用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡哂行阅軆?yōu)良，整流效率高，穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選地，橋式整流電路I包括將D1、D2、D3、D4四個(gè)二極管整體封裝在內(nèi)的橋式整流器。[0030]逆變電路3由六只MOS管以三相橋式連接方式連接構(gòu)成，其中，每相包括兩個(gè)獨(dú)立的MOS管，六只MOS管中第一 MOS管3a、第MOS管3b和第三MOS管3c、第四MOS管3d以及第五MOS管3e、第六MOS管3f分別順向串聯(lián)并將上述兩兩串聯(lián)的MOS管的連接點(diǎn)作為輸出端分別與無刷電機(jī)5連接，第一 MOS管3a、第三MOS管3c和第五MOS管3e的漏極接在一起構(gòu)成正輸入端，第MOS管3b、第四MOS管3d和第六MOS管3f的源極接在一起構(gòu)成負(fù)輸入端，該六個(gè)MOS管的柵極作為信號(hào)輸入端分別與上述控制電路4連接。六只MOS管上還分別連接有用于驅(qū)動(dòng)MOS管動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)電路，六只MOS管和與其連接的驅(qū)動(dòng)電路為一體式封裝的功率模塊。通過六個(gè)分立的MOS管實(shí)現(xiàn)三相逆變電路3的功能，具有適應(yīng)性強(qiáng)，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。在上述逆變電路3中采用的MOS管為增強(qiáng)型的N溝道MOS管，該MOS管具有導(dǎo)通電阻小，且容易制造的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選地，控制電路4為單片機(jī)。單片機(jī)的使用使得電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低，可靠性高且成本低廉。該直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置在與單相交流電6連通后，單相交流電6通過橋式整流電路I將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，再通過并聯(lián)在橋式整流電路I輸出端的濾波電容2濾除直流電壓中的交流成分，使輸出的直流更平穩(wěn)，通過并聯(lián)濾波電容2后，將可以提供補(bǔ)償感性負(fù)荷所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源側(cè)向感性負(fù)荷提供及由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低輸配電線路中變壓器及母線因輸送無功功率造成的電能損耗，然后通過逆變電路3將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，并通過控制電路4控制逆變電路3中的MOS管來驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)5工作；其中上述濾波電容2的電容量通過公式一中電容系數(shù)與電機(jī)的輸出功率的乘積來選擇。該直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)用于不同的設(shè)備，其要求達(dá)到的功率因數(shù)要求也不同，如應(yīng)用于空調(diào)，其功率因數(shù)一般要求在
0.85以上，則選擇K值為0.05uF/ff,再通過公式一選取濾波電容2的電容量；若應(yīng)用于功率因數(shù)需達(dá)到0.78的設(shè)備，則選擇K值為0.luF/ff,再通過公式一選取濾波電容2的電容量。通過選擇電容系數(shù)為O 0.2之間的濾波電容2，可在提高功率因數(shù)的同時(shí)，又能滿足電機(jī)輸出性能的要求。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了整流電路1、濾波電容2、逆變電路3、第一 MOS管3a、第二MOS管3b、第三MOS管3c、第四MOS管3d、第五MOS管3e、第六MOS管3f、控制電路4、無刷電機(jī)5、單相交流電6等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描述和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實(shí)用新型精神相違背的。
權(quán)利要求1.一種直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括整流電路(I)、逆變電路(3 )和控制電路(4 )，所述逆變電路(3)的信號(hào)控制端與控制電路(4)的輸出端連接，所述逆變電路(3)的輸出端連接無刷電機(jī)(5)，其特征在于，所述整流電路(I)的輸出端和逆變電路(3)的輸入端之間并聯(lián)有濾波電容(2)，所述濾波電容(2)的正極分別與整流電路(I)的正輸出端和逆變電路(3)的正輸入端連接，所述濾波電容(2)的負(fù)極分別與整流電路(I)的負(fù)輸出端和逆變電路(3)的負(fù)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述濾波電容(2)的電容量為:C=K*P，K ≤ 0.2 (I) 式中:C為濾波電容(2)的電容量；K為電容系數(shù)；Ρ為電機(jī)的輸出功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的整流電路(I)為橋式整流電路(1)，所述的橋式整流電路(I)與單相交流電(6)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的橋式整流電路(I)包括二極管Dl、二極管D2、二極管D3和二極管D4，所述的二極管Dl、二極管D2和二極管D3、二極管D4分別順向串聯(lián)并將其連接點(diǎn)分別與單相交流電(6)連接，將二極管Dl和二極管D3的負(fù)極接在一起構(gòu)成正輸出端，將二極管D2和二極管D4的正極接在一起構(gòu)成負(fù)輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的橋式整流電路(I)包括將Dl、D2、D3、D4四個(gè)二極管整體封裝在內(nèi)的橋式整流器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的逆變電路(3)由六只MOS管以三相橋式連接方式連接構(gòu)成，其中，每相包括兩個(gè)獨(dú)立的MOS管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的六只MOS管中第一 MOS管(3a)和第MOS管(3b)、第三MOS管(3c)和第四MOS管(3d)以及第MOS管(3e)和第六MOS管(3f)分別順向串聯(lián)并將上述兩兩串聯(lián)的MOS管的連接點(diǎn)作為輸出端分別與無刷電機(jī)(5)連接，所述的第一 MOS管(3a)、第三MOS管(3c)和第五MOS管(3e)的漏極接在一起構(gòu)成正輸入端，所述的第MOS管(3b)、第四MOS管(3d)和第六MOS管(3f)的源極接在一起構(gòu)成負(fù)輸入端，所述六個(gè)MOS管的柵極作為信號(hào)輸入端分別與上述控制電路(4)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的六只MOS管上還分別連接有用于驅(qū)動(dòng)MOS管動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)電路，所述的六只MOS管和與其連接的驅(qū)動(dòng)電路為一體式封裝的功率模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的控制電路(4)為單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，屬于直流無刷電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的技術(shù)加大了電路的體積與重量且增加了成本的問題。本直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括整流電路、逆變電路和控制電路，逆變電路的信號(hào)控制端與控制電路的輸出端連接，逆變電路的輸出端連接無刷電機(jī)，整流電路的輸出端和逆變電路的輸入端之間并聯(lián)有濾波電容，濾波電容的正極分別與整流電路的正輸出端和逆變電路的正輸入端連接，濾波電容的負(fù)極分別與整流電路的負(fù)輸出端和逆變電路的負(fù)輸入端連接。本驅(qū)動(dòng)裝置功率因數(shù)高且成本低。
文檔編號(hào)H02P27/06GK202997986SQ201220739468
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者金夏生 申請(qǐng)人:金夏生