CN106788000A - 一种电机启动及调速控制电路及其驱动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电力电子及电子控制领域，提供了一种电机变频启动及调速控制电路及其驱动控制方法，该电路包括：变频控制单元，用于生成触发信号；双向开关单元，用于根据所述触发信号控制双向选通，从而将单相工频交流电源转变为三相变频交流电源，并形成可变转速的电机旋转磁场，控制电机启动及调速；保护单元，用于检测电机电流，并通过脉宽调制斩波控制电机电流。本发明触控信号控制双向可控硅在单相工频交流电源下进行双向导通，并通过双向可控硅在选择性导通过程中产生三相变频交流电及可变转速的电机旋转磁场，从而实现电机的启动及调速，并且本发明结构简单可靠，成本低，拓展了三相永磁及异步电机的使用范围。

Description

一种电机启动及调速控制电路及其驱动控制方法

技术领域

本发明属于电机领域，尤其涉及一种电机启动及调速控制电路及其驱动控制方法。

背景技术

目前，三相永磁同步电机以其结构简单、牢固、运行高效、速度稳定，在人民生产、生活中应用越来越广泛，其中三相永磁同步电机与BLDC(Brushless Direct CurrentMotor，无刷直流电机)驱动器的结合使用，具有体积小、重量轻、效率高、可调节转速、结构简单、工作可靠、维护方便等优点，能够适应电机小型轻量化、高输出功率、以及在直流供电下使用，因而越来越多地被应用于家用电器、电动工具、医疗器械以及轻工设备中。

然而，三相永磁同步电机却无法在单相工频交变电源下工作，即便三相永磁同步电机的定子绕组在接通三相工频交变电源时，会产生与电压频率同步的旋转磁场，但当转子磁极静止时，其转动惯量及其负载转矩较大时，快速旋转的定子磁场使得转子正反向合成转矩为0，因此，转子无法自行启动旋转，造成三相同步永磁电机失步及启动失败。

在现有技术中，通常采用在三相永磁同步电机的转子上设置启动鼠笼绕组的方式使其产生异步感应转矩启动，或采用变频调速器使定子磁场慢慢加速旋转，从而使电机永磁转子能够慢慢加速旋转起来，实现永磁同步电机的启动。

但是，由于在转子上加启动鼠笼绕组工艺复杂、成本较高，而变频调速驱动器价格又较贵，无法使三相永磁同步电机使用在更多的场合，因此采用现有技术的永磁同步电机影响了三相永磁同步电机的推广使用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电机启动及调速控制电路，旨在解决现有方式实现三相永磁同步电机启动时的，工艺复杂、成本较高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电机启动及调速控制电路，连接于单相固定频率交流电源与三相电机之间，所述电路包括：

变频控制单元，用于生成触发信号，所述变频控制单元的第一电源端、第二电源端分别与单相固定频率交流电的两端连接，所述变频控制单元的三个输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；

双向开关单元，用于根据所述触发信号控制双向选通，从而将单相工频交流电源转变为三相可变频率交流电，并形成可变转速的电机旋转磁场，控制电机的启动及调速运行，所述双向开关单元的第一输入端与所述变频控制单元的第一电源端连接，所述双向开关单元的多个触发控制端与所述变频控制单元的多个触发输出端对应连接，所述双向开关单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；

保护单元，用于检测电机电流，并通过脉宽调制斩波控制电机电流，所述保护单元的第一端与所述双向开关单元的第二输入端连接，所述保护单元的第二端与所述变频控制单元的第二电源端连接，所述保护单元的检测输出端与所述变频控制单元的反馈端连接，所述保护单元的脉宽控制端与所述变频控制单元的脉宽触发端连接。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种包括上述电机启动及变频控制电路的驱动控制方法，所述触发信号控制所述半控型双向电子开关两开关同时导通，所述触发信号的正转循环切换顺序为六步：

12/45交替导通—23/56交替导通—34/61交替导通—45/12交替导通—56/23交替导通—61/34交替导通—；

所述触发信号的反转循环切换顺序与正转循环切换顺序相反。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种包括上述电机启动及变频控制电路的驱动控制方法，所述触发信号控制所述半控型双向电子开关三开关同时导通，所述触发信号的正转循环切换顺序为六步：

