偶数相开关磁阻电机倍压整流电容裂相式电路制造技术

本发明专利技术公开了适用于偶数相的开关磁阻电机倍压整流电容裂相式主电路，包含由交流电源和倍压整流电路、2个串联滤波电容组成整流电路，通过N个不对称半桥电路与开关磁阻电机的2N相绕组组成；偶数相绕组的中点与串联滤波电容中点相连。本发明专利技术相对于开关磁阻电机传统的不对称半桥电路方案，其功率开关器件数减少一半，大大降低功率器件的用量；本发明专利技术相对于传统的偶数相开关磁阻电机电容裂相型主电路方案，由于增加了倍压整流结构和稳定电容中点电位，解决了传统电容裂相型主电路的固有的中点电位漂移问题。本发明专利技术具有结构简单、成本低、控制灵活、可靠性高、维护方便等优点。维护方便等优点。维护方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
偶数相开关磁阻电机倍压整流电容裂相式电路


[0001]本专利技术涉及一种电机的功率变换电路，具体涉及一种偶数相开关磁阻电机倍压整流电容裂相式电路，属于开关磁阻电机


技术介绍

[0002]开关磁阻电机作为一种特种电机，具有结构坚固简单，成本低廉，转子上无绕组、无永磁体、无电刷，相间自然解耦，某一相出现故障，不影响其他相的正常运行，容错性好，具有广泛的应用场合。开关磁阻电机系统是一种机电一体化装置，它由开关磁阻电机、功率变换器及控制器组成，开关磁阻电机、功率变换器和控制策略方法之间的联系是密切的。虽然开关磁阻电机本身成本较低，但目前开关磁阻电机系统的成本还是较高，这阻碍了开关磁阻电机的产业化，因此一种适用于开关磁阻电机的少功率器件的主电路更能降低开关磁阻电机系统的成本。
[0003]到目前为止，三相开关磁阻电机仍然占据着开关磁阻电机的主要应用份额，然而三相开关磁阻电机驱动系统存在转矩脉动大，起动转矩地等难以克服的问题。增加开关磁阻电机相数可以解决这些问题，但是过多的相数又会带来功率器件增多，电机绕组出现增多，控制复杂、设计成本增加等问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了偶数相开关磁阻电机倍压整流电容裂相式电路，为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：一种偶数相开关磁阻电机倍压整流电容裂相式电路，其特征在于，包括全波倍压整流电路、N个奇数桥臂、N个偶数桥臂和2N组开关磁阻电机绕组；其中，全波倍压整流电路包含一个交流电源、第一二极管、第二二极管、第一滤波电容和第二滤波电容，第一滤波电容的负极连接第二滤波电容的正极，第二滤波电容的负极接入第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接第一滤波电容正极，交流电源的正极接入两个二极管的公共端，交流电源的负极接入两个滤波电容的公共端后接地；每个桥臂包含一个开关管和一个二极管，奇数桥臂中开关管的漏极与第一电容的正极连接，开关管的源极与同一桥臂上的二极管的阴极连接，该二极管的阳极与第二电容的阴极连接；偶数桥臂中开关管的源极与第二电容的负极连接，开关管的漏极与二极管的阳极连接，二极管的阴极与第一电容的正极连接；每组开关磁阻电机绕组包含依次连接的奇数相绕组和偶数相绕组，每组开关磁阻电机绕组中奇数相绕组与对应的奇数桥臂二极管阴极连接，每个偶数相绕组与对应的偶数桥臂二极管阳极连接，每组奇数相绕组和偶数相绕组的公共端依次连接后接地。
[0005]优选地，N为大于1的整数。
[0006]优选地，所述开关管为功率场效应晶体管。
[0007]优选地，，同组绕组中奇数相绕组和偶数相绕组在相位上相差180
°
/N电角度。
[0008]优选地，所述二极管为功率二极管。
[0009]优选地。一种偶数相开关磁阻电机倍压整流电容裂相式电路，其特征在于，将权利要求1中所述的开关管替换为三极管，开关管的源极对应三极管的发射极，开关管的漏极对应三极管的集电极优选地，所述三极管为绝缘栅双极型晶体管。
[0010]采用上述技术方案带来的有益效果：结合实例1）有效的减少功率器件的使用数量，减小开关磁阻电机驱动系统中功率器件的成本和体积。
[0011]2）2N相开关磁阻电机绕组出线仅为（2N+1），相比于传统不对称半桥功率电路减少了接近一半的出线，简化了系统的复杂程度，更利于产业化设计。
