三相异步电机直流转换器

本发明涉及三相异步电机直流转换器，可广泛应用于小功率高转速的电动工具、 家用电器、小水泵、抽排风机、轻加工机械等领域的小动力电机控制。

永磁无刷直流电机与三相异步电机相似，三相波形依次两两相扣，无刷直流是单 相波，而三相异步是双向波。由于无刷直流电机永久磁铁受温度限制，高温应用受限，随着 光伏产业的发展及蓄电池移动应用，以直流为输入的三相异步逆变器应用前景广阔。

直接由场效应管正管三相振荡与负管三相振荡穿插叠加的六线振荡，包括直接输 出或光耦输出控制六臂三相逆变，两组六个三极管主体只有两个三极管导通，转换器的RC 并联电阻与可调的电源分压电阻一样，改变充放电的时间比，对各三极管导通时间的交叉 部分进行调整，通电启动时六个三极管处于截止状态，对于正管或负管的三个输出以三个 二极管作“与”输入控制，启动一个三极管导通，导通的三极管对下一个三极管启动导通，再 接着启动第三个三极管，第三个三极管导通以后钳位截止第一个三极管，第四个截止第二 个···，截止的过程为波形交叉区，增加全幅值脉宽减少半幅值脉宽由需要调整的交叉 宽度完成，其余都只有两个三极管导通的六种变化循环，至六臂输出且以三角形连接，每相 输出由半幅值再全幅值再半幅值变化，正负轮番交替的三相相位差为120°，转换器的以固 定频率输出，有双联电位器的在小范围调节六线振荡频率时也可变频输出，且具备短暂低 速起动，由于振荡以链条方式循环，对CMOS进行集成可扩展为N位两正反向输出扫描，而以 分立元件可不受输入电压变化，能应用于各种时序控制。

如图1所示为应用本发明三相异步电机直流转换器电路图

如图2所示为应用本发明三相异步电机直流转换可微变频电路图

如图1所示为应用本发明三相异步电机直流转换器电路图，图中FUSE为快速熔断 保险，Uoa、Uob、Uoc为三相输出，L1、L2、L3为电机线圈三角形连接，C1、C2、C3为电机线圈续 流电容，T1、T2、T3为六臂桥上臂P管，T4、T5、T6为六臂桥下臂N管。振荡部分，P管T7、T8、T9的 输出通过电容C4、C5、C6的负电位，控制六臂桥上臂P管T1、T2、T3的导通，N管T10、T11、T12的 输出通过电容C7、C8、C9的正电位，控制六臂桥下臂N管T4、T5、T6的导通。R1、R2、R3为电容 C4、C5、C6的放电电阻，R11、R12、R13为电容C7、C8、C9的放电电阻，六个放电电阻的作用是减 慢充电加快放电，减慢或加快的剩余比率是全幅值脉宽加宽及半幅值脉宽减窄的比率，增 加或减低脉宽的宽度是三相交流换向区0幅值的宽度，一个全幅值脉宽增加二个宽度，两个 半幅值脉宽各减少一个宽度，交流换向区有两个按剩余比率的0幅值宽度，有利于电机线圈 释放脉冲瞬间的余能。R4为启动电阻，在三个二极管D4、D5、D6对检测三相无输出时给出 “与”启动，将充电电流通过R9对C9充电，开始对振荡启动，串接的LED1、LED2、LED3为三相信 号指示，电路有振荡以后，三个二极管重合轮流拉低R4上的输出，R4失去启动功能，仅作为 LED信号灯的限流电阻。R5、R7、R9为P管T7、T8、T9振荡负载，同时为N管T10、T11、T12充电RC， 电阻R6、R8、R10为N管振荡负载，同时为P管充电RC，二极管D1、D2、D3为钳位单向控制，后级 导通的三极管对前级三极管钳至截止。电容C4、C5、C6为P管振荡RC，电容C7、C8、C9为N管振 荡RC。启动时三极管全部处于截止状态，R4通过D4、LED1、D2检测T10为高，通过D5、LED2检测 T11为高，通过D6、LED3检测T12为高，经三个二极管的“与”R4输出为高，电源通过R4、D4、 LED1、R9对电容C9充电，T12导通，R4输出被拉低，当T12截止时T10已先于导通，R4输出同样 为低，起振以后R4不再做启动控制，导通的T12通过R10对C6充电，T7导通，继续T7通过R5对 C7充电，T10导通，然后T10一路通过R6对C4充电启动T8，另一路通过D2、R9、C9对C9放电钳位 截止T12，，导通的T8一路通过R7对C8充电启动T11，另一路通过D3、R10、C6对C6放电钳位截 止T7，同样循环下去产生正反相六信号输出，通过共栅极电容分别开启六臂N管及P管。振荡 中三极管的导通顺序为；T12-T7-T10-T8-T11-T9-T12···，分别截止顺序为N管T12截止 T11、T11截止T10、T10截止T12，P管T9截止T8、T8截止T7、T7截止T9。六臂桥导通顺序为；T5- T3、T3-T4、T4-T2、T2-T6、T6-T1、T1-T5、T5-T3···，三相输出如以Uoa至Uob至Uoc至Uoa的 方向为正，L1上的电压对应六臂桥导通顺序为；正半幅值-正全幅值-正半幅值-负半幅值- 负全幅值-负半幅值-正半幅值···，线圈L2、L3与L1的情形一样，每隔一个波的波形变 化，每隔两个波的相位变化，且相位差为120°，其中半幅值是两个线圈串联获得的。图中元 件参数设置可为100hz左右三相输出。