123/456交替导通—234/561交替导通—345/612交替导通—456/123交替导通—561/234交替导通—612/345交替导通—；

所述触发信号的反转循环切换顺序与正转循环切换顺序相反。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种包括上述电机启动及变频控制电路的驱动控制方法，所述触发信号控制所述半控型双向电子开关为两开关同时导通与三开关同时导通穿插进行，所述触发信号的正转循环切换顺序为十二步：

12/45交替导通—123/456交替导通—23/56交替导通—234/561交替导通—34/61交替导通—345/612交替导通—45/12交替导通—456/123交替导通—56/23交替导通—561/234交替导通—61/34交替导通—612/345交替导通—；

所述触发信号的反转循环切换顺序与正转循环切换顺序相反。

本发明实施例触控信号控制各双向可控硅在单相固定频率交流电源下进行双向导通，并通过双向可控硅在选择性导通过程中将单相固定频率交流电源变为三相变频交流电及可变速度的电机旋转磁场，从而实现电机的启动及调速运行，并且本发明结构简单可靠，成本低，拓展了三相永磁同步电机的使用范围。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电机启动及调速控制电路的结构图；

图2为本发明实施例提供的有位置传感器的电机启动及调速控制电路中变频控制单元的结构图；

图3为本发明实施例提供的无位置传感器的电机启动及调速控制电路中变频控制单元的结构图。

图4a为本发明实施例提供的电机启动及调速控制电路的两开关导通六步正反转开关切换顺序示意图；

图4b为本发明实施例提供的电机启动及调速控制电路的三开关导通六步正反转开关切换顺序示意图；

图4c为本发明实施例提供的电机启动及调速控制电路的两开关、三开关交替导通十二步正反转开关切换顺序示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例触控信号控制各双向可控硅在单相固定频率交流电源下进行双向导通，并通过双向可控硅在选择性导通过程中将单相固定频率交流电源变为三相变频交流电及可变速度的电机旋转磁场，从而实现电机的启动及调速运行，并且本发明结构简单可靠，成本低，拓展了永磁电机的使用范围。

图1示出了本发明实施例提供的电机启动及调速控制电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该电机自启动控制电路可以驱动永磁同步电机，也可以驱动异步电机，广泛应用于风机、水泵、电机节能、变频调速、高速电机等装置中。

该电机启动及调速控制电路连接于单相固定频率交流电源与三相电机之间，包括：

变频控制单元100，用于生成触发信号，变频控制单元的第一电源端、第二电源端分别与单相固定频率交流电源的两端连接，变频控制单元的三个输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；

双向开关单元200，用于根据触发信号控制内部各开关的双向选通，从而将单相工频交流电源变为三相变频交流电及可变转速的电机旋转磁场，控制电机启动及调速运行，双向开关单元的第一输入端与变频控制单元的第一电源端连接，双向开关单元的多个触发控制端与变频控制单元的多个触发输出端对应连接，双向开关单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；

保护单元300，用于检测电机电流，并通过脉宽调制斩波控制电机电流，保护单元的第一端与双向开关单元的第二输入端连接，保护单元的第二端与变频控制单元的第二电源端连接，保护单元的检测输出端Vi与变频控制单元的反馈端连接，保护单元的脉宽控制端与变频控制单元的脉宽触发端G7连接。

优选地，电路还包括一开关K0，变频控制单元100的第一电源端通过开关K0与单相固定频率交流电源连接。

具体地，双向开关单元200为三相全桥结构，包括六个半控型双向电子开关，分别为：第一双向开关K1、第二双向开关K2、第三双向开关K3、第四双向开关K4、第五双向开关K5和第六双向开关K6；

第一双向开关K1、第三双向开关K3、第五双向开关K5的第一阳极同时为双向开关单元200的第一输入端，第一双向开关K1、第三双向开关K3、第五双向开关K5的第二阳极分别为双向开关单元200的第一输出端U、第二输出端V、第三输出端W，第一双向开关K1、第三双向开关K3、第五双向开关K5的门极分别为双向开关单元200的第一、第三、第五触发控制端；

第四双向开关K4、第六双向开关K6、第二双向开关K2的第二阳极同时为双向开关单元200的第二输入端，第四双向开关K4、第六双向开关K6、第二双向开关K2的第一阳极分别为双向开关单元200的第一输出端U、第二输出端V、第三输出端W，第四双向开关K4、第六双向开关K6、第二双向开关K2的门极分别为双向开关单元200的第四、第六、第二触发控制端。