[0012]3）各相控制无互相干扰，单个模块损坏时维修时仅需要更换驱动模块即可，增加了电机系统的容错性和可维护性。
附图说明
[0013]图1是偶数相开关磁阻电机倍压整流电容裂相式主电路示意图。
[0014]图2是不对称半桥电路与绕组连接示意图。
[0015]图3是应用功率主电路拓扑的开关磁阻电机系统示意图。
[0016]图4是两相4/2开关磁阻电机应用实例。
[0017]图5是四相8/6开关磁阻电机应用实例。
具体实施方式
[0018]以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0019]如附图1所示，偶数相开关磁阻电机的倍压整流电容裂相主电路，包括相数为2N的偶数相开关磁阻电机绕组（N为大于等于1的整数）、N个不对称半桥电路、全波倍压整流电路和交流电源。
[0020]所述相数为2N的偶数相开关磁阻电机绕组被划分为N个分组，每个分组中包含两相绕组，同一分组中的两相控制上相差180
°
/N的电角度。每个分组中的两相绕组的正负极相连，得到一个公共端出线、正极出线和负极出线。取正负极出线引出分别与不对称半桥不同桥臂连接，中点处与其他所有绕组的中点处连接后引出与全波倍压整流中点连接。
[0021]在某一相绕组通电期间，C1、C2的工作情况不一致。在单四拍运行时，以L
A
通电为例：S
A
导通后，C1经S
A
给A相绕组放电，U
c1
下降，与传统分裂式直流电源的功率变换器相比，此时电源不会经S
A
给C2充电。电容C1和C2之间的电压差降低，并且采用倍压整流将中点电压衔位在交流电压0点位处，既解决了中点电压漂移的问题，也降低了电容电压差。
[0022]如附图2所示，单个不对称半桥电路用于同一分组中的两相绕组驱动，每个桥臂由开关管与功率二极管串联组成，其中开关管可以选取功率场效应晶体管（MOSFET）或绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。桥臂1由开关管S
plus
和功率二极管D
plus
构成；其中S
plus
的漏极连接电源正极，S
plus
的源极与接线柱L
plus
连接；D
plus
的阳极与电源负极连接，D
plus
的阴极连接接线柱L
plus
和S
plus
的源极。桥臂2由开关管S
minus
和功率二极管D
minus
构成；其中S
minus
的漏极连接电
源负极，S
minus
的源极与接线柱L
minus
连接；D
minus
的阳极与电源正极连接，D
minus
的阴极连接接线柱L
minus
和S
minus
的源极。将S
plus
的驱动信号称为Drive
plus
，S
minus
的驱动信号称为Driver
minus
；其中Drive
plus
和Drive
minus
在相位上相差180
°
/N；通过以上技术方案，将2N相开关磁阻电机的功率电路分为N个不对称半桥电路，每个不对称半桥电路独立地驱动两相相邻绕组，相比与现有技术，本专利技术既保留了开关磁阻电机系统结构简单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偶数相开关磁阻电机倍压整流电容裂相式电路，其特征在于，包括全波倍压整流电路、N个奇数桥臂、N个偶数桥臂和2N组开关磁阻电机绕组，N为大于1的整数；其中，全波倍压整流电路包含一个交流电源、第一二极管、第二二极管、第一滤波电容和第二滤波电容，第一滤波电容的负极连接第二滤波电容的正极，第二滤波电容的负极接入第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接第一滤波电容正极，交流电源的正极接入两个二极管的公共端，交流电源的负极接入两个滤波电容的公共端后接地；每个桥臂包含一个开关管和一个二极管，奇数桥臂中开关管的漏极与第一电容的正极连接，开关管的源极与同一桥臂上的二极管的阴极连接，该二极管的阳极与第二电容的阴极连接；偶数桥臂中开关管的源极与第二电容的负极连接，开关管的漏极与二极管的阳极连接，二极管的阴极与第一电容的正极连接；每组开关磁阻电机绕组包含依次连接的奇数相绕组和偶数相绕组，每组开关磁阻电...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱宇杰，朱雨微，刘闯，朱学忠，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：