如图2所示为应用本发明三相异步电机直流转换可微变频电路图，图中FUSE为快 速熔断保险，Uoa、Uob、Uoc为三相输出，L1、L2、L3为电机线圈三角形连接，C1、C2、C3为电机 线圈续流电容，电阻R1、R2、R3提供六桥臂栅极电压，三个电阻的两个分压通过六个光耦引 至六桥臂的六个栅极。振荡部分POT1、R6提供负偏电源，POT2、R14提供正偏电源。POT1、POT2 为一个双联电位器，阻值的改变能小范围的改变三相RC振荡频率。但是可调电源偏置电阻 与转换器栅极并联电阻一样，还起到了延迟充电相比下的相对减少放电时间，在三极管钳 位截止的过程中，即波形变化的交叉区，有三个三极管是导通的，需要快速关断前一级三极 管，以减少对延迟全幅值脉宽的导通时间，及缩短半幅值脉宽的导通时间，在一个小的范 围，而不是一个脉宽的宽度。三个三极管中上臂或下臂一定有两个相邻的同时导通，出现窄 的0幅值区，这个交叉区的大小由充放电的时间差来决定。且充放电时间构成波形一部分以 二次曲线变化，改变RC振荡电阻，同时少量的改变了三相输出波形。另外由于偏置电阻的电 位存在于栅极对源极回路中，抬高了栅极电位，所以输出需要光耦耦合。那么所抬高的栅极 电位一直保持在振荡的过程中，启动时六个三极管的栅极新充需要延迟，所以前六个波为 电机低速起动，且电机起动频率通常低5倍以上，其余部分与转换器相同。P管T7、T8、T9输出 通过光耦控制六臂桥上臂P管T1、T2、T3，N管T10、T11、T12输出通过光耦控制六臂桥下臂N管 T4、T5、T6，电阻R4为光耦驱动上拉电阻，R5为光耦驱动下拉电阻，0S1、0S2、0S3为双联晶体 管输出光耦，R7为启动电阻，R8、R10、R12为P管振荡负载，同时为N管充电RC，R9、R11、R13为N 管振荡负载，同时为P管充电RC，D1、D2、D3为钳位单向控制二极管，D4、D5、D6为检测三相无 输出“与”启动，串接的LED1、LED2、LED3为三相信号指示，C4、C5、C6为P管振荡电容，C7、C8、 C9为N管振荡电容。启动时三极管全部处于截止状态，R7输出为高，通过R7、R12对C9充电， T12导通，R7输出被拉低，在R7上不再接受启动控制，T12通过R13对C6充电，T7导通，继续T7 通过R8对C7充电，T10导通，然后T10一路通过R9对C4充电启动T8，另一路通过D2、R12、C9、 POT2、R14钳位截止T12，同样循环下去产生正反相六信号输出，通过光耦耦合分别开启六臂 N管及P管，图中元件参数设置为300hz左右三相输出。