优选地，该半控型双向电子开关可以采用双向晶闸管实现，双向晶闸管具有成本低、容量大、过载力强、损耗小等优点。

具体地，保护单元300包括：

电流检测模块、双向全控开关K7；

双向全控开关K7的一导通端为保护单元300的第一端，双向全控开关K7的另一导通端与电流检测模块的输入端连接，电流检测模块的检测输出端Vi为保护单元300的检测输出端，电流检测模块的接地端为保护单元300的第二端，双向全控开关K7的控制端为保护单元300的脉宽控制端。

本发明实施例触控信号控制各双向可控硅在单相固定频率交流电源下进行双向导通，并通过双向可控硅在选择性导通过程中将单相固定频率交流电源变为三相变频交流电及可变速度的电机旋转磁场，从而实现电机的启动及调速运行，并且本发明结构简单可靠，成本低，拓展了永磁电机的使用范围。

图2示出了本发明实施例提供的有位置传感器的电机启动及调速控制电路中变频控制单元的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，变频控制单元100可以包括：

一个或多个位置传感器，用于生成多个转子磁极的位置信号；

译码器101，用于根据转子磁极的位置信号和单相电源同步脉冲信号生成双向开关切换状态码；

逻辑控制模块102，用于根据双向开关切换状态码生成控制各半控型双向电子开关通断的逻辑控制信号；

互锁隔离驱动模块103，用于根据逻辑控制信号生成触发信号；

脉宽调制模块104，用于生成脉宽调制信号；

位置传感器的输出端与译码器的输入端连接，译码器的输出端与逻辑控制模块的输入端连接，逻辑控制模块的输出端与互锁隔离驱动模块的输入端连接，互锁隔离驱动模块输出端为变频控制单元的触发控制端，脉宽调制模块的输出端与互锁隔离驱动模块的一输入端连接。

当然，变频控制单元100还包括一些必要的工作模块，例如降压整流、整形电路、同步脉冲、滤波稳压等功能电路，可以对单相固定频率交流电源进行降压整流、整形生成单相电源同步脉冲信号，其连接关系及工作原理为现有技术，此处不再赘述。

优选地，逻辑控制模块102包括多个或门，例如或门1、或门2、或门3、或门4、或门5、或门6，其中多个或门的输入端为逻辑控制模块102的多个输入端，多个或门的输出端为逻辑控制模块102的多个输出端。

优选地，互锁隔离驱动模块103包括多个互锁隔离驱动电路，其中多个互锁隔离驱动电路的输入端为互锁隔离驱动模块103的多个输入端，多个互锁隔离驱动电路的输出端为互锁隔离驱动模块103的多个输出端。

优选地，脉宽调制信号通过电机的检测电流、检测电压与给定电流信号比较生成，该检测电流、检测电压与给定电流信号可以通过变频控制单元100内部或外部的电流检测、电压检测、给定电流功能模块给出，其中变频控制单元100内部的电流检测功能模块的输入端可以作为变频控制单元的反馈端接收反馈的检测电流。

在本发明实施例以三个位置传感器H1、H2、H3进行说明。

变频控制单元100的第一电源端、第二电源端分别连接电源1、2端，其多个触发控制端包括：G1、G3、G5、G4、G6、G2、G7，分别接双向全控开关K1～K7的相应同名端，控制K1～K7开通与关断，K1～K6优选双向可控硅，K7优选双向可关断器件(例如正反并联的IGBT、MOS或三极管)。变频控制单元100的输出端包括：U、V、W，以及GA、GB、G，输出端U、V、W对应连接电机的U端、V端、W端，其中，输出端GA连接双向全控开关K1、K3、K5第一阳极公共端，输出端GB连接双向全控开关K4、K6、K2的第二阳极公共端，也是K4、K6、K2触发回路的公共端，输出端G连接变频控制单元100的第二电源端、保护单元300的第二端以及公共地。

