一種馬達驅動電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種的馬達驅動電路，包括固態相位轉換器。其中單相電力是從第一個和第二個單相電力終端提供的，而三相電力是給第一個，第二個，和第三個的三相電力終端提供的。固態相位逆變器包括：第一個電力傳輸是將第一個單相電力終端耦合到第一個三相電力終端；第二個電力傳輸方式是第二個單相電力終端耦合到第二個三相電力終端；一個固態逆變器的輸入是耦合到第一個和第二個單相電力終端供電，該逆變器包括第一個輸出耦合到第三個三相電力終端，和第二個輸出終端耦合于一個中性輸出，其中該中性輸出是在第一個和第二個三相電力終端的中心點。而該第一個和第二個輸出終端是從輸入相位相移九十度。
【專利說明】
一種馬達驅動電路
技術領域
[0001]本發明涉及一種驅動電路，具體是一種馬達驅動電路。【背景技術】
[0002]使用常規技術生成120度相位差需要使用微處理器和相關的電子設備的控制器， 制造昂貴，線路復雜，和可靠性差。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種馬達驅動電路，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0004]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0005]—種馬達驅動電路，包括相位轉換器，單相電力是在第一個和第二個單相電力終端提供的，而三相電力是給第一個，第二個，和第三個的三相電力終端提供的，相位轉換器包括:第一個電力傳輸方式是將第一個單相電力終端耦合于第一個三相電力終端;第二個電力傳輸方式是第二個單相電力終端耦合于第二個三相電力終端;和一個逆變器的供電是從耦合于第一個和第二個單相電力終端。
[0006]作為本發明再進一步的方案:所述逆變器輸出電力給三相電力的第三個終端和一個把其輸入電力相移了九十度角的中性輸出。
[0007]與現有技術相比，三相感應電動機或類似的電機都可以使用單相電源供電。典型室內供電有單相120VAC與220VAC電力，和單相240-380VAC電力外加一個零線(中性線)。通常小型家庭電器使用單相120VAC或220VAC電源，如室內空調、冰箱、洗衣機干衣機等，而大型大功率電器通常需要更高的電壓電源，240-380VAC。在任何情況下都有需要和期望使用高效率的三相電機。在這里的說明和電路所示，單相電源可以實現給這種馬達電機有效地供電。【附圖說明】
[0008]圖1是根據當前發明使用一個90度逆變器制作的相位轉換器電路原理圖；
[0009]圖2也是根據當前發明使用一個90度逆變器制作的相位轉換器示意圖；
[0010]圖3是圖2中的相位轉換器的向量示意圖；
[0011]圖4是根據當前發明的相位轉換器的電路原理圖，使用的是一個90度逆變器和一個升壓轉換器；
[0012]圖5A是圖4中的一個相位轉換器和一個升壓轉換器連接到三相四線單相220VAC電源的電路原理圖；
[0013]圖5B是圖4中的一個相位轉換器和一個升壓轉換器連接到三相四線380VAC電源的電路原理圖；
[0014]圖5C顯示另一個圖4的實施例300連接到一個三相四線供電電源的電路原理圖；
[0015]圖6是一個帶有星型組態的電機馬達，能夠與圖5、圖5A、和圖5B的相位逆變器加升壓轉換器一致使用；
[0016]圖7是按照當前發明使用了一個90度逆變器驅動一個星型組態的三相電機馬達的相位轉換器的電路原理圖
[0017]圖8是按照當前發明使用了一個90度逆變器驅動一個星型組態的三相電機馬達的相位轉換器的電路原理圖。【具體實施方式】
