一种能逆向驱动永磁电机的半控桥整流电路的制作方法

1.本实用新型涉及永磁电机技术领域，具体涉及一种能逆向驱动永磁电机的半控桥整流电路。


背景技术：

2.发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机、外燃机、喷气发动机、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器如汽油发动机、航空发动机。目前，发动机启动一般是通过发动机上配置的启动马达来实现的，具体为启动马达将蓄电池的电能转化为机械能，驱动发动机飞轮旋转实现发动机的启机。然而在发动机上配置启动马达来实现发动机启动，不仅增加了整机重量，而且还提升了整机成本。
3.由于现有永磁电机既可以作为发电机使用，又可以作为电动机使用，那么用该永磁电机来启动发动机从而代替现有的启动马达已成为现实，这样永磁电机既可以当作启动电机使用，又可以当作发电机使用，这样不仅节约了整机成本也减轻了整机重量。而本实用新型的发明人经过研究发现，目前还缺乏通过逆向驱动永磁电机来启动发动机的低成本驱动电路。


技术实现要素：

4.针对现有用永磁电机代替启动马达来启动发动机，还缺乏通过逆向驱动永磁电机来启动发动机的低成本驱动电路的技术问题，本实用新型提供一种能逆向驱动永磁电机的半控桥整流电路。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
6.一种能逆向驱动永磁电机的半控桥整流电路，包括半控桥整流单元、逆变桥单元和滤波电容，所述半控桥整流单元用于将发动机启动后永磁电机输出的三相交流电整流成直流电，所述逆变桥单元用于驱动永磁电机启动发动机，所述滤波电容用于将整流后的直流电滤波输出；所述半控桥整流单元包括上桥臂可控硅scr1、scr2、scr3及下桥臂二极管d1、d2、d3，所述可控硅scr1的阳极和二极管d1的负极连接构成第一节点，所述可控硅scr2的阳极和二极管d2的负极连接构成第二节点，所述可控硅scr3的阳极和二极管d3的负极连接构成第三节点，所述第一节点、第二节点和第三节点对应与永磁电机的三相绕组连接；所述逆变桥单元包括上桥臂功率管q1、q3、q5及下桥臂功率管q2、q4、q6，所述功率管q1的第一电极和功率管q2的第二电极连接在一起再通过继电器k1与第一节点连接，所述功率管q3的第一电极和功率管q4的第二电极连接在一起再通过继电器k1与第二节点连接，所述功率管q5的第一电极和功率管q6的第二电极连接在一起再通过继电器k1与第三节点连接，所述可控硅scr1、scr2、scr3的阴极及功率管q1、q3、q5的第二电极均与滤波电容的正极和直流电源vcc连接，所述二极管d1、d2、d3的正极及功率管q2、q4、q6的第一电极均与滤波电容的负极和地连接，所述可控硅scr1、scr2、scr3的门极及功率管q1、q3、q5、q2、q4、q6的控制极均
与外部现有控制器连接。
7.与现有技术相比，本实用新型提供的能逆向驱动永磁电机的半控桥整流电路工作时，首先关断所有上桥臂可控硅scr1～scr3，同时也关断所有逆变桥功率管q1～q6，接着闭合继电器k1，然后控制器按逆变要求驱动逆变桥功率管q1～q6，将直流电源vcc逆变成三相交流电后，经第一节点、第二节点和第三节点输给永磁电机的三相绕组驱动发动机转动，以此达到启动发动机；当发动机运转起来后，控制器首先断开继电器k1和关断逆变桥功率管q1～q6，然后监测滤波电容上的电压值，并根据该电压值是否超过预设限定值来驱动上桥臂可控硅scr1～scr3的通断，确保输出直流电压不超过限定值，具体滤波电容上的电压值未超过预设限定值时驱动上桥臂可控硅scr1～scr3导通，反之则关断，就这样通过半控桥整流单元将发动机启动后永磁电机输出的三相交流电整流成直流电，并对直流电的电压幅度限制后输出，从而保证了后端电路的安全，由于继电器k1在整流时处于断开状态，因而半控桥整流单元整流工作时产生的很高的电压尖峰，不会直接连接逆变桥单元中的上下桥臂功率管q1～q6，因而不会要求上下桥臂功率管q1～q6承受很高的电压，由此可以选择耐压较低的功率管来实现，进而有效降低了逆变桥单元的成本。本技术驱动永磁电机时使用三相逆变桥单元，整流永磁电机输出三相交流电时使用可控硅半控桥整流单元，因而实现了半控桥整流单元和逆变桥单元的有机结合。
8.进一步，所述功率管q1、q3、q5、q2、q4、q6为igbt管，所述igbt管的栅极、发射极和集电极分别作为控制极、第一电极和第二电极。
9.进一步，所述功率管q1、q3、q5、q2、q4、q6为mosfet管，所述mosfet管的栅极、源极和漏极分别作为控制极、第一电极和第二电极。
10.进一步，所述继电器k1选用一个三刀单掷继电器。
11.进一步，所述功率管q2、q4、q6的第一电极均经采流电阻r与滤波电容的负极和地连接。
12.进一步，所述功率管q2的第一电极经采流电阻r1、所述功率管q4的第一电极经采流电阻r2、所述功率管q6的第一电极经采流电阻r3与滤波电容的负极和地连接。
附图说明
13.图1是本实用新型提供的一种能逆向驱动永磁电机的半控桥整流电路线路示意图。
14.图2是本实用新型提供的另一种能逆向驱动永磁电机的半控桥整流电路线路示意图。
15.图3是图1中电路增加采流电阻r的线路示意图。