电源1、2端输入的单相交流电源，经降压整流电路、二极管、滤波稳压电路提供全部电路所需直流工作电源；降压整流电路经整形电路输出单相电源之矩形同步脉冲D，二极管阻止直流电压影响矩形同步工作脉冲。位置传感器H1、H2、H3(优选用霍尔传感器)，生成六步位置信号，结合同步脉冲D，生成12个双向开关切换状态码，经译码器、或门、互锁隔离驱动电路驱动相应双向电子开关导通/关断；例如译码器在遇到状态码为0101时，0101口输出为1，其他状态输出为0，此时切换号为12，故需连接或门1及或门2，触发K1、K2双向电子开关导通，其中或门1还连接译码器的1101、0010、1010输出端，兼管1101/61状态、0010/61状态、1010/12状态时开通K1开关，而或门2则还连接0111、1010、1000输出端，兼管0111/23、1010/12、1000/23状态时开通K2开关；其他同理不再赘述，由此形成两开关同时导通六步循环切换方式，即12/45交替导通—23/56交替导通—34/61交替导通—45/12交替导通—56/23交替导通—61/34交替导通—。这里12/45交替导通代表开关K1、K2同时导通后切换到开关K4、K5同时导通，23/56交替导通等均做相同理解。

速度调节可以控制给定电流值的大小，与电流检测信号比较，经脉宽调制电路控制K7开关调节电机工作电流，因此可以调整电机的转矩及速度；当实际电流小于给定电流时输出高电平，当实际电流大于给定电流时输出低电平，再经驱动电路驱动输出正向开关器件及反向开关器件所需驱动信号，驱动K7开关的开通关断；调节平滑系数及电流比较差值，则可以控制脉宽调制的频率，此脉宽调制频率为最高转速时电机电压基频的3～30倍。

电压、电流保护电路可根据过压/欠压/过流情况控制驱动电路关断K7。

互锁隔离驱动电路特点是互锁：实际触发比控制信号晚一个安全互锁时间，而其关断与控制信号同步，从而保证同一桥臂上/下开关不会同时导通，隔离：对不共地的触发信号进行隔离(如光电隔离、变压器隔离、独立电源等)，驱动：对控制信号进行功率放大，以确保主开关所需驱动功率。

电路控制电机反转时，只需由双刀双至开关K8控制，H2、H3信号对调接到译码器b、c端即可。

本实施例采用正逻辑电路实现，同理也可采用负逻辑电路，MCU加软件，FPGA以及ASIC电路实现。

作为本发明又一实施例，参见图3，无传感器控制的变频控制单元还可以包括：

变频信号发生器105，用于生成三相变频方波信号；

译码器101，用于根据变频信号和单相电源同步脉冲信号生成双向开关切换状态码；

逻辑控制模块102，用于根据双向开关切换状态码生成逻辑控制信号；

互锁隔离驱动模块103，用于根据逻辑控制信号生成触发信号；

脉宽调制模块104，用于生成脉宽调制信号；

变频信号发生器的三相方波信号输出端及同步脉冲输出端与译码器的输入端连接，译码器的输出端与逻辑控制模块的输入端连接，逻辑控制模块的输出端与互锁隔离驱动模块的输入端连接，互锁隔离驱动模块的输出端为变频控制单元的触发控制端，脉宽调制模块的输出端与互锁隔离驱动模块的一输入端连接。

表1

在本发明实施例中，表1为正转代码及开关管切换表，结合图2、图4a可知，当电机转子正转时，若干个分布放置的位置传感器(例如三个霍尔传感器置于A、B、C相绕组槽口上)可分别感知转子磁极位置信号(N＝1、S＝0)，进而组合生成位置码，A相位置传感器H1、B相位置传感器H2、C相位置传感器H3位置信号可组合成六种不同的位置码，以代表不同的转子电角度位置；

取交流电源同步脉冲(交流电源大于0时＝1，交流电源小于0时＝0)，以在某一电角度区间开通不同的开关组，如0-60电角度时开通K1K2(电源大于0)及K4K5(电源小于0)，以得到所需的绕组及电流方向，将位置码与电源同步脉冲码组合，便生成了12个不同的状态码；

按表1中正转顺序切换开关组，便可得到所需的三相电机正转开关切换图。实际运行中，位置传感器信号频率(正比于电机转速)是变化的，低频时在某位置区间交流电源同步脉冲会多次变换，并多次切换相关开关组，而高频时在某位置区间交流电源同步脉冲不会变换，因而只触发一组开关组；

表中12种切换状态只是简化表述，为方便以后说明，表中还进一步将其简化为6种切换代号，例如12即代表在0-60电角度区间K1、K2与K4、K5按状态码不断交替导通的工作状态，其正转切换号顺序为，12—23—34—45—56—61—，不断正转循环，其中“—”代表切换；

