一种功率变换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种功率变换装置，包括设置在每个电机绕组处的不对称半桥，其中两个作为升压整流电路的不对称半桥电路中，将半桥电路中的下部的二极管替换为晶闸管，即包括两个电力电子开关器件（IGBT或MOSFET等等）、一个二极管和一个可控晶闸管和一相电机绕组组成，另外一个作为升降压充电电路的不对称半桥由两个电力电子开关器件、两个二极管、一相电机绕组和一个接触器组成，而且接触器位于上部的电力电子开关器件的集电极和上部二极管的阴极之间。该装置通过硬件拓扑和软件算法提供转子静止充电的补偿方法，实现充电模式转子的静止充电，且实现了器件的分时复用，大大减低了元件的成本和电路板布线的复杂性，使得其硬件结构更紧凑。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种功率变换装置
本技术涉及一种供电和充电的功率变换装置，具体地说是一种集成了开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置。
技术介绍
开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。现有技术中开关磁阻电机的驱动电路，主要包括直流电源、直流电容、N相电机绕组、上部的开关器件、下部的开关器件，上部的续流二极管以及下部的续流二极管。上述的直流电容主要作用是给整流电路或电池提供缓冲，稳定直流母线电压。N相电机绕组通过开关器件和续流二极管并联到直流母线上。上述的上部的开关器件和下部的续流二极管连接到相电机绕组一端，上述的下部开关器件和下部的续流二极管连接到相电机绕组的另一端。上述的开关磁阻电机驱动电路广泛应用在家庭、工业和车辆上。传统地，基于开关磁阻电机的移动式电机系统装备有向直流变换器传递DC电流的蓄电池，该直流变换器将该DC电流变换为所需的电流使得可以对开关磁阻电机供电，该电动发动机确保该系统的运行。为确保这些蓄电池的再充电，需要在电路中装备包括AC/DC转换器的充电设备使得可以整流来自电网的AC电力以充电这些电池。此外，该设备也要利用DC-DC转换器，用于将输出的电压电平适配于这些电池的电压电平。由于这些充电设备需要电源控制器和充电相关的电子元器件，还需要散热相关的散热器，导致该设备结构复杂且成本较高。如中国专利文献CN201956913U中，公开了一种集成开关磁阻电机驱动和充电变换装置，包括储能模块和与所述储能模块串联的驱动模块，还包括整流模块和控制模块，控制模块分别与所述储能模块、驱动模块和整流模块连接，并根据预设程序控制整流模块的工作，根据不同电压制式来控制输出电压，实现在放电时对设备进行对外供电，在不对外供电时对储能装置进行充电。该方案中的优点是每相电机绕组的驱动都可以构建一个独立充电器。因此这个方案的充电总功率是多相电机绕组充电功率的总和。但是它的电机绕组和非对称半桥驱动电路只充当充电器电路中的升压电路部分。所以要完成充电器的功能时，该方案需要在原有的开关磁阻电机变换器增加一些器件，这些器件包括将整流桥，二极管和开关器件等器件，不仅使得电路的机构更加复杂，而且增加了系统的成本。
技术实现思路
为此，本技术所要解决的技术问题在于现有技术中的开关磁阻电机的驱动和充电变换装置，充电时需要增加其他器件，结构复杂，成本高，从而提出一种无需增加另外整流器件和开关器件通过复用实现的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置。为解决上述技术问题，本技术的提供一种集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置。包括至少三相电机绕组，在每相电机绕组处形成一个不对称半桥电路，两个所述不对称半桥电路与交流电网连接作为升压整流电路，至少另外一个不对称半桥电路为升降压充电电路；所述不对称半桥电路分别并联设置在储能模块的两端，稳压电容与所述不对称半桥电路并联，在储能模块的两端并联设置有充电电容，在所述升降压充电电路中设置有开关部件，所述稳压电容和充电电容分别位于所述开关部件的两端；所述升压整流电路中的不对称半桥电路分别包括:一相电机绕组，所述电机绕组的一端与第一电力电子开关器件的第一电极和可控开关部件的第一连接端连接，另一端与第二电力电子开关器件第二电极和二极管的阳极连接，且第一电力电子开关器件的第二电极与二极管的阴极连接，第二电力电子开关器件的第二电极与可控开关部件的第二连接端连接。所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，驱动模式下，交流电网通过电网接口断开且开关部件闭合；充电模式下，交流电网通过电网接口连接且开关部件断开。所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述开关部件为接触器开关或双向导通电力电子模块；所述可控开关部件为晶闸管，所述可控开关部件的第一连接端为晶闸管的阴极，所述可控开关部件的第二连接端为晶闸管的阳极；或者，所述可控开关部件为一个二极管和一个可控开关的组合，所述可控开关的一端连接所述二极管的阴极，所述可控开关的另一端为所述可控开关部件的第一连接端，所述二极管的阳极为所述可控开关部件的第二连接端。所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，交流电网的两根输出线分别与两个不对称半桥电路的第一电力电子开关器件的第一电极连接。所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述升降压充电电路的不对称半桥电路包括:—相电机绕组,所述电机绕组的一端与第一电力电子开关器件的第一电极和第一二极管的阴极连接，另一端与第二电力电子开关器件第二电极和第二二极管的阳极连接，且第一电力电子开关器件的第二电极与第二二极管的阴极连接，第二电力电子开关器件的第二电极与第一二极管的阳极连接。