一种开关磁阻电机功率变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种开关磁阻电机功率变换器及其控制方法，功率变换器包括供电电源，在供电电源两端并联四项开关支路，每项开关支路包括串联的两个MOS管，在相邻的两项开关支路中两个MOS管的中间节点之间串联开关磁阻电机一相绕组。本发明专利技术通过增加MOS管结构实现新型的开关磁阻电机功率变换器。

A Switched Reluctance Motor Power Converter and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种开关磁阻电机功率变换器及其控制方法
本专利技术属于功率变换器
，具体涉及一种开关磁阻电机功率变换器及其控制方法。
技术介绍
功率变换电路是开关磁阻电机控制系统中非常重要的一部分，其作用是将主控单元处理器输出的低压控制信号转换成相应的驱动电机运行所需的高压控制信号。功率变换电路有多重拓扑结构，最为常见的不对称半桥变换器，参见图1所示，且各相独立，互补影响，但所需原件数量较多，成本较高，适用于大功率或者相数较少的场合。但不对称半桥结构每一相都需要并联二个反向二极管，参见图1所示，反向二极管的主要作用是当前相关断时完成电机绕组能量的回馈，给电机绕组电流一个反向续流通道。但因反响二极管导通电压的存在，使得在电流在反向续流阶段损耗很大，降低了系统效率，能量不能较好的利用。同时结构复杂，当出现一个反向二极管损坏后，会出现炸管的现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种开关磁阻电机功率变换器及其控制方法，通过增加MOS管结构实现新型的开关磁阻电机功率变换器。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种开关磁阻电机功率变换器，其特征是，包括供电电源，在供电电源两端并联四项开关支路，每项开关支路包括串联的两个MOS管，在相邻的两项开关支路中两个MOS管的中间节点之间串联开关磁阻电机一相绕组。进一步的，供电电源为直流电源。进一步的，MOS管为NMOS管。进一步的，第一项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S1和NMOS管S5；第二项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S2和NMOS管S6；第三项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S3和NMOS管S7；第四项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S4和NMOS管S8，S1、S5中间节点和S2、S6中间节点之间串联A相绕组，S2、S6中间节点和S3、S7中间节点之间串联B相绕组，S3、S7中间节点和S4、S8中间节点之间串联C相绕组。相应的，本专利技术的一种开关磁阻电机功率变换器的控制方法，其特征是，所述开关磁阻电机功率变换器包括直流电源，在直流电源两端并联四项开关支路，每项开关支路包括串联的两个MOS管，第一项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S1和NMOS管S5；第二项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S2和NMOS管S6；第三项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S3和NMOS管S7；第四项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S4和NMOS管S8，S1、S5中间节点和S2、S6中间节点之间串联A相绕组，S2、S6中间节点和S3、S7中间节点之间串联B相绕组，S3、S7中间节点和S4、S8中间节点之间串联C相绕组；开关磁阻电机功率变换器的控制方法包括以下过程：1)A相绕组正向工作过程，正向工作时能量电机绕组储能，电流通道为iA，NMOS管S1和S6导通，电流路径为：电源正→S1→A相绕组→S6→电源负；2)A相换B相的工作过程，此时A相绕组电流回流能量回馈，B相绕组正向升流工作过程，B相绕组储能，B相绕电流通道为iB，NMOS管S2电流为iA-iB，换向过程中iA逐渐减小为零，iB逐渐增大；A相电流路径为：电源负→S5→A相绕组→S2→电源正；B相电流路径为：电源正→S2→B相绕组→S7→电源负；3)B相换C相工作过程如上；4)C相换A相的工作过程，此时C相绕组电流回流能量回流，A相绕组正向升流工作过程，C相绕电流通道为iC，A相绕电流通道为iA，换向过程中iC逐渐减小为零，iA逐渐增大。C相电流路径为：电源负→S7→C相绕组→S4→电源正；A相电流路径为：电源正→S1→A相绕组→S6→电源负；进一步的，还包括A相绕组斩波续流工作过程，A相绕组续流时电流通道为iA，NMOS管S5和S6导通，电流路径为：S5→A相绕组→S6→S5。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术的功率变换器实现在不并联反向二极管的情况下，通过增加MOS管结构实现新型的开关磁阻电机功率变换器。附图说明图1是传统半桥型功率变换器电路和驱动电路；图2是本专利技术的功率变换器电路拓扑结构；图3是开关磁阻电机A相工作时功率变换器状态及电流路径；图4是开关磁阻电机A相斩波续流工作时功率变换器状态及电流路径；图5是开关磁阻电机A换B相工作时功率变换器状态及电流路径；图6是开关磁阻电机C换A相时，功率变换器状态及电流路径。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术的一种开关磁阻电机功率变换器，包括供电电源，在供电电源两端并联四项开关支路，每项开关支路包括串联的两个MOS管，在相邻的两项开关支路中两个MOS管的中间节点之间串联开关磁阻电机一相绕组。具体的电路结构参见图2所示，采用四项全桥结构，开关磁阻电机三项绕组(绕组分别为A、B、C三相)分别串接在四项全桥功率变换器拓扑结构中。功率变换器采用直流(DC)供电形式，上端为电源正极，下端为电源负极，在直流电源两端并联四项开关支路，每项开关支路包括串联的两个NMOS管，结构共8个功率NMOS管，每个MOS管内部包含一个体二极管。为了方便简记，第一项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S1和NMOS管S5；第二项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S2和NMOS管S6；第三项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S3和NMOS管S7；第四项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S4和NMOS管S8。在一、二项开关支路中两个NMOS管的中间节点，即S1、S5中间节点和S2、S6中间节点之间串联A相绕组，在二、三项开关支路中两个NMOS管的中间节点，S2、S6中间节点和S3、S7中间节点之间串联B相绕组，在三、四项开关支路中两个NMOS管的中间节点，S3、S7中间节点和S4、S8中间节点之间串联C相绕组。本专利技术的开关磁阻电机功率变换器的控制方法包括以下过程：1)A相绕组正向工作过程，参见图3所示，正向工作时能量电机绕组储能，电流通道为iA，NMOS管S1和S6导通，电流路径为：电源正→S1→A相绕组→S6→电源负。2)为A相绕组斩波续流工作过程，参见图4所示，A相绕组续流时电流通道为iA，NMOS管S5和S6导通，电流路径为：S5→A相绕组→S6→S5。3)A相换B相的工作过程，参见图5所示，此时A相绕组电流回流能量回馈，B相绕组正向升流工作过程，B相绕组储能，B相绕电流通道为iB，NMOS管S2电流为iA-iB，换向过程中iA逐渐减小为零，iB逐渐增大。A相电流路径为：电源负→S5→A相绕组→S2→电源正。B相电流路径为：电源正→S2→B相绕组→S7→电源负。4)B相换C相工作过程如上。5)C相换A相的工作过程，参见图6所示，此时C相绕组电流回流能量回流，A相绕组正向升流工作过程,C相绕电流通道为iC，A相绕电流通道为iA，换向过程中iC逐渐减小为零，iA逐渐增大。C相电流路径为：电源负→S7→C相绕组→S4→电源正。A相电流路径为：电源正→S1→A相绕组→S6→电源负。本专利技术的功率变换器实现在不并联反向二极管的情况下，通过增加MOS管结构实现新型的开关磁阻电机功率变换器。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
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【技术保护点】
1.一种开关磁阻电机功率变换器，其特征是，包括供电电源，在供电电源两端并联四项开关支路，每项开关支路包括串联的两个MOS管，在相邻的两项开关支路中两个MOS管的中间节点之间串联开关磁阻电机一相绕组。

