逆變器電路,無刷電機驅(qū)動電路圖解-KIA MOS管

無刷電機驅(qū)動電路分析

無刷電機采用3 相線通電。電機本體的定子中，有與3 相對應(yīng)的線圈（數(shù)量為3 的倍數(shù)）。各相線圈根據(jù)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置進行換流（改變電流的方向）。通過改變換流速度與經(jīng)PWM調(diào)制后的電壓，控制電機的轉(zhuǎn)動。逆變器的作用是利用直流電源（電池）生成各相的功率信號（交流生成電路）。

無刷直流電機的驅(qū)動電路如圖1 所示。在這個電路圖中，功率器件采用晶體管。晶體管起到高速開關(guān)的作用。像這樣不工作在放大狀態(tài)、起開關(guān)作用的器件，叫做“開關(guān)器件”。實際上，這里運用的并不是普通晶體管，而是MOSFET 或IGBT。

圖中晶體管左側(cè)的端子叫做“基極”（晶體管）或“柵極”（MOSFET）。對基極/ 柵極施加電壓時，電流從晶體管右上方的端子（集電極/ 漏極）向右下方的端子（發(fā)射極/ 極）流動，開關(guān)變?yōu)殚_通狀態(tài)。開關(guān)處于開通狀態(tài)時，直流電源電壓施加到集電極/ 漏極，電流的流向：上臂晶體管/MOSFET →電機線圈（2 相串聯(lián)）→下臂晶體管/MOSFET →地。

線圈中的電流是如何流動的？

分別有U 相、V 相、W 相線圈。而P W M 信號必須控制電流按如下方向流過其中2相的開關(guān)。

U → V

U → W

V → W

…

上述方向中，箭頭左側(cè)對應(yīng)上臂開關(guān)，箭頭右側(cè)對應(yīng)下臂開關(guān)。電路中，U相、V 相、W 相線圈可以分別視為只有1 個。當(dāng)然，實際上并不是每相只有1 個線圈，而是由數(shù)個定子線圈（槽）串聯(lián)或并聯(lián)起來。

關(guān)于開關(guān)器件，上臂和下臂分別設(shè)置了U 相、V相、W 相。接下來，我們來看看3 相中的各相開關(guān)器件。U相上臂開關(guān)器件開通時，U 相下臂開關(guān)器件必須關(guān)斷；U 相上臂開關(guān)器件關(guān)斷時，U 相下臂開關(guān)器件必須開通。V 相、W 相也是如此。絕不會出現(xiàn)上臂和下臂同時開通/ 同時關(guān)斷的情況。這樣的關(guān)系叫做“互補”。

如何決定上臂/ 下臂開關(guān)器件的開通/ 關(guān)斷？

在圖2 所示電路中，電流從上臂流到下臂，上臂從3 相中選擇1 相開通，下臂亦從3 相中選擇1相開通。因此，這里有6 個MOSFET 開關(guān)器件。在瞬間，由微處理器決定電流從哪里流向哪里，從哪相流過。微處理器對在各相中形成什么樣的波形進行計算，并由計時器/ 計數(shù)器端子在任意時刻輸出適當(dāng)波形。此電路中由晶體管實施PWM 控制。這里使用的6 個MOSFET 具有同樣的特性?？紤]到購買的方便性與良好的驅(qū)動性能，我們使用N溝道MOSFET。

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