[0018]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019]請參閱圖1?8,本發明實施例中，一種馬達驅動電路，包括相位轉換器，其特征在于，單相電力是在第一個110和第二個112單相電力終端提供的，而三相電力是給第一個A， 第二個B，和第三個C的三相電力終端提供的，相位轉換器包括:第一個電力傳輸方式是將第一個單相電力終端110耦合于第一個三相電力終端A;第二個電力傳輸方式是第二個單相電力終端112耦合于第二個三相電力終端B;和一個逆變器的供電是從耦合于第一個和第二個單相電力終端;所述逆變器輸出電力給三相電力的第三個終端和一個把其輸入電力相移了九十度角的中性輸出。
[0020]本發明的工作原理是:使用本發明，三相感應電動機或類似的電機都可以使用單相電源供電。典型室內供電有單相120VAC與220VAC電力，和單相240-380VAC電力外加一個零線(中性線)。通常小型家庭電器使用單相120或220VAC電源，如室內空調、冰箱、洗衣機干衣機等，而大型大功率電器通常需要更高的電壓電源，240-380VAC。在任何情況下都有需要和期望使用高效率的三相電機。在這里的說明和電路所示，單相電源可以實現給這種馬達電機有效地供電。
[0021]本發明的一個實施例(100)如圖1顯示，該實施例(100)可以將單相電源轉換為三相電力去驅動一個三相馬達電機，如電機(102)。實施例(100)適用于輸入從95VAC到265VAC (伏)的單相電源，但在國內廣泛應用從公共電網提供的220VAC輸入電力。電機(102)示出具有三角形結構。在這種結構中，電機繞組106、104和108是在電機終端A，B和C三個點耦合在一起形成了三角形。例如，繞組104在終端B點連接到繞組108。
[0022]實施例100有兩個電源輸入終端110,112連接到公共電力公司提供的單相輸入電源(通常為220VAC)。輸入終端110、112連接到輸出終端120和122。一個90度的相位逆變器 114是耦合在輸入終端110，112之間，和產生的輸出在輸出終端116和118。輸出端子118連接到電機端N，其中N是繞組104的中心點(中心抽頭)。輸出終端116連接到電機終端C，輸出終端122連接到電機端B，輸出終端120連接到電機端A。[0〇23]逆變器114產生一個與輸入相位差90度的輸出電壓。因此，三相平衡電壓供給電機的三相繞組產生的三相電源電力適當地提供給和應用于馬達電機。[〇〇24]在本發明的另一實施例中，逆變器利用了公共電力系統提供的240VAC電力優點， 就如提供了兩個具180度角相位差的120VAC電源和一個中性線。在這種情況下，電源提供了一個自然中心抽頭(中性的)，并允許使用于標準的三角形或星形繞線的三相電機。
[0025]圖2顯示了本發明實施例(200)中使用240VAC單相電力的圖。240VAC的單相輸入電力轉換為輸入到具有三角形結構電動機(201)三相電力。在終端202、204和206處接收輸入電力。終端202和204連接到240伏的單相交流電力(f)而終端206連接到中性線(N)。
[0026]—個90度相位逆變器208被耦合到輸入電力，并提供電流給電機耦合在輸出終端 220，222的一個相位連接點。輸出終端224也連接到電機的一個相位連接點。逆變器產生一個90度的電壓，這使得控制電路簡單和價格低廉。要注意只有只有一半的電動機的功率流經逆變器，它使得逆變器的大小比全部功率流經逆變器所需要的一半。傳統的單相至三相逆變器通常需要支撐電機的全部功率。[〇〇27]在首選實施例中，90度逆變器208被打包成一個高效率的功率模塊，采用先進的混合集成電路封裝技術。這使得成本降低，所以在這里所描述的轉換器可以包括在消費類電器應用，如空調，冰箱，洗衣機和空氣處理器中，只增加最小的成本。功率模塊的大小也是一個問題，對于灰塵和潮濕的環境要求需要使用先進的封裝技術制造一個緊湊和耐用的產品。給該目標應用設計功率電子產品，可靠性是另一個非常重要的因素。所以，功率模塊必須包含故障診斷和有助于場地維修，和包括如螺栓包裝，插入式電纜連接器等特點，并可能包括故障狀態顯示器來幫助排除系統故障.
