一種基於PFC電路的電機驅動系統的製作方法

2024-03-06 20:29:15 1

本實用新型涉及驅動技術領域，尤其涉及一種基於PFC電路的電機驅動系統。

背景技術：

目前，單相交流電供電的電機驅動系統，如圖1所示，包括整流模塊11、電容C1、逆變模塊12以及電機13，一般都是經整流模塊11整流後再通過電容C1濾波成直流電壓，然後輸出給負載。這種電路雖然簡單方便，但卻存在不少缺點：如濾波後的直流電壓幅值會隨著交流電壓的波動而變化，這會影響到電機運行的穩定性；另外，由於整流後電容的充放電特性，會導致輸入電流的波形產生畸變，從而輸入功率因數較低。若電網中大量使用含這種電路的電機驅動系統，會對電網造成比較嚴重的諧波汙染。

而對於寬電壓輸入的應用場合，如圖2所示，在圖1的基礎上需要額外的開關電路21進行輸入電壓的檔位切換，該開關電路21包括串聯的電容C2、C3以及開關器件，以滿足電機驅動所需的直流電壓幅值，但是開關電路的使用卻非常不便。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種基於PFC電路的電機驅動系統，用以解決現有技術中電機驅動系統的穩定性問題。

本實用新型提供了一種基於PFC電路的電機驅動系統，包括整流模塊、電容C1、逆變模塊以及電機，還包括PFC電路，其中，PFC電路連接在整流 模塊與電容C1之間。

進一步的，PFC電路包括第一電阻R1、第一電感L1、第一二極體D1和第二二極體D2，其中，第一電阻R1、第一二極體D1與第一電感L1、第二二極體D2並聯。

進一進的，PFC電路包括第一電阻R1、第一電感L1、第一二極體D1和第二二極體D2，其中，第一二極體D1與第一電感L1和第二二極體D2並聯後再與第一電阻R1串聯。

進一步的，PFC電路還包括第二電阻R2、第一場效應管Q1、第二場效應管Q2和第一驅動控制電路，其中，第一場效應管Q1、第二場效應管Q2的漏極分別連接到第一電感L1和第二二極體D2之間，第一場效應管Q1、第二場效應管Q2的柵極分別連接到第一驅動控制電路的一端，第一場效應管Q1、第二場效應管Q2的源極分別串聯到第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端連接到整流模塊，第一驅動控制電路的另一端連接到電容C1與逆變模塊之間。

進一步的，逆變模塊為逆變器或IPM。

採用上述本實用新型技術方案的有益效果是：基於PFC電路的電機驅動系統的結構，可以使得直流電壓穩定在一個恆定數值，即在370～420VDC之間，並且不會隨著交流電壓的波動而變化，從而提高了電機運行的穩定性。其輸入電壓範圍為85～265VAC，可以滿足大部分寬電壓輸入的應用場合，且無需任何開關切換電路，減少了用戶操作，增加了可靠性。

附圖說明

圖1為現有技術中電機驅動系統的一種結構示意圖；

圖2為現有技術中電機驅動系統的另一種結構示意圖；

圖3為本實用新型基於PFC電路的電機驅動系統的一種結構示意圖；

圖4為本實用新型基於PFC電路的電機驅動系統的另一種結構示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。

本實用新型公開了一種基於功率因數校正(Power Factor Correction，簡稱PFC)電路的電機驅動系統，如圖3、圖4所示，包括整流模塊11、電容C1、逆變模塊12以及電機13，還包括PFC電路14，其中，PFC電路14連接在整流模塊11與電容C1之間。在本實施例中，逆變模塊12可以為逆變器或智能功率模塊(Intelligent Power Module，簡稱IPM)。

具體的，如圖3所示，PFC電路14可以包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一電感L1、第一二極體D1、第二二極體D2、第一場效應管Q1、第二場效應管Q2和第一驅動控制電路15，其中，第一電阻R1、第一二極體D1與第一電感L1、第二二極體D2並聯，第一場效應管Q1、第二場效應管Q2的漏極分別連接到第一電感L1和第二二極體D2之間，第一場效應管Q1、第二場效應管Q2的柵極分別連接到第一驅動控制電路15的一端，第一場效應管Q1、第二場效應管Q2的源極分別串聯到第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端連接到整流模塊11，第一驅動控制電路15的另一端連接到電容C1與逆變模塊12之間。

如圖4所示，PFC電路14還可以是如下結構：即第一二極體D1與第一電感L1和第二二極體D2並聯後再與第一電阻R1串聯。其他元器件的連接關係與圖3相同，此處不再贅述。以下通過工作原理進一步說明本實用新型的方案，在本實施例中，以圖3為例進行說明，其PFC電路採用Boost升壓 拓撲結構，先開通Q1和Q2，使L1迅速儲能，然後關斷Q1和Q2，此時L1將能量洩放給C1，抬升C1兩端的直流電壓，而D1和D2阻止C1兩端直流電壓往前級洩放。結合直流電壓反饋信號，通過驅動控制對Q1、Q2的開關控制，使C1兩端的直流電壓穩定在一個恆定數值，數值在370～420VDC之間，並且不會隨著交流電壓的波動而變化，從而提高了電機運行的穩定性。

而PFC電路結合R2反饋的電流信號，通過驅動控制對Q1、Q2的開關控制，使輸入電流波形與輸入電壓波形保持一致，提升功率因素最高到0.95以上，基本消除了對電網的諧波汙染，提升了交流電的利用率。

由於C1兩端的直流電壓始終穩定在一個恆定數值，即PFC電路的輸入電壓範圍為85～265VAC，滿足大部分寬電壓輸入的應用場合，無需任何開關切換電路，減少了用戶操作，增加了可靠性。

在PFC電路中，R1、D1和L1、D2並聯，由於L1的存在，上電瞬間電流通過R1和D1組成的快速充電電路向C1充電，R1起到了限流的作用。上電之後不會有電流再通過這條充電電路，因此這樣的並聯結構可以避免電流長時間流過R1，從而減小了R1的發熱量，延長了R1的壽命，提高了驅動器系統的熱穩定性。而Q1和Q2並聯，同時打開與關斷，平分工作時的電流，降低了流經單只MOS管的電流值，提升了驅動器系統的功率。同時減小了發熱量，進一步提高了驅動器系統的熱穩定性。

而圖4是將R1串聯在線路中，這種情況在工作時電流始終流過R1，雖然不能起到減小R1的發熱量，但是PFC電路整體的功能依然存在。

通過本實用新型提供的基於PFC電路的電機驅動系統的結構，可以使得直流電壓穩定在一個恆定數值，即在370～420VDC之間，並且不會隨著交流電壓的波動而變化，提高了電機運行的穩定性。通過將Q1和Q2並聯，降低了流經單只場效應管的電流值，提升了驅動系統的功率，同時減小了發熱量，提高了驅動系統的熱穩定性。其輸入電壓範圍為85～265VAC，可以滿足 大部分寬電壓輸入的應用場合，且無需任何開關切換電路，減少了用戶操作，增加了可靠性。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的範圍。