三相同步电机密集变频器

本发明涉及三相同步电机密集变频器，可广泛的应用于电动工具、家用电器、食品 机械、服装机械、电扇、电动车等领域的电机动力变频调速。

无刷直流电机具有直流电机的特性，又能以变频的方法调速，通用名称为BLDC直 流变频，它的低速转矩与转速精度比其他变频电机好。无刷电机的驱动电流有两种，一种是 方波拼接梯形波的直流无刷电机，另一种是正弦波的直流伺服电机，由于机械特性和调节 性能，无刷电机在控制系统中有很大的应用潜力。

自控式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，相位差 有的为90°，有的为120°。以直流为输入的变频器，通过一个高频振荡加载在三个三极管的 三相振荡上，在三相的每一个波形内施加若干高频方波，既可减少电机线圈的圈数，又可以 铁氧体代替矽钢片，密集方波下有利于电容做一相，三个三极管的三相振荡，以一个导通一 个钳位截止一个充电过程截止的振荡循环，循环过程产生三相振荡，直接输出与电容输出 两两交叉连接输出六路，直接输出为M电容输出则小于M，两个幅度不等的波形一起为梯形 一相，每相输出由低幅值再高幅值再0值变化，三相轮流交叉相位差为120°，负载的变化反 馈到高频振荡上，改变高频的脉宽即改变了输出功率，因负载的变化起到速度闭环作用，那 么调节三相振荡频率即可变频输出，由于三相负载共阳极，所以三相输出至电机可星形连 接。以交流为输入的变频器，通过三个双向可控硅与三个光耦桥，输出三相分别为正负全波 的组合，三相每一个组合波整流滤波为一个正弦波形，是梯形波方式电机下的正弦波驱动， 三个双向可控硅的顺序选开，在于一个可控硅导通时钳位下一个可控硅截止，已截止可控 硅的下一个可控硅随后导通，交流换向后，截止可控硅的钳位电容上有反向电压最先导通， 与相邻的两个可控硅下一个截止上一个随后导通，交流换向一次导通顺序移动一次的三相 选开循环，每一相导通两次，两两交叉相位差为90°，按现有电机标准，输出需独立连接，如 果输出不用三个整流桥，那么新配电机不是隔一个线圈而是隔两个线圈反向绕线，可作为 正弦波伺服电机变频器，输出可星形连接。改变交流输入的频率即可变频输出，也可作为工 频下固定频率的开环单相转三相的转换器，调节输入频率时这个电路特别适合于高转速电 机。

如图1所示为应用本发明直流振荡同步变频器电路图

如图2所示为应用本发明直流振荡同步变频器波形图

如图3所示为应用本发明交流选开同步变频器电路图

如图4所示为应用本发明交流选开同步变频器波形图

如图1所示为应用本发明直流振荡同步变频器电路图，图中光耦OS1与三极管T1构 成无稳态振荡，提供输入高频载波，R1、C1与负载Ro为振荡截止时间，R2、C2、R3为振荡脉宽， D1为高频振荡放电回路，电位器POT与电阻R4调节三个光耦OS2、OS3、OS4的输入电流，达到 调节光耦的输出阻抗，并与电容C3、C4、C5在三极管T2、T3、T4上构成三相RC振荡，二极管D2、 D3、D4为三相振荡放电回路，电容C6、C7、C8为三相输出副回路，二极管D5、D6、D7为三相输出 主回路及方向控制，三相主副回路出六个波形，每两个主副波形为一组，在时序上两两相交 相位差为120°，Uo1、Uo2、Uo3输出高频载波a、b、c三相，R5、R6、R7为三相振荡直流状态保持 电阻。当接通输入直流时，三极管T2、T3、T4有一个最先导通，另外两个三极管中有一个一定 截止，另一个随后导通，当另一个导通后，上一轮导通的一个一定截止，截止的一个开始对 电容充电，在同一个时段三个三极管，一个导通一个钳位截止一个截止在充电，例如当三极 管T2导通时，T3被钳位截止，T4对电容C5充电过程截止，此时Uo2为主输出回路，高频载波由 Uo1给C6充电，C6反向通过Uo1、Uo2、D5放电，Uo1为副输出回路，Uo2为主输出回路。当T4充电 导通后，T2被钳位截止，T3开始对电容C4充电过程截止，此时Uo3为副输出回路，Uo1为主输 出回路，下一个周期，T3导通，T4钳位截止，T2充电过程截止。循环过程产生三相振荡，每相 输出由低幅值再高幅值再0值变化。三相轮流交叉相位差为120°。图中元件参数的设置可驱 动330w同步电机。

如图2所示为应用本发明直流振荡同步变频器波形图，图中三相输出a、b、c高幅值 为主回路，低幅值为副回路，0幅值为截止。

如图3所示为应用本发明交流选开同步变频器电路图，图中双向可控硅TRIAC1、 TRIAC2、TRIAC3，在电容C2、C4、C6交叉串接下依次选开，电容C2、C4、C6通过光耦OPT1、OPT2、 OPT3的耦合，控制三个双向可控硅触发极的开与关，BRDG2、BRDG4、BRDG6为三个光耦输入整 流电桥，R1、R3、R5、为三个双向可控硅触发与三个光耦输出的限流电阻，R2、R4、R6为三个光 耦输入的限流电阻，L1、L2、L3为三相输出整形电感，BRDG1、BRDG3、BRDG5为三相输出整流 桥，C1、C3、C5为三相输出滤波电容，Uo1、Uo2、Uo3输出三相a、b、c。当输入Ui为交流时，三个 双向可控硅首先导通一个，与之相邻的两个中，一个一定截止，另一个随后导通，输入交流 换向后，上一轮截止一个的电容上有反向电压先导通，同样的一个一定截止另一个随后导 通，但导通的两个前移，如此反复三个双向可控硅依次导通与截止。例如TRIAC1先导通， TRIAC3一定截止，TRIAC2随后导通，交流换向后，TRIAC3上的电容C6有反向电压，通过R4与 BRDG4使得TRIAC2先导通，那么TRIAC1一定截止，而TRIAC3随后导通，再交流换向后，TRIAC3 先导通，TRIAC2截止，TRIAC1随后导通，循环下去，三个双向可控硅轮流导通两次，并且三相 环环相扣，相位差为90°，经输出整流滤波整形，得到三相梯形波方式下的正弦波同步变频 电压，改变输入交流的频率与幅值，可调节同步变频器输出频率与幅值。当输入为交流工频 50hz时，输出频率为2/3输入频率，即33hz，可作为固定转速转换器。图中元件参数的设置可 驱动220v3.3kw电机，这里的三个输出经过了三个整流桥，输出接线需独立接线，如果输出 不经过三个整流桥，那么需要改变电机现有的绕线标准，新配电机不是隔一个线圈而是隔 两个线圈反向绕线，可作为正弦波伺服电机变频器，既节省了电子元件，输出又可星形连 接。

如图4所示为应用本发明交流选开同步变频器波形图，图中三相输出a、b、c为整流 滤波整形后的近似正弦波，脉宽为两个交流输入波形，相位差为90°。