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机功率变换器，其特征是，包括供电电源，在供电电源两端并联四项开关支路，每项开关支路包括串联的两个MOS管，在相邻的两项开关支路中两个MOS管的中间节点之间串联开关磁阻电机一相绕组。2.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机功率变换器，其特征是，供电电源为直流电源。3.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机功率变换器，其特征是，MOS管为NMOS管。4.根据权利要求3所述的一种开关磁阻电机功率变换器，其特征是，第一项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S1和NMOS管S5；第二项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S2和NMOS管S6；第三项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S3和NMOS管S7；第四项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S4和NMOS管S8，S1、S5中间节点和S2、S6中间节点之间串联A相绕组，S2、S6中间节点和S3、S7中间节点之间串联B相绕组，S3、S7中间节点和S4、S8中间节点之间串联C相绕组。5.一种开关磁阻电机功率变换器的控制方法，其特征是，所述开关磁阻电机功率变换器包括直流电源，在直流电源两端并联四项开关支路，每项开关支路包括串联的两个MOS管，第一项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S1和NMOS管S5；第二项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S2和NMOS管S6；第三项开关支路中两个NMOS管为NMOS管S3和NMOS管S7；第四项开关支...

【专利技术属性】
技术研发人员：兴志，段向军，
申请(专利权)人：南京信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32