所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，在升降压充电电路的不对称半桥电路中，在其第一电力电子开关器件的第二电极与二极管的阴极之间设置有开关部件。所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述电力电子开关器件并联设置有二极管；所述电力电子开关器件为IGBT，所述第一电极为发射极，所述第二电极为集电极；或所述电力电子开关器件为M0SFET，所述第一电极为源极，所述第二电极为漏极。所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，其包括三相电机绕组、四相电机绕组及四相以上的电极绕组。所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述电机绕组为三相，包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，所述接触器开关设置在C相绕所在的不对称半桥电路中，所述电网接口的一端连接交流电网，另一端分别与A相电机绕组的所在的不对称半桥电路的晶闸管的阴极连接、B相电机绕组所在的不对称半桥电路的晶闸管的阴极分别连接。所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述每个不对称半桥电路的第一电力电子开关器件、第二电力电子开关器件以及晶闸管与控制器和驱动板连接。本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，(I)本技术所述的功率变换装置，包括设置在每个电机绕组处的H型的不对称半桥，其中两个作为升压整流电路的不对称半桥电路中，将半桥电路中的下部的二极管替换为可控开关部件，如晶闸管或者可控开关与二极管的组合，即包括两个电力电子开关器件(IGBT或MOSFET等等)、一个二极管和一个可控开关部件和一相电机绕组组成，另外一个作为升降压充电电路的不对称半桥由两个电力电子开关器件、两个二极管、一相电机绕组和一个接触器组成，而且接触器位于上部的电力电子开关器件的集电极和上部二极管的阴极之间。由于可控开关部件(如晶闸管)的关闭状态使得跟电网连接的两相绕组的电流幅值一致，但电流方向相反，该装置充电期间的转子的振动补偿方法提供条件。根据电机的特性，本装置可以通过硬件拓扑和软件算法提供转子静止充电的补偿方法，实现充电模式转子的静止充电。本技术装置同时集成了电机驱动和新型无桥PFC电池充电的功率变换功能，不仅可以节省装置的空间，而且实现了器件的分时复用，大大减低了元件的成本和电路板布线的复杂性，使得其硬件结构更紧凑。通过上述方案则实现了电机驱动和电池充电的双重功能分时复用，有效的避免了现有技术中需要增加额外的器件、结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率变换装置，包括至少三相电机绕组，在每相电机绕组处形成一个不对称半桥电路，其特征在于：两个所述不对称半桥电路与交流电网连接作为升压整流电路，至少另外一个不对称半桥电路为升降压充电电路；所述不对称半桥电路分别并联设置在储能模块的两端，稳压电容与所述不对称半桥电路并联，在储能模块的两端并联设置有充电电容，在所述升降压充电电路中设置有开关部件，所述稳压电容和充电电容分别位于所述开关部件的两端；所述升压整流电路中的不对称半桥电路分别包括：一相电机绕组，所述电机绕组的一端与第一电力电子开关器件的第一电极和可控开关部件的第一连接端连接，另一端与第二电力电子开关器件第二电极和二极管的阳极连接，且第一电力电子开关器件的第二电极与二极管的阴极连接，第二电力电子开关器件的第二电极与可控开关部件的第二连接端连接。

【技术特征摘要】
1.一种功率变换装置，包括至少三相电机绕组，在每相电机绕组处形成一个不对称半桥电路，其特征在于:两个所述不对称半桥电路与交流电网连接作为升压整流电路，至少另外一个不对称半桥电路为升降压充电电路；所述不对称半桥电路分别并联设置在储能模块的两端，稳压电容与所述不对称半桥电路并联，在储能模块的两端并联设置有充电电容，在所述升降压充电电路中设置有开关部件，所述稳压电容和充电电容分别位于所述开关部件的两端；所述升压整流电路中的不对称半桥电路分别包括:一相电机绕组，所述电机绕组的一端与第一电力电子开关器件的第一电极和可控开关部件的第一连接端连接，另一端与第二电力电子开关器件第二电极和二极管的阳极连接，且第一电力电子开关器件的第二电极与二极管的阴极连接，第二电力电子开关器件的第二电极与可控开关部件的第二连接端连接。2.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于:驱动模式下，交流电网通过电网接口断开且开关部件闭合；充电模式下，交流电网通过电网接口连接且开关部件断开。3.根据权利要求1或2所述的功率变换装置，所述开关部件为接触器开关或双向导通电力电子模块； 所述可控开关部件为晶闸管，所述可控开关部件的第一连接端为所述晶闸管的阴极，所述可控开关部件的第二连接端为所述晶闸管的阳极； 或者，所述可控开关部件为一个二极管和一个可控开关的组合，所述可控开关的一端连接所述二极管的阴极，所述可控开关的另一端为所述可控开关部件的第一连接端，所述二极管的阳极为所述可控开关部件的第二连接端。4.根据权利要求3所述的功率变换装置，其特征在于:交流电网的两根输出线分别与两...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁嘉宁，徐国卿，蹇林旎，李卫民，常明，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44