[0028]現在的高效率的電機繞組技術可以使用在電機上而無需任何改動。有使用兩種不同的結構，一個用單相120VAC或單相220VAC的和另一個用240VAC。在120VAC的應用里，三個繞組之一有一個中心抽頭。在240VAC的應用里，使用一個標準，高效率，三相電機。
[0029]電源模塊最好使用降損技術進一步提高效率。使用這種降損技術，該逆變器的操作可以在22千赫(KHz)和以上，使得電機不產生普通家庭接受不了的令人討厭的高頻聲音。 減低降低噪聲對任何電力電子技術置入家庭電器里是一個重要的要求。在這個功率開關技術里，開關頻率是在22至30千赫的范圍內，這是在人力的聽覺范圍以外。因此，這里提議的系統運行效率高，而又不產生不良噪音效果。[0〇3〇]圖3顯示一個與在圖2的實施例200所示的相位轉換器相關的矢量示意圖。[〇〇31]圖4顯示了一個實施例300,這是一個實施例100的增強版本，其中在逆變器114前增加一個升壓轉換器302。該升壓轉換器302可改善設備整體系統的功率因數(Power Factor是cos?)使其接近統一 (cos? = 1)，甚至可根據系統其它負載造成的功率因數滯后 (cos?小于1)情況稍微超前來禰補，提高設備功率因數。這將使整體系統減少從電力公司的電力系統里抽取電力的總電流即電流耗損，有益于發電和電力輸送效率，有益用戶節省費用。。[〇〇32]圖5A顯示圖2的相位轉換器200耦合到電力公司供電系統二相電源(400)的一個電路原理圖。電力系統提供的240VAC單相電源連接到輸入終端202,204和206。電機201顯示為一個三角形結構的電機，然而，可以被一個星型結構的電機203,如圖6所示取代而不影響轉換器的操作。[〇〇33]圖5B顯示圖4的實施例300連接到一個三相四線供電電源的電路原理圖。其中的 220VAC單相電源連接到到輸入終端110和112.此實施例包括一個逆變器114和一個升壓轉換器302。電機馬達102顯不為一個三角型結構的電機，然而，可以被一個星型結構的電機 203,如圖6所示取代而不影響相90度逆變器器114加升壓轉換器的操作。[〇〇34]圖5C顯示另一個圖4的實施例300連接到一個三相四線供電電源的電路原理圖。其中的兩個火線形成380VAC電源連接到輸入終端110和112.此實施例包括一個逆變器114和一個升壓轉換器302。電機馬達102顯示為一個三角型結構的電機，然而，可以被一個星型結構的電機203,如圖6所示取代而不影響相90度逆變器器114加升壓轉換器的操作。[〇〇35]圖7是根據本發明用于把240VAC單相輸入電源轉換到三相輸出電力去驅動一個星形結構的三相電機502的相位轉換器500的示意圖。一個升壓轉換器504是耦合在輸入電力終端510,512和一個90度逆變器506之間去提供功率調節，以提高設備整體系統的功率因數 (Power Factor是cos? )使其接近統一(cos? = 1)，甚至可根據系統其它負載造成的功率因數滯后(cos?小于1)情況稍微超前來禰補。這90度相位逆變器506具有輸出終端516連接到電機502終端C。此相位逆變器輸出終端514、518分別連接到電機終端A和B。因此，單相輸入電力被有效地轉換為驅動電機的三相電力。[〇〇36]圖8是根據本發明用于轉換單相電源去驅動具有星形結構的一個三相電機602的一個相位逆變器600的不意圖。一個升壓轉換器604是親合于輸入電力終端610，612和90度相位逆變器606之間，以調節功率去改善設備整體系統的功率因數(Power Factor是cos? ) 使其接近統一(cos? = 1)，甚至可根據系統其它負載造成的功率因數滯后(cos?小于1)情況稍微超前來禰補。。給逆變器600的輸入電力可以在95-265VAC單相功率范圍以內，雖然最通常的情況下，220VAC交流電源將被使用。[〇〇37]該90度逆變器606的輸出終端616連接到電機終端C。三相轉換器600的輸出終端 614,618,和620連接并驅動三相電機602。因此，單相輸入電力被有效地轉換為驅動電機602 的三相電力。[〇〇38]總之，本文提出的相轉換電路提供了一個簡單的，廉價的和可靠性高的模擬控制器，以產生具90度相位差的電壓給需要三相電力的設備使用。
[0039]聲明:
