开关磁阻电机多级串联型大功率变换器制造技术

一种开关磁阻电机多级串联型大功率变换器，主要由多级串联型大功率变换器组成，采用若干个低压功率变换单元串联，实现直接中、高压输出。这样对于每个功率单元来说，不必承受高压就可以应用于高压大功率传动场合。可以减少功率器件的开关次数，降低器件的损耗，提高系统的效率。与传统功率变换器相比，使用该实用新型专利技术可以将开关磁阻电机应用于大功率传动场合。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及开关磁阻电机的功率变换器，特别是一种开关磁阻电机多级串 鹏大功率变换器。
技术介绍
开关磁阻电机驱动系统mMJ己八十年代出现的一种调速系统，它由开关磁阻 电机、功率变换器、控制器和皿检测器组成。功率变换器是驱动开关磁阻电机的 电路装置，为其提供电能。在开关磁阻电机发展的几十年中，功率变换器的研究一 直是热点和难点，它对整个系统的性倉鶴关键的作用，但是由于功率变换器本身容量的限制，对于一些大功率应用场合，传统的功率变换激歡隹满縣统的要求。传统的开关磁阻电机的功率变换器由于功報件本身容量柳蹄IJ，使期歐隹在大功率场合(500kW以上)得以应用。而且电平均数较少，造成功率器件开关次数多，器件的损耗大，故障率高，系统效率低，可辯號差，满足不了妒实际的要求。
技术实现思路
本技术的目的是根据已有技术中的不足之处，一种结构简单，器件的 损耗小，系统效率高的开关磁阻电机多级串M大功率变换器。本技术的多级串联型大功率变换器的拓扑结构，由电网电压经过隔离变压器的二次侧接到三相输入，糊输出结构的功 元电源输入侧向磁阻电机供电， 其功,元有2-10个完全相同的功,且成，相邻的功W"元输出端串联起来， 会MSM職结构，功轉元分别由输入移相舰器的一组二次侧隔离的缀且 供电。大功率开关磁阻电机功率变换器拓扑结构，使开关磁阻电miSffl于大功率 合成为现实。本技术提出了一种开关磁阻电机多级串鹏大功率变换器的拓扑结构。该 拓扑结构可以减少功率器件的开关 Mt斷0^件的损耗，进一步提高系统的效率。 与传统功率变换器相比，使用该技术可以将开关磁阻电te用于大功率传动场 合。本技术的直流电压输出不直接输出，而是通过若干单元的输出串联后叠加得到的，这样对于每个功率单元说，不必承受高压即可以采用低压的功率器件。 与传统的单直流电压输出型功率变换器相比，多级串联功率变换器的功率理论上将提高到n倍。本技术与现有技斜目比的有益效果是1、 每一相由n个功率单元串联，在相同电机容量下，本技术器件的容量 只有传统变换器器件容量的1/n，减少系统成本。2、 提高电机的工作效率。采用本技术，可以减少器件的开关次数，斷氐 系统的损耗，提高系统的效率。3、 由于本技术的器件承受的电压为直流电压的1/n，所以在同等器件容量 的情况下，可以将开关磁阻甜鹏制系舰用至伏功對汤合。附图说明图i是本技术多级串联型多相大功率变换器主^m石扑结构。图2是本技术H桥功,元拓扑结构。图3是本技术典型斜目两单元H桥串联型功率变换器结构。图4是本技术典型斜目两单元H桥串联功率变换器工作状态图。具体实施方式以下结合附图中的 例对本技术作进一步的描述图1所示，本技术多级串联型多相大功率变换器主,拓扑结构由若干个 H桥单元串联组成。该H桥单元与传统功率变换器一相的功率器件类型和数量一致， 其拓扑结构参考图3。电网电压经过多重化的隔离变压器(移相变压器)二次侧给功率单元供电，功 率单元为三相输入，糊输出的结构。将相邻功率单元的输出端串联起来，型联接结构，实现功率变换器的中、高压直接输出，微中、高压电机。每个功率单元分别由输入移相顿器的一组二次侧缴且供电，顿器二次侧是隔离的，因此 功率单元之间是相互绝缘的。每相由n个功率单元串联而成，每个功率单元最大承受全部输出电流，但只提供l/n的相电压。本技术在开关磁阻电鹏制中的具鹏制过程，以一相两个H桥单元串联说明该电路石扑结构的工作原理。参考图4，假设输入直流电源均为Es,该电路拓 扑具有5种工作状态。状态2:主开关器件Sal， Sa2， Sa3， Sa4导通，绕组电流如图4(a)中ia所示， 此时电机绕组承受的电压为2Es。状态l:四个主开关器件只要导通任意三个，如图4(b)中^^且电流ia所示，Sal、 Sa2、 Sa3导通，此时绕组承受的电压为Es。状态0:两个H桥单元各导通一个主开关器件，如图4(c)中缀且电流ia所示， Sa2、 Sa4导通，此时绕组承受的电压为0。状态-1四个主开关器任意导通一个，如图4(d)中绕组电流ia所示，主开关 器件Sa2导通，此时绕组承受的电压－Es。1状态-2:四个主开关器件均关闭，通过二极管Dal、 Da2、 Da3、 Da4M:负载 电流，绕组电流如图4(e)中ia所示，此时绕组承受的电压为-2Es。利用，开关组合可以实现开关磁阻电机两单元串联的五电平运行，即2Es、 Es、 0、 -Es、 -2Es，配合电机的加减运行可以得到良好的动静态运行特性。依次 类推，当采用n个H桥单元串联时可以得到2n+l个电平，不仅可以提高开关磁阻 电机动静态运行特性，还可以自于高压大功率传动场合。权利要求1、一种开关磁阻电机多级串联型大功率变换器，由电网电压经过隔离变压器的二次侧接到三相输入，单相输出结构的功率单元电源输入侧向磁阻电机供电，其特征在于其功率单元有2-n个完全相同的功率单元组成，相邻的功率单元输出端串联起来，组成星型联接结构，每个功率单元分别由输入移相变压器的一组二次侧隔离的绕组供电。2、 根据权利要求1所述的开关磁阻电机多级串ra大功率变换器，，征在于-細i-io ^H氐压功率变换单元串联的方式实m:接中、高压输出。专利摘要一种开关磁阻电机多级串联型大功率变换器，主要由多级串联型大功率变换器组成，采用若干个低压功率变换单元串联，实现直接中、高压输出。这样对于每个功率单元来说，不必承受高压就可以应用于高压大功率传动场合。可以减少功率器件的开关次数，降低器件的损耗，提高系统的效率。与传统功率变换器相比，使用该技术可以将开关磁阻电机应用于大功率传动场合。文档编号H02M1/00GK201181922SQ20082003508公开日2009年1月14日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年4月11日专利技术者周文鸣, 方永丽, 蒯松岩, 谭国俊 申请人:中国矿业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关磁阻电机多级串联型大功率变换器，由电网电压经过隔离变压器的二次侧接到三相输入，单相输出结构的功率单元电源输入侧向磁阻电机供电，其特征在于：其功率单元有２－ｎ个完全相同的功率单元组成，相邻的功率单元输出端串联起来，组成星型联接结构，每个功率单元分别由输入移相变压器的一组二次侧隔离的绕组供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国俊，蒯松岩，周文鸣，方永丽，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]