基于六個功率開關管的兩相三電平逆變驅(qū)動電路的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明設及兩相致動器的驅(qū)動技術(shù)，更具體地說，設及用于控制兩相超聲/電磁 電機的逆變電路及控制方法；本發(fā)明的方案特別適用于對兩相超聲/電磁電機驅(qū)動電路的 優(yōu)化設計中。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的電機驅(qū)動技術(shù)大多針對的是電磁電機而研究的，但隨著一種新型的兩相致 動器一-超聲電機的出現(xiàn)及范圍應用的擴大，現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題在超聲電機系統(tǒng)中 的應用日益突出。
[0003] 兩相超聲電機是一種新型的兩相致動器，與傳統(tǒng)的兩相電磁電機相比，從驅(qū)動電 路設計角度分析，二者最主要的區(qū)別在于所需驅(qū)動信號存在一定差異：雖然二者工作過程 中都需要外部施加兩相交變電壓，但為了使得超聲電機得W正常工作，超聲電機所需的電 壓頻率通常較高，一般在20曲Z W上，遠遠高于電磁電機的正常工作頻率，與此同時，超聲 電機所需電壓幅值也較大，電壓幅值一般需要300化P甚至更高。當直接應用成熟的電磁電 機驅(qū)動方案時，逆變電路中所需的功率開關管應同時具有較高的耐壓及開關速度指標，運 會極大增加電路設計成本，當需要更大幅值的輸出電壓時，現(xiàn)有的功率開關管甚至都無法 滿足運一要求。因此，在現(xiàn)有的超聲電機驅(qū)動方案中常使用高頻變壓器，W降低驅(qū)動電路對 功率開關管耐壓能力的要求。然而，高頻變壓器的使用將會極大增加驅(qū)動電路成本、復雜程 度、體積及發(fā)生故障的可能性，一定程度上限制了超聲電機系統(tǒng)的應用。
[0004] 另一方面，在應用現(xiàn)有的開關型逆變拓撲結(jié)構(gòu)時也存在一定問題?，F(xiàn)有的開關型 逆變電路的拓撲結(jié)構(gòu)可分為推挽型、半橋式及全橋式=種基本類型。推挽型及半橋式兩相 逆變電路具有母線電壓利用率低等缺點，因此，導致驅(qū)動器的能量傳輸效率受限；即使無需 放大輸出電壓，推挽型逆變電路為了輸出雙極性交變電壓，仍需要額外使用高頻變壓器，運 將會較大程度地制約驅(qū)動電路性能的提升；由于需要使用八個功率開關管，使得全橋式兩 相逆變電路具有開關損耗大、可靠性低等缺點。因此，應用現(xiàn)有逆變拓撲結(jié)構(gòu)時，一方面，隨 著工作頻率的升高，功率開關管的開關損耗將隨之增長，進而驅(qū)動器的能量傳輸效率也將 隨之降低；另一方面，由于包括開關管及高頻變壓器在內(nèi)的器件的數(shù)量的增多，將使得驅(qū)動 器發(fā)生故障的可能性增大。
[0005] 綜上所述，高頻變壓器的使用及較高的開關損耗共同制約著超聲電機驅(qū)動電路性 能的提升，進而在一定程度上限制了超聲電機系統(tǒng)的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有逆變拓撲結(jié)構(gòu)所設計出的超聲電機驅(qū)動電路的損耗高、體 積大、可靠性差，限制了超聲電機系統(tǒng)的應用的問題?，F(xiàn)提供基于六個功率開關管的兩相= 電平逆變驅(qū)動電路。
[0007] 基于六個功率開關管的兩相=電平逆變驅(qū)動電路，由六個功率開關管所組成的兩 相S電平逆變電路包括一號MOS管、二號MOS、S號MOS、四號MOS管、五號MOS管和六號MOS 管，
[0008] 每個MOS管的漏極與源極間接有續(xù)流二極管，
[0009] -號MOS管的漏極、S號MOS管的漏極和五號MOS管的漏極相連，作為兩相S電平 逆變電路的直流母線正極，
[0010] 二號MOS管的源極、四號MOS管的源極和六號MOS管的源極相連，作為兩相S電平 逆變電路的直流母線負極，