[0040]1.用于將單相功率轉換為三相功率的固態相位逆變器，其中單相電力是從第一個和第二個單相電力終端提供的，而三相電力是給第一個，第二個，和第三個的三相電力終端提供的。固態相位逆變器包括:第一個電力傳輸是將第一個單相電力終端耦合到第一個三相電力終端;第二個電力傳輸方式是第二個單相電力終端耦合到第二個三相電力終端;一個固態逆變器的輸入是耦合到第一個和第二個單相電力終端供電，該逆變器包括第一個輸出耦合到第三個三相電力終端，和第二個輸出終端耦合于一個中性輸出，其中該中性輸出是在第一個和第二個三相電力終端的中心點。而該第一個和第二個輸出終端是從輸入相位相移九十度。
[0041]2.聲明1里的固態相位逆變器進一步包括升壓轉換器耦合于第一個和第二個單相電源端子于固態逆變器之間。
[0042]3.聲明1里的固態相位逆變器其中第一個電力傳輸是第一條線連接到第一個單相電力終端到第一個三相電力終端;第二個電力傳輸是第二條線連接到第二個單相電力終端到第二個三相電力端子。[〇〇43]4.一種將單相電力轉換為三相電力去驅動電機的方法具有第一個、第二個、第三個繞組耦合一起組成一個三角形結構，其中第一繞組具有一個中心抽頭和第二、第三繞組是在一個連接終端相互連接。所述步驟包括:[〇〇44]將單相電力耦合到第一繞組；
[0045]將單相電力耦合到固態相逆變器的一個輸入，其中的固態相位逆變器具有從輸入的相位相移的相位逆變器輸出；和
[0046]固態相位逆變器的輸出耦合到中心抽頭和連接終端。
[0047]5.聲明4的方法中，其中一個步驟的單相電力耦合到一個固態相位逆變器的輸入步驟包括:將單相電力與升壓轉換器的輸入耦合，其中升壓轉換器具有升壓轉換器輸出；和耦合升壓轉換器輸出到固態相逆變器的輸入，其中的固態相位逆變器具有一個能把輸入的相位相移的相位逆變器輸出。[〇〇48]6?用于將單相電力轉換為三相電力的固態相位逆變器，其中單相電力的第一、第二、和第三單相電力終端和三相電力有第一、第二、和第三個三相電力終端，所述固態相轉換器包括:[〇〇49]將第一個電力傳輸為將第一個單相功力終端連接到第一個三相電力終端；[〇〇5〇]將第二個電力傳輸為將第二個單相電力終端連接到第二個三相電力終端；
[0051]一個固態逆變器從連接到第一、第二、第三個單相電力終端接受供電，固態逆變器包括第一輸出終端耦接至第三個三相電力終端，其中電力輸出端的輸出與輸入相位相移九十度。
[0052]7.—種方法能把單相電源，提供第一、第二、和第三個單相電力終端，轉換成三相電源去驅動一個馬達，其馬達具有第一、第二、和第三個馬達終端。這個方法包括的步驟有: [〇〇53]將第一個單相電力終端耦合到第一個電機終端；[〇〇54]將第二個單相電力終端耦合到第二個電機終端；
[0055]將第一、第二、第三個單相電力終端耦合到一個固態相逆變器，其中的固態相逆變器具有一個把輸入相移的相位逆變器輸出；[〇〇56]將相位逆變器輸出耦合到第三個電機端。[〇〇57]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。 [〇〇58]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1.一種馬達驅動電路，包括相位轉換器，其特征在于，單相電力是從第一個(110)和第 二個(112)單相電力終端提供的，而三相電力是給第一個(A)，第二個(B)，和第三個(C)的三 相電力終端提供的，相位轉換器包括:第一個電力傳輸方式是將第一個單相電力終端(110) 耦合于第一個三相電力終端(A);第二個電力傳輸方式是第二個單相電力終端(112)耦合于 第二個三相電力終端(B);和一個逆變器的供電是從耦合于第一個和第二個單相電力終端。 逆變器輸出電力給三相電力的第三個終端和一個把其輸入電力相移了九十度角的中性 (118)輸出。2.根據權利要求1所述的馬達驅動電路，其特征在于使用單相電力的輸入給三相電力 終端供電，如三相馬達電機，而只使用本發明里的一個固態相位轉換器包括逆變器和升壓 轉換器而到達降低設備制造成本和提供設備運行效率。
【文檔編號】H02P27/06GK106026849SQ201610284027
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】王英偉, 龐納斯·喬
【申請人】摩族新能源技術（深圳）有限公司