显然，位置传感器放置位置不同，正反取向不同，其形成的角度位置码也是不同的，但是其根据不同转子位置区间、转向、开通相应开关组的规则是相同的，相同原理均在本专利保护范围；

当转子每转到360电角度时，其相关波形、代码、与开关开通关系相当于又从0电角度重复正转循环。

表2

在本发明实施例中，表2为反转代码及开关管切换表，结合图2、图4a，在不同位置区间、及同步脉冲状态，同理可得12种反转状态码；

对应反转位置区间状态码，其切换号顺序为，61—56—45—34—23—12—，不断反转循环，便可得到所需的三相电机反转端电压波形，其中“—”代表切换；

在不同位置区间，电源同步脉冲变化时，同桥臂开关组不断切换导通，以及位置传感器信号频率在低频及高频时，其切换规律与前述相同，在此不再赘述；

显然，位置传感器放置位置不同、方向不同，其形成的角度位置码也是不同的，但是其根据不同转子位置区间开通相应开关组的规则是相同的，故其原理均在本专利保护范围；

当转子每转到-360电角度时，其相关波形、代码、与开关管开通关系相当于又从0电角度重复反转循环。

可以理解，当传感器及同步脉冲信号排序不同，其状态码也不同，双向开关编号顺序不同，其所需切换的开关号也不同，但其根据电机转子位置码及转动方向确定触发相应开关交替导通及顺序切换的逻辑推导算法是不变的，用此推导算法还可导出3开关同时导通六步循环切换方式，2开关同时导通与3开关同时导通穿插进行的十二步循环切换方式控制逻辑，相同原理均属本专利保护范围。

同理，参见图4b，可导出三开关同时导通，6步正/反转代码及开关管切换表，在此不再赘述。

同理，参见图4c，可导出二开关/三开关交替同时导通，12步正/反转代码及开关管切换表，在此不再赘述。

图3所示无传感器的变频控制电路，仅以3相变频信号发生器代替了3相位置传感器产生3相变频信号，其它电路原理与前相同，在此不再赘述。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种基于上述电路的驱动控制方法，当触发信号控制所述半控型双向电子开关两个同时导通，触发信号的循环顺序为六步：

当电源在正半波时，2开关同时导通且循环导通方式如下：

K1、K2导通，电机电流由U流向W；

K2、K3导通，电机电流由V流向W；

K3、K4导通，电机电流由V流向U；

K4、G5导通，电机电流由W流向U；

K5、K6导通，电机电流由W流向V；

K6、K1导通，电机电流由U流向V。

当电源在负半波时，2开关同时导通且循环导通方式如下：

K4、K5导通，电机电流仍由U流向W；

K5、K6导通，电机电流由V流向W；

K6、K1导通，电机电流由V流向U；

K1、K2导通，电机电流由W流向U；

K2、K3导通，电机电流由W流向V；

K3、K4导通，电机电流由U流向V。

按电流方向相同、电源正半波与负半波导通方式交替导通(例如K1、K2与K4、K5交替导通，K2、K3与的K5、K6交替导通)，则不论电源电压为正还是为负，电路均可获得所需绕组及指定电流导通方向的开关切换方式，为简便计，其电源正/负时双向开关交替导通及循环切换模式简化为：12—23—34—45—56—61—。

当触发信号控制所述半控型双向电子开关三个同时导通，触发信号的循环顺序也为六步：

当电源在正半波时，3开关同时导通且循环导通方式如下：

K1、K2、K3导通，电机电流由U、V流向W；

K2、K3、K4导通，电机电流由V流向U、W；

K3、K4、K5导通，电机电流由V、W流向U；

K4、G5、K6导通，电机电流由W流向U、V；

K5、K6、K1导通，电机电流由W、U流向V；

K6、K1、K2导通，电机电流由U流向V、W。

当电源在负半波时，3开关同时导通且循环导通方式如下：

K4、K5、K6导通，电机电流仍由U、V流向W；

K5、K6、K1导通，电机电流由V流向U、W；

K6、K1、K2导通，电机电流由V、W流向U；

K1、K2、K3导通，电机电流由W流向U、V；

K2、K3、K4导通，电机电流由U、W流向V；

K3、K4、K5导通，电机电流由U流向V、W。

按电流方向相同、电源正半波与负半波导通方式交替导通(例如K1、K2、K3与K4、K5、K6交替导通，K2、K3、K4与的K5、K6、K1交替导通)，则不论电源电压为正还是为负，电路均可获得所需绕组及指定电流导通方向的开关切换方式，为简便计，其电源正/负时双向开关交替导通及循环切换模式简化为：123—234—345—456—561—612—。