[0011] 一號MOS管的源極與二號MOS管的漏極相連，作為兩相S電平逆變電路的第一電 壓輸出端，
[0012] S號MOS管的源極與四號MOS管的漏極相連，作為兩相S電平逆變電路的公共地 輸出端，
[0013] 五號MOS管的源極與六號MOS管的漏極相連，作為兩相S電平逆變電路的第二電 壓輸出端，
[0014] 所述兩相S電平逆變電路的第一電壓輸出端和兩相S電平逆變電路的公共地輸 出端之間的電壓作為電磁電機的一相電壓，
[0015] 所述兩相S電平逆變電路的第二電壓輸出端和兩相S電平逆變電路的公共地輸 出端之間的電壓作為電磁電機的另一相電壓。
[0016] 基于六個功率開關管的兩相=電平逆變驅(qū)動電路，由六個功率開關管所組成的兩 相S電平逆變電路包括一號IGBT管、二號IGBT管、S號IGBT管、四號IGBT管、五號IGBT 管和六號IGBT管，
[0017] 每個IGBT管的集電極與發(fā)射極間接有續(xù)流二極管，
[0018] 一號IGBT管的集電極、S號IGBT管的集電極和五號IGBT管的集電極相連，作為 兩相=電平逆變電路的直流母線正極，
[0019] 二號IGBT管的發(fā)射極、四號IGBT管的發(fā)射極和六號IGBT管的發(fā)射極相連，作為 兩相=電平逆變電路的直流母線負極，
[0020] 一號IGBT管的發(fā)射極與二號IGBT管的發(fā)射極相連，作為兩相S電平逆變電路的 第一電壓輸出端，
[OOW S號IGBT管的發(fā)射極與四號IGBT管的集電極相連，作為兩相S電平逆變電路的 公共地輸出端，
[0022] 五號IGBT管的發(fā)射極與六號IGBT管的集電極相連，作為兩相S電平逆變電路的 第二電壓輸出端，
[0023] 所述兩相S電平逆變電路的第一電壓輸出端和兩相S電平逆變電路的公共地輸 出端之間的電壓作為電磁電機的一相電壓，
[0024] 所述兩相=電平逆變電路的第二電壓輸出端和兩相=電平逆變電路的公共地輸 出端之間的電壓作為電磁電機的另一相電壓。
[00巧]根據(jù)基于六個功率開關管的兩相=電平逆變驅(qū)動電路，它還包括匹配電路，
[0026] 匹配電路包括二號電感LA和S號電感LB，
[0027] 兩相S電平逆變電路的第一電壓輸出端連接二號電感LA的一端，二號電感LA的 另一端作為匹配電路的第一電壓輸出端，
[002引兩相S電平逆變電路的公共地輸出端作為匹配電路的公共地輸出端，
[0029] 兩相=電平逆變電路的第二電壓輸出端連接=號電感LB的一端，=號電感LB的 另一端作為匹配電路的第二電壓輸出端。
[0030] 所述匹配電路的第一電壓輸出端和匹配電路的公共地輸出端之間的電壓作為超 聲致動器或超聲換能器的一相電壓，
[0031] 所述匹配電路的第二電壓輸出端和匹配電路的公共地輸出端之間的電壓作為超 聲致動器或超聲換能器的另一相信號。
[0032] 根據(jù)基于六個功率開關管的兩相=電平逆變驅(qū)動電路，它還包括電池，
[0033] 電池正極與兩相S電平逆變電路的直流母線正極相連，
[0034] 電池負極與兩相=電平逆變電路的直流母線負極相連。
[0035] 根據(jù)基于六個功率開關管的兩相=電平逆變驅(qū)動電路，它還包括整流電路，
[0036] 整流電路的正極輸入端和負極輸入端均與電網(wǎng)連接，
[0037] 整流電路的正極輸出端與兩相S電平逆變電路的直流母線正極相連，
[003引整流電路的負極輸出端與兩相S電平逆變電路的直流母線負極相連。
[0039] 根據(jù)基于六個功率開關管的兩相=電平逆變驅(qū)動電路，它還包括整流電路和調(diào)壓 電路，
[0040] 整流電路的正極輸出端連接調(diào)壓電路的正極輸入端，
[0041] 整流電路的負極輸出端連接調(diào)壓電路的負極輸入端，
[0042] 調(diào)壓電路正極輸出端同時連接一號功率開關管的集電極、=號功率開關管的集電 極和五號功率開關管的集電極，
[0043] 調(diào)壓電路的負極輸出端同時連接二號功率開關管的發(fā)射極、四號功率開關管的發(fā) 射極和六號功率開關管的發(fā)射極。