[发明专利]同步电机驱动电路

说明书

本发明的实施例提供一种同步电机驱动电路，包括：与一外部交流电源串联于第一、第二节点之间的定子绕组；可控双向交流开关；与双向交流开关并联于第一、第二节点之间的交流‑直流转换电路，交流‑直流转换电路在可控双向交流开关导通时由于第一、第二节点被短路而无电流流过；位置传感器，用于检测永磁转子的磁极位置；以及开关控制电路，被配置为依据位置传感器检测的转子磁极位置信息和外部交流电源的极性信息，控制可控双向交流开关以预定方式在导通与截止状态之间切换，使定子绕组在电机起动阶段仅沿着起动方向拖动转子。本发明能够较大幅度地提高电能利用效率。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机的驱动电路，尤其适合于使用该电机驱动小功率负载(如小功率风扇、水泵等)的应用中。

背景技术

同步电机在起动过程中，定子的电磁体产生交变磁场，并拖动永磁转子发生振荡，如果转子获得足够动能，转子的振荡幅度将不断增加，最终使转子的旋转迅速加速至与定子的交变磁场同步。传统同步电机，为确保起动，电机的起动点设置通常较低，导致电机无法在工作点上运行，因此效率较低。另一方面，由于交流电的特性以及永磁转子停止位置不固定，无法保证转子每次起动都沿同一个方向定向旋转，因此，在风扇、水泵等应用中，受转子驱动的叶轮通常采用直型径向叶片，导致风扇、水泵等本身的运行效率也较低。

图1示出现有技术中一种同步电机驱动电路，可使转子每次起动均沿同一个期望方向旋转。该电路中，电机定子绕圈1与双向可控硅T串联在交流电源V_M的两端M、N之间，转换电路DC将交流电源转换为直流电并供给位置传感器H。位置传感器检测电机转子的磁极位置，其输出信号V_h连接到开关控制电路PC用以对双向可控硅T进行控制。图2示出该驱动电路的波形图。从图中可以看出，在该驱动电路中，无论双向可控硅T导通还是关断，交流电源始终给转换电路DC供电使转换电路DC持续输出并给位置传感器H供电(参见图2中的V_H信号)。在小功率应用场合，若交流电源是二百多伏的商业用电，转换电路DC中两个电阻R2、R3所消耗的电能比电机本身消耗的电能还要多。

发明内容

本发明的实施例提供一种同步电机驱动电路，所述同步电机包括定子和可相对定子旋转的永磁转子，所述定子包括定子磁芯及缠绕于定子磁芯上的定子绕组，所述定子与永磁转子之间形成不均匀气隙，使所述永磁转子在静止时其极轴相对于定子的极轴偏移一个角度，以保证所述定子绕组每次通电时所述转子具有固定的起动方向。所述驱动电路包括：与一外部交流电源串联于第一、第二节点之间的定子绕组；可控双向交流开关；与所述双向交流开关并联于所述第一、第二节点之间的交流-直流转换电路；所述交流-直流转换电路在所述可控双向交流开关导通时由于所述第一、第二节点被短路而无电流流过；位置传感器，用于检测所述永磁转子的磁极位置；以及开关控制电路，被配置为依据所述位置传感器检测的转子磁极位置信息和所述外部交流电源的极性信息，控制所述可控双向交流开关以预定方式在导通与截止状态之间切换，使所述定子绕组在电机起动阶段仅沿着所述起动方向拖动所述转子。

本发明实施例中，利用三端双向晶闸管在导通后即使无驱动电流也可保持导通的特点，避免交流-直流转换电路中的电阻在三端双向晶闸管导通后仍然耗电，因此能够较大幅度地提高电能利用效率。

附图说明

附图中：

图1示出现有技术中一种同步电机驱动电路；

图2示出图1中驱动电路的波形图；

图3示意性地示出本发明中的同步电机；

图4示出本发明的同步电机驱动电路的结构框图；

图5示出依据本发明一实施例的同步电机驱动电路；

图6示出图5中驱动电路的波形图；

图7至图10分别示出依据本发明其他实施例的同步电机驱动电路。