采用上述循环切换导通方式，则可形成六步三相绕组电流的正向旋转循环导通及正向旋转的电机磁场，进而驱动电机正向旋转。

结合图4c，若采用2开关同时导通与3开关同时导通结合的方式，其电源正/负时双向开关交替导通及循环切换模式可简化为：12—123—23—234—34—345—45—456—56—561—61—612—，十二步循环切换导通方式，则可形成十二步三相绕组电流的正向旋转循环导通及正向旋转的电机磁场，进而驱动电机正向旋转。

当然，如果将上述开关切换代号反向循环切换，如(61—56—45—34—23—12—)、或(612—561—456—345—234—123—)、或(612—61—561—56—456—45—345—34—234—23—123—12—)，则可形成3相绕组电流的反向旋转循环导通，进而形成反向旋转的电枢磁场，驱动电机反向旋转。

变频控制电路发出G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7触发信号，分别触发K1-K7双向电子开关导通、关闭，即可驱动3相同步电机、3相BLDC电机、3相异步电机正向、或反向旋转。

图1中，K1～K6需采用隔离驱动电路(如光电、变压器、或隔离电源)，K7采用共地驱动电路。

电路设有电压保护电路及电流检测电路，对过压、欠压、过流，控制电路会停止触发、关机保护；电流检测信号与给定电流信号比较(电流检测信号小于给定电流信号则开K7，电流检测信号大于给定电流信号则关K7)产生PWM脉宽调制信号，以调节实际电机电流近似给定电流。

本发明实施例触控信号控制各双向可控硅在单相固定频率交流电源下进行双向导通，并通过双向可控硅在选择性导通过程中将单相固定频率交流电源变为三相变频交流电及可变速度的电机旋转磁场，从而实现电机的启动及调速运行，并且本发明结构简单可靠，成本低，拓展了三相永磁电机的使用范围。

可以理解，本电路也适用于三相异步电动机的调速。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电机启动及调速控制电路，连接于单相固定频率交流电源与三相电机之间，其特征在于，所述电路包括：

变频控制单元，用于生成触发信号，所述变频控制单元的第一电源端、第二电源端分别与单相固定频率交流电的两端连接，所述变频控制单元的三个输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；

双向开关单元，用于根据所述触发信号控制双向选通，从而将单相工频交流电源转变为三相可变频率交流电，并形成可变转速的电机旋转磁场，控制电机的启动及调速运行，所述双向开关单元的第一输入端与所述变频控制单元的第一电源端连接，所述双向开关单元的多个触发控制端与所述变频控制单元的多个触发输出端对应连接，所述双向开关单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端对应与电机的U端、V端、W端连接；

保护单元，用于检测电机电流，并通过脉宽调制斩波控制电机电流，所述保护单元的第一端与所述双向开关单元的第二输入端连接，所述保护单元的第二端与所述变频控制单元的第二电源端连接，所述保护单元的检测输出端与所述变频控制单元的反馈端连接，所述保护单元的脉宽控制端与所述变频控制单元的脉宽触发端连接。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述双向开关单元为三相全桥结构，包括六个半控型双向电子开关，分别为：第一双向开关、第二双向开关、第三双向开关、第四双向开关、第五双向开关和第六双向开关；

所述第一双向开关、所述第三双向开关、所述第五双向开关的第一阳极同时为所述双向开关单元的第一输入端，所述第一双向开关、所述第三双向开关、所述第五双向开关的第二阳极分别为所述双向开关单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端，所述第一双向开关、所述第三双向开关、所述第五双向开关的门极分别为所述双向开关单元的第一、第三、第五触发控制端；

所述第四双向开关、所述第六双向开关、所述第二双向开关的第二阳极同时为所述双向开关单元的第二输入端，所述第四双向开关、所述第六双向开关、所述第二双向开关的第一阳极分别为所述双向开关单元的第一输出端、第二输出端、第三输出端，所述第四双向开关、所述第六双向开关、所述第二双向开关的门极分别为所述双向开关单元的第四、第六、第二触发控制端。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述变频控制单元包括：

