CN109067300A - 一种电压自均衡多电平结构的电机驱动*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电压自均衡多电平结构的电机驱动***，包括用于稳定电压的驱动控制器和分别串联在电压母线正端与电机三相绕组的各相之间以及电压母线负端与电机三相绕组的各相之间的桥臂；上述桥臂包括n个串联的子模块，所述子模块包括两个输入端和输出端依次顺序连接的控制模组，所述子模块的两条外部连线分别连接到两个控制模组的输入端；所述控制模组包括m个相互并联的场效应管，所述场效应管的源极连接在控制模组的输入端，漏极连接在控制模组的输出端，栅极连接在驱动控制器上。其开关频率高，结构紧凑，功率密度高，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及驱动***，具体涉及一种电压自均衡多电平结构的电机驱动***。
背景技术
当前，电动汽车驱动主流采用的是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)作为电机驱动的变流器主功率器件，IGBT结构上是电压控制的三极管，其容易做到高电压、大电流。但由于它导通后会像三极管一样有CE电压，所以不适合用于低电压电路，相对来说开关损耗会变大。而且IGBT的价格相对来说比较昂贵，提高了新能源汽车的价格，阻碍了新能源汽车的普及。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电压自均衡多电平结构的电机驱动***，其开关频率高，结构紧凑，功率密度高，成本低。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电压自均衡多电平结构的电机驱动***，包括用于稳定电压的驱动控制器和分别串联在电压母线正端与电机三相绕组的各相之间以及电压母线负端与电机三相绕组的各相之间的桥臂；上述桥臂包括n个串联的子模块，所述子模块包括两个输入端和输出端依次顺序连接的控制模组，所述子模块的两条外部连线分别连接到两个控制模组的输入端；所述控制模组包括m个相互并联的场效应管，所述场效应管的源极连接在控制模组的输入端，漏极连接在控制模组的输出端，栅极连接在驱动控制器上。
作为优选的，所述场效应管为小功率的MOSFET。
作为优选的，所述MOSFET为N沟道增强型MOSFET。
作为优选的，所述子模块包括电容C，所述电容C串联在两个控制模组其中一个输入端和输出端之间。
作为优选的，包括电感，所述电感分别串联在电压母线正端和电机三相绕组的各相之间以及电压母线的负端和电机三相绕组的各相之间。
作为优选的，所述场效应管上并联有二极管，所述二极管的正极和场效应管的源极连接，负极和漏极连接。
作为优选的，所述桥臂包括三个串联的子模块。
作为优选的，所述控制模组包括三个相互并联的场效应管。。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中多电平的子模块可以实现电压自均衡，具有开关频率高、结构紧凑的优点，同时可以提高***的功率密度，减低成本，方便维护。
2、本发明驱动控制器通过排序算法实现每个单元的电压稳定控制，整个驱动***，全数字化实现，具有控制算法保密性强、抗干扰性高、可扩展和集成度高的特点。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。
图1为电压自均衡多电平电机驱动***的结构示意图；
图2为子模块的电路结构示意图。
其中，1-电压母线正端，2-电压母线负端，3-桥臂，4-子模块，41-控制模组，5-电机三相绕组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
参照图1～图2所示，本发明公开了一种电压自均衡多电平结构的电机驱动***，包括桥臂3、电感L和驱动控制器(图中未示出)。
上述桥臂3分别串联在电压母线正端和电机三相绕组的各相之间以及电压母线负端和电机三相绕组的各相之间。
上述电感L分另串联在桥臂和电机三相绕组的各相之间。其能够抑制模块电容电压波动而造成的相间环流，同时还可有效抑制母线发生短路故障时的冲击电流。
上述驱动控制器为内部预装了排序算法的驱动控制器。其能够对每级子模块4进行电压检测，并对电压大小进行排序。通过采用高效的电压排序算法，稳定每个单元的电压，实现对电机的双闭环控制。
上述桥臂3包括n个串联的子模块4。
上述子模块4包括两个控制模组41和电容C。第一个控制模组41的输出端和第二个控制模组41的输入端连接，电容C串联在第一个控制模组41的输入端和第二个控制模组41的输出端之间。子模块4的两条外部连线分别连接到两个控制模组41的输入端。
上述控制模组41包括m个相互并联的场效应管Q。场效应管Q的源极连接在控制模组41的输入端，漏极连接在控制模组41的输出端，栅极连接在驱动控制器上。场效应管Q上并联有二极管D。二极管D的正极和场效应管Q的源极连接，二极管D的负极和场效应管Q的漏极连接。二极管D能够起到反向恢复的作用,电路中有杂波可通过这个二极管有效的滤除,提高电源效率。场效应管Q可以是小功率的MOSFET。小功率的MOSFET可以是N沟道增强型场效应管。其开关频率高、通态损耗小，具有负的温度系数，很容易实现器件的并联。并联的场效应管Q能够分流，从而可以运用在较大的电流场合上，同时实现多电平的快速转换控制；串联的子模块4能够分压，从而可以运用在较大的电压场合上；通过采用这种模块化多电平的电路拓扑结构设计，实现了小功率场效应管Q在中大功率的电机驱动场合的应用，并且提高了电机驱动***的开关频率和功率密度。
本发明一个优选的实施方式是，上述桥臂3包括三个串联的子模块4。
本发明一个优选的实施方式是，上述控制模组41包括三个相互并联的场效应管Q。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理能够在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种电压自均衡多电平结构的电机驱动***，其特征在于，包括用于稳定电压的驱动控制器和分别串联在电压母线正端与电机三相绕组的各相之间以及电压母线负端与电机三相绕组的各相之间的桥臂；
上述桥臂包括n个串联的子模块，所述子模块包括两个输入端和输出端依次顺序连接的控制模组，所述子模块的两条外部连线分别连接到两个控制模组的输入端；
所述控制模组包括m个相互并联的场效应管，所述场效应管的源极连接在控制模组的输入端，漏极连接在控制模组的输出端，栅极连接在驱动控制器上。
2.如权利要求1所述的电压自均衡多电平结构的电机驱动***，其特征在于，所述场效应管为小功率的MOSFET。
3.如权利要求2所述的电压自均衡多电平结构的电机驱动***，其特征在于，所述MOSFET为N沟道增强型MOSFET。
4.如权利要求1所述的电压自均衡多电平结构的电机驱动***，其特征在于，所述子模块包括电容C，所述电容C串联在两个控制模组其中一个输入端和输出端之间。
5.如权利要求1所述的电压自均衡多电平结构的电机驱动***，其特征在于，包括电感，所述电感分别串联在电压母线正端和电机三相绕组的各相之间以及电压母线的负端和电机三相绕组的各相之间。
6.如权利要求1所述的电压自均衡多电平结构的电机驱动***，其特征在于，所述场效应管上并联有二极管，所述二极管的正极和场效应管的源极连接，负极和漏极连接。
7.如权利要求1所述的电压自均衡多电平结构的电机驱动***，其特征在于，所述桥臂包括三个串联的子模块。
8.如权利要求1所述的电压自均衡多电平结构的电机驱动***，其特征在于，所述控制模组包括三个相互并联的场效应管。
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