本申请属于航空电源系统设计技术领域，具体涉及一种基于三相全桥模块的开关磁阻电机控制器拓扑构型。该拓扑包括四个三相全桥模块，第一个三相全桥模块(1)与第三个三相全桥模块(3)的两相接口端并连在电压输入端(5)，第二个三相全桥模块(2)与第四个三相全桥模块(4)的两相接口端并连在发电电压输出端(6)；第一个三相全桥模块(1)与第二个三相全桥模块(2)的三相接口端通过第一三相绕组(7)连接，第三个三相全桥模块(3)与第四个三相全桥模块(4)的三相接口端通过第二三相绕组(8)连接；通过控制三相全桥模块内的部分IGBT单管模块负值电压对其进行关断，实现不对称半桥模块的拓扑。本申请布局结构简单，功重比高。功重比高。功重比高。
【技术实现步骤摘要】
一种基于三相全桥模块的开关磁阻电机控制器拓扑构型
[0001]本申请属于航空电源系统设计
，具体涉及一种基于三相全桥模块的开关磁阻电机控制器拓扑构型。
技术介绍
[0002]随着多电、全电飞机技术的不断发展，航空电源系统向着大容量、高功率密度、高可靠性以及高容错性的方向发展，开关磁阻起动发电系统作为航空高航空高压直流系统优选方案，具有结构简单、可靠性高、功率密度高、具有高速运行能力的特点。
[0003]受现阶段功率器件功率等级的限制，单三相不对称半桥功率拓扑无法满足大功率的需求。因此，开关磁阻大功率应用中主要以双三相不对称半桥功率拓扑为主，即采用两个单三相不对称半桥功率拓扑，在其起动电压输入和发电电压输出端并联，构成双三相不对称半桥功率拓扑。其拓扑如图1所示。图1中上半部分为三相不对称半桥功率拓扑，下半部分为另一三相不对称半桥功率拓扑，图8所示的即为三相不对称半桥拓扑结构，两者共同构成双三相不对称半桥功率拓扑，所谓“不对称”是指其内的有两类器件构成，第一类是二极管，如图2所示，第二类是二极管与开关管的组合，如图3所示，第一类与第二类相互错位，形成非对称结构。
[0004]如图1所示的双三相不对称半桥拓扑结构为目前开关磁阻起动发电功率变换常采用的拓扑结构，针对图1所示拓扑结构，目前市面上没有三相不对称半桥封装的功率IGBT模块，因此需要通过不同拓扑及封装的IGBT模块搭建该拓扑结构，常见的有以下三种方案：
[0005]方案1：采用分立器件的形式去搭建双三相不对称半桥拓扑结构，该种方案将双三相不对称半桥拓扑结构分解拆解为IGBT单管模块和二极管模块，分别如图3及图2所示，其中IGBT模块需要12个，二极管模块需要12个，这种方案最大化了模块的数量，严重增加了功率器件的体积和总量，同时模块之间的交联需要通过载流能力较大的汇流或叠层母排相连接，进一步增加了结构件的重量。
[0006]方案2：采用不对称半桥拓扑结构搭建双三相不对称半桥拓扑结构。该方案中，可以考虑采用不对称半桥IGBT模块搭建双三相不对称半桥拓扑结构，即采用如图4中的六个IGBT模块，以及采用如图5中的六个IGBT模块共同构建，由于目前市面上不对称桥IGBT模块应用场景比较局限，暂无大于600A模块能够满足功率要求，因此该方案无法使用于大功率应用场景。
[0007]方案3：采用半桥拓扑结构搭建双三相不对称半桥拓扑结构，市面上常见的该类半桥拓扑结构如图6所示，在实际使用时分别给T2、T3两个开关管负压强制关断，由此构成了IGBT加二极管的不对称半桥拓扑。
[0008]目前市面上如图6所示的半桥模块，该模块涉及的电压、电流等级更为广泛，能够满足更大功率的应用场景，如图7所示为采用12个半桥模块搭建双三相不对称半桥拓扑的具体实现方法。该方案涉及的模块仍然较多，占用了较大的安装空间。
技术实现思路
[0009]为了解决上述问题，本申请提供了一种大功率开关磁阻电机控制器功率变换拓扑构型及装置，结合航空应用中对起动发电机控制器的高功重比要求，提出了利用IGBT三相全桥模块搭建开关磁阻三相不对称半桥拓扑的架构。
[0010]本申请基于三相全桥模块的开关磁阻电机控制器拓扑构型，所述三相全桥模块包括六个IGBT单管模块，每个IGBT单管模块包括一个开关管及一个二极管，二极管的输入端与开关管的发射极连接，二极管的输出端与开关管的集电极连接，由三个IGBT单管模块并联形成第一组合，另外三个IGBT单管模块并联形成第二组合，第一组合内的开关管的集电极并联形成第一并联端，第二组合内的开关管的发射极并联形成第二并联端，第一并联端与第二并联端形成两相接口端，第一组合内的开关管的发射极分别与第二组合内的开关管的集电极相连，并在连接处形成三相接口端；其中：
[0011]所述开关磁阻电机控制器拓扑构型包括四个三相全桥模块，第一个三相全桥模块与第三个三相全桥模块的两相接口端并连在电压输入端，第二个三相全桥模块与第四个三相全桥模块的两相接口端并连在发电电压输出端；
[0012]第一个三相全桥模块与第二个三相全桥模块的三相接口端通过第一三相绕组连接，第三个三相全桥模块与第四个三相全桥模块的三相接口端通过第二三相绕组连接；