一个或多个位置传感器，用于生成多个转子磁极的位置信号；

译码器，用于根据所述转子磁极的位置信号和单相电源同步脉冲信号生成双向开关切换状态码；

逻辑控制模块，用于根据所述双向开关切换状态码生成控制各半控型双向电子开关通断的逻辑控制信号；

互锁隔离驱动模块，用于根据所述逻辑控制信号生成触发信号；

脉宽调制模块，用于生成脉宽调制信号；

所述位置传感器及同步脉冲的输出端与所述译码器的输入端连接，所述译码器的输出端与所述逻辑控制模块的输入端连接，所述逻辑控制模块的输出端与所述互锁隔离驱动模块的输入端连接，互锁隔离驱动模块的输出端为所述变频控制单元的触发控制端，所述脉宽调制模块的输出端与所述互锁隔离驱动模块的一输入端连接。

4.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述变频控制单元包括：

变频信号发生器，用于生成三相变频方波信号；

译码器，用于根据所述变频信号和单相电源同步脉冲信号生成双向开关切换状态码；

逻辑控制模块，用于根据所述双向开关切换状态码生成控制各半控型双向电子开关通断的逻辑控制信号；

互锁隔离驱动模块，用于根据所述逻辑控制信号生成触发信号；

脉宽调制模块，用于生成脉宽调制信号；

所述变频信号发生器的三相方波信号输出端及同步脉冲输出端与所述译码器的输入端连接，所述译码器的输出端与所述逻辑控制模块的输入端连接，所述逻辑控制模块的输出端与所述互锁隔离驱动模块的输入端连接，互锁隔离驱动模块的输出端为所述变频控制单元的触发控制端，所述脉宽调制模块的输出端与所述互锁隔离驱动模块的一输入端连接。

5.如权利要求3或4所述的电路，其特征在于，所述逻辑控制模块包括多个或门，其中多个或门的输入端为所述逻辑控制模块的多个输入端，多个或门的输出端为所述逻辑控制模块的多个输出端。

6.如权利要求3或4所述的电路，其特征在于，所述单相电源同步脉冲信号通过对单相固定频率交流电源进行降压整流、整形生成。

7.如权利要求3或4所述的电路，其特征在于，所述脉宽调制信号通过电机的检测电流、检测电压与预设电流比较生成。

8.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电路还包括一开关K0，所述变频控制单元的第一电源端通过所述开关K0与单相固定频率交流电源连接。

9.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述保护单元包括：

电流检测模块、双向全控开关K7；

所述双向全控开关K7的一导通端为所述保护单元的第一端，所述双向全控开关K7的另一导通端与所述电流检测模块的输入端连接，所述电流检测模块的检测输出端为所述保护模块的检测输出端，所述电流检测模块的接地端为所述保护单元的第二端，所述双向全控开关K7的控制端为所述保护模块的脉宽控制端。

10.一种如权利要求2-9任一项所述的电路的驱动控制方法，其特征在于，所述触发信号控制所述半控型双向电子开关两开关同时导通，所述触发信号的正转循环切换顺序为六步：

12/45交替导通—23/56交替导通—34/61交替导通—45/12交替导通—56/23交替导通—61/34交替导通—；

所述触发信号的反转循环切换顺序与正转循环切换顺序相反。

11.一种如权利要求2-9任一项所述的电路的驱动控制方法，其特征在于，所述触发信号控制所述半控型双向电子开关三开关同时导通，所述触发信号的正转循环切换顺序为六步：

123/456交替导通—234/561交替导通—345/612交替导通—456/123交替导通—561/234交替导通—612/345交替导通—；

所述触发信号的反转循环切换顺序与正转循环切换顺序相反。

12.一种如权利要求2-9任一项所述的电路的驱动控制方法，其特征在于，所述触发信号控制所述半控型双向电子开关为两开关同时导通与三开关同时导通穿插进行，所述触发信号的正转循环切换顺序为十二步：

12/45交替导通—123/456交替导通—23/56交替导通—234/561交替导通—34/61交替导通—345/612交替导通—45/12交替导通—456/123交替导通—56/23交替导通—561/234交替导通—61/34交替导通—612/345交替导通—；

所述触发信号的反转循环切换顺序与正转循环切换顺序相反。