16.图4是图1中电路增加采流电阻r1～r3的线路示意图。
具体实施方式
17.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
18.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地
连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
19.请参考图1所示，本实用新型提供一种能逆向驱动永磁电机的半控桥整流电路，包括半控桥整流单元、逆变桥单元和滤波电容c，所述半控桥整流单元用于将发动机启动后永磁电机输出的三相交流电整流成直流电，所述逆变桥单元用于驱动永磁电机启动发动机，所述滤波电容c用于将整流后的直流电滤波输出；所述半控桥整流单元包括上桥臂可控硅scr1、scr2、scr3及下桥臂二极管d1、d2、d3，所述可控硅scr1的阳极和二极管d1的负极连接构成第一节点，所述可控硅scr2的阳极和二极管d2的负极连接构成第二节点，所述可控硅scr3的阳极和二极管d3的负极连接构成第三节点，所述第一节点、第二节点和第三节点对应与永磁电机的三相绕组连接；所述逆变桥单元包括上桥臂功率管q1、q3、q5及下桥臂功率管q2、q4、q6，所述功率管q1的第一电极和功率管q2的第二电极连接在一起再通过继电器k1与第一节点连接，所述功率管q3的第一电极和功率管q4的第二电极连接在一起再通过继电器k1与第二节点连接，所述功率管q5的第一电极和功率管q6的第二电极连接在一起再通过继电器k1与第三节点连接，所述可控硅scr1、scr2、scr3的阴极及功率管q1、q3、q5的第二电极均与滤波电容c的正极和直流电源vcc连接，所述二极管d1、d2、d3的正极及功率管q2、q4、q6的第一电极均与滤波电容c的负极和地gnd连接，所述可控硅scr1、scr2、scr3的门极及功率管q1、q3、q5、q2、q4、q6的控制极均与外部现有控制器连接，即所述可控硅scr1、scr2、scr3及功率管q1、q3、q5、q2、q4、q6由本领域技术人员熟知的现有控制器如单片机或者dsp来驱动控制。
20.与现有技术相比，本实用新型提供的能逆向驱动永磁电机的半控桥整流电路工作时，首先关断所有上桥臂可控硅scr1～scr3及关断所有逆变桥功率管q1～q6，接着闭合继电器k1，然后控制器按逆变要求驱动逆变桥功率管q1～q6，将直流电源vcc逆变成三相交流电后，经第一节点、第二节点和第三节点输给永磁电机的三相绕组驱动发动机转动，以此达到启动发动机；当发动机运转起来后，控制器首先断开继电器k1和关断逆变桥功率管q1～q6，然后监测滤波电容上的电压值，并根据该电压值是否超过预设限定值来驱动上桥臂可控硅scr1～scr3的通断，确保输出直流电压不超过限定值，具体滤波电容上的电压值未超过预设限定值时驱动上桥臂可控硅scr1～scr3导通，反之则关断，就这样通过半控桥整流单元将发动机启动后永磁电机输出的三相交流电整流成直流电，并对直流电的电压幅度限制后输出，从而保证了后端电路的安全，由于继电器k1在整流时处于断开状态，因而半控桥整流单元整流工作时产生的很高的电压尖峰，不会直接连接逆变桥单元中的上下桥臂功率管q1～q6，因而不会要求上下桥臂功率管q1～q6承受很高的电压，由此可以选择耐压较低的功率管来实现，进而有效降低了逆变桥单元的成本。本技术驱动永磁电机时使用三相逆变桥单元，整流永磁电机输出三相交流电时使用可控硅半控桥整流单元，因而实现了半控桥整流单元和逆变桥单元的有机结合。
21.作为具体实施例，请参考图1所示，所述功率管q1、q3、q5、q2、q4、q6为igbt管，所述igbt管的栅极、发射极和集电极分别作为控制极、第一电极和第二电极，由此在本实施例中通过现有igbt管来构成三相逆变桥单元达到驱动永磁电机。
22.作为具体实施例，请参考图2所示，所述功率管q1、q3、q5、q2、q4、q6为mosfet管，所
述mosfet管的栅极、源极和漏极分别作为控制极、第一电极和第二电极，由此在本实施例中通过现有mosfet管来构成三相逆变桥单元达到驱动永磁电机。
23.作为具体实施例，所述继电器k1选用一个三刀单掷继电器来实现，即所述继电器k1具体选用现有一个三刀单掷继电器来与逆变桥单元连接；当然，本领域技术人员还可采用多个单独的现有其它类型的继电器如单刀单掷等来分别与逆变桥单元中的各相连接，由此达到可控硅电路整流工作时能断开连接驱动永磁电机的功率管。
24.作为具体实施例，请参考图3所示，所述功率管q2、q4、q6的第一电极均经采流电阻r与滤波电容c的负极和地gnd连接，由此通过采流电阻r可对流经功率管的总电流进行采样检测，以防止控制功率管的电流过大而烧坏功率管。
25.作为具体实施例，请参考图4所示，所述功率管q2的第一电极经采流电阻r1、所述功率管q4的第一电极经采流电阻r2、所述功率管q6的第一电极经采流电阻r3与滤波电容c的负极和地gnd连接，由此通过采流电阻r1可对流经功率管q2的电流进行采样检测，通过采流电阻r2可对流经功率管q4的电流进行采样检测，通过采流电阻r3可对流经功率管q6的电流进行采样检测，从而有效防止控制各功率管的电流过大而烧坏功率管。
26.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。