[0013]第一个三相全桥模块的第一并联端耦合到第二个三相全桥模块的第一并联端，第一个三相全桥模块的第二并联端耦合到第二个三相全桥模块的第二并联端，第三个三相全桥模块的第一并联端耦合到第四个三相全桥模块的第一并联端，第三个三相全桥模块的第二并联端耦合到第四个三相全桥模块的第二并联端；
[0014]其中，第一个三相全桥模块与第三个三相全桥模块内的第二组合内的三个IGBT单管模块的开关管基极通负值电压，第二个三相全桥模块与第四个三相全桥模块内的第一组合内的三个IGBT单管模块的开关管基极通负值电压。
[0015]优选的是，所述三相全桥模块的两相接口端在与电压输入端或所述发电电压输出端连接处均并联设置有电容。
[0016]优选的是，所述开关磁阻电机控制器拓扑构型被配置为具有励磁工作模式，在所述励磁工作模式下，依次控制第一个三相全桥模块的第一组合内的三个IGBT单管模块导通，对应的，同时控制第二个三相全桥模块的第二组合内的三个IGBT单管模块导通，第三个三相全桥模块的第一组合内的三个IGBT单管模块导通，第四个三相全桥模块的第二组合内的三个IGBT单管模块导通，其他IGBT单管模块断开。
[0017]优选的是，所述开关磁阻电机控制器拓扑构型被配置为具有续流工作模式，在所述续流工作模式下，依次控制第一个三相全桥模块的第一组合内的三个IGBT单管模块导通，对应的，同时控制第三个三相全桥模块的第一组合内的三个IGBT单管模块导通，其他IGBT单管模块断开。
[0018]优选的是，所述开关磁阻电机控制器拓扑构型被配置为具有退磁工作模式，在所述退磁工作模式下，依次控制第一个三相全桥模块的第二组合内的三个IGBT单管模块导通，对应的，同时控制第三个三相全桥模块的第二组合内的三个IGBT单管模块导通，其他IGBT单管模块断开。
[0019]优选的是，所述负值电压为
‑
15V。
[0020]本申请将三相全桥模块作为一个整体，体积更小、重量更轻、机箱结构件更易优化布局，提高了设备整体的功重比。采用三相全桥模块进行结构布局时，一定程度上减去了层叠母排以及汇流条的数量，很大程度上减小了结构件的重量，进一步提升了控制器的功重比。针对该拓扑的工作模式，无论是起动还是发电工作模式，同一时刻产生热量的芯片分别位于不同的模块且相距较远，有利于热量的及时散出，一定程度上提升了IGBT模块的可靠性。
附图说明
[0021]图1是现有的双三相不对称半桥功率拓扑结构示意图。
[0022]图2是二极管结构示意图。
[0023]图3是IGBT单管模块结构示意图。
[0024]图4是不对称半桥模块拓扑示意图。
[0025]图5是另一不对称半桥模块拓扑本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于三相全桥模块的开关磁阻电机控制器拓扑构型，所述三相全桥模块包括六个IGBT单管模块，每个IGBT单管模块包括一个开关管及一个二极管，二极管的输入端与开关管的发射极连接，二极管的输出端与开关管的集电极连接，由三个IGBT单管模块并联形成第一组合(11)，另外三个IGBT单管模块并联形成第二组合(12)，第一组合(11)内的开关管的集电极并联形成第一并联端，第二组合(12)内的开关管的发射极并联形成第二并联端，第一并联端与第二并联端形成两相接口端，第一组合(11)内的开关管的发射极分别与第二组合(12)内的开关管的集电极相连，并在连接处形成三相接口端；其特征在于：所述开关磁阻电机控制器拓扑构型包括四个三相全桥模块，第一个三相全桥模块(1)与第三个三相全桥模块(3)的两相接口端并连在电压输入端(5)，第二个三相全桥模块(2)与第四个三相全桥模块(4)的两相接口端并连在发电电压输出端(6)；第一个三相全桥模块(1)与第二个三相全桥模块(2)的三相接口端通过第一三相绕组(7)连接，第三个三相全桥模块(3)与第四个三相全桥模块(4)的三相接口端通过第二三相绕组(8)连接；第一个三相全桥模块(1)的第一并联端耦合到第二个三相全桥模块(2)的第一并联端，第一个三相全桥模块(1)的第二并联端耦合到第二个三相全桥模块(2)的第二并联端，第三个三相全桥模块(3)的第一并联端耦合到第四个三相全桥模块(4)的第一并联端，第三个三相全桥模块(3)的第二并联端耦合到第四个三相全桥模块(4)的第二并联端；其中，第一个三相全桥模块(1)与第三个三相全桥模块(3)内的第二组合(12)内的三个IGBT单管模块的开关管基极通负值电压，第二个三相全桥模块(2)与第四个三相全桥模块(4)内的第一组合(11)内的三个IGBT单管模块的开关管基极通负值...
【专利技术属性】
技术研发人员：滑军杰，李龙春，姜宇，
申请(专利权)人：陕西航空电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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