一种集成多种充电方式的开关磁阻电机电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种集成多种充电方式的开关磁阻电机电路及其控制方法，涉及电子驱动技术领域；包括非对称半桥电路、PFC整流电路、光伏充电电路；其中，非对称半桥电路用于实现磁阻电机驱动功能；单相PFC整流电路用于实现单相市电充电功能；光伏充电电路用于实现光伏充电功能，本发明专利技术的多端口转换驱动拓扑集成度很高，在不改变传统半桥电路的拓扑上增加一对互锁继电器和一个二极管就可以集成多种充电功能，与传统电机驱动相比新拓扑不影响电机驱动效率；本拓扑可以直接用于开关磁阻电机驱动拓扑，并且无需外加电路就可以实现市电高效充电，并且辅以光伏板，可以实现太阳能最大功率跟踪充电，节省控制器体积和成本，提高能源和经济效益。经济效益。经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种集成多种充电方式的开关磁阻电机电路及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电子驱动
，具体涉及一种集成多种充电方式的开关磁阻电机电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]开关磁阻电机由于其稳定，结构简单，可靠性高，调速范围广，其应用场合越来越广；传统开关磁阻电机驱动车辆运行时基本由电池供电，当电池电量耗尽处于馈电模式时，需要将电池取出，或外接转换器进行充电，这样不仅使用不方便，而且由于需要额外的电力转换设备，增加了使用成本；进一步的，转换器不能适配所有规格型号的电池，为了适配范围广，充电设备的成本需要进一步提高；并且随着电动车市场需要进一步增大，往往车辆在亏电时，周围没有充电设备或使用需求大需要花费大量的时间排队，一定程度的影响车主的用车体验；同时由于电池与充电设备往往不是同一厂商生产，电池和充电设备型号不匹配导致充电效率得不到保证，严重时，甚至可能烧毁充电设备或导致电池的自燃等严重事故。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种集成多种充电方式的开关磁阻电机电路及其控制方法，解决现有技术中存在的问题。
[0004]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0005]一种集成多种充电方式的开关磁阻电机电路，包括：非对称半桥电路、PFC整流电路、光伏充电电路；
[0006]非对称半桥电路包括：非对称半桥电路的继电器KP1的一端与第一蓄电池Vbat的正极相连；继电器KP1的另一端与功率开关管Q1的集电极、功率开关管Q3的集电极、功率开关管Q5的集电极、二极管D3的阴极、功率开关管Q7的集电极、二极管D5的阴极、电容C2的阳极相连、第一光伏电池板PV的正极相连；功率开关管Q1的发射极与绕组L1的一端、Q2的集电极相连；绕组L1的另一端与功率开关管Q3的发射极、功率开关管Q4的集电极相连；第一蓄电池Vbat的负极与功率开关管Q2的发射极、功率开关管Q4的发射极、功率开关管Q6的发射极、功率开关管Q8的发射极、二极管D2的阳极、二极管D4的阳极、电容C2的阴极相连、第一光伏电池板PV的负极相连；功率开关管Q5的发射极与二极管D2的阴极、绕组L2的一端相连；二极管D3的阳极与功率开关管Q6的集电极、绕组L2的另一端；功率开关管Q7的发射极与二极管D4的阴极、绕组L3的一端相连；绕组L3的一端相连；绕组L3的另一端与二极管D5的阳极、功率开关管Q8的集电极相连；
[0007]PFC整流电路包括：PFC整流电路的第二蓄电池Vbat的正极与电容C1的正极、继电器KP2的一端相连；功率开关管Q3的集电极与二极管D3的阴极、功率开关管Q7的集电极相连；继电器KP2的另一端与二极管D1的阴极相连；二极管D1的阳极与绕组L1的一端和功率开关管Q2的集电极相连；绕组L1的另一端与功率开关管Q3的发射极、功率开关管Q4的集电极
相连；第二蓄电池Vbat的负极与电容C1的阴极、功率开关管Q2的发射极、功率开关管Q4的发射极、功率开关管Q6的发射极、二极管D4的阳极相连；二极管D3的阳极与功率开关管Q6的集电极、单相市电端AC的一端相连；单相市电端AC的另一端与功率开关管Q7的发射极、二极管D4的阴极相连；
[0008]光伏充电电路包括：光伏充电电路的第三蓄电池Vbat的正极与电容C1的正极、继电器KP2的一端相连；功率开关管Q3的集电极与电容C2的阳极、第二光伏电池板PV的正极相连；继电器KP2的另一端与二极管D1的阴极相连；二极管D1的阳极与功率开关管Q2的集电极、绕组L1的一端相连；绕组L1的另一端与功率开关管Q3的发射极和功率开关管Q4的集电极相连；第三蓄电池Vbat的负极与电容C1的阴极、功率开关管Q2的发射极、功率开关管Q4的发射极、电容C2的阴极、第二光伏电池板PV的负极相连。
[0009]进一步，PFC整流电路用于PFC工作模式下，在单相市电端外接交流电为电池充电；
[0010]光伏充电电路用于光伏充电模式下，通过光伏电池板侧经驱动器开关管构成的电路为电池侧充电；
[0011]非对称半桥电路用于电机驱动模式下，通过拓扑分配开关磁阻电机的三个绕组的电流，实现电机调速。
[0012]进一步，电机驱动模式的工作状态，包括：
[0013]电机驱动模式状态1：控制继电器KP1闭合，功率开关管Q1、Q4导通，拓扑中其他继电器和功率开关管均处于关断状态；此时第一蓄电池Vbat和第一光伏电池板PV为绕组L1提供能量，电流从第一蓄电池Vbat和第一光伏电池板流出，经过继电器KP1、功率开关管Q1、绕组L1、功率开关管Q4，最终流回第一蓄电池Vbat和第一光伏电池板PV形成回路；
[0014]电机驱动模式状态2：在电机驱动模式状态1的条件下，关闭功率开关管Q4，此时绕组上电流通过功率开关管Q3的续流二极管，然后经过功率开关管Q1流回绕组L1；同时第一光伏电池板PV的电流经过控制继电器KP1流进第一蓄电池Vbat，再流回第一光伏电池板的负边形成回路；
[0015]电机驱动模式状态3：在电机驱动模式状态2的条件下，关闭功率开关管Q1，此时绕组上的电流经过功率开关管Q3的续流二极管，然后经过控制继电器KP1流进第一蓄电池Vbat，然后电流继续经过功率开关管Q2的续流二极管形成回路；同时第一光伏电池板PV的电流经过控制继电器KP1流进第一蓄电池Vbat，再流回第一光伏电池板的负边形成回路。
[0016]进一步，PFC工作模式的工作状态，包括：
[0017]PFC工作模式状态1：控制继电器KP2吸合，功率开关管Q2、Q3导通，拓扑中其他继电器和功率开关管均处于关断状态；此时市电能量通过功率开关管Q6、Q7的续流二极管与二极管D3、D4组成的整流桥，然后电流经过功率开关管Q3、绕组L1、功率开关管Q2，流回整流桥的负边侧形成回路；
[0018]PFC工作模式状态2：在PFC工作模式状态1的条件下，关闭功率开关管Q2、Q3；此时，绕组L1上电流经过二极管D1、控制继电器KP2流向第二蓄电池Vbat，然后经过功率开关管Q4的续流二极管流回绕组L1形成回路。
[0019]进一步，光伏充电模式的工作状态，包括：
[0020]光伏充电模式状态1：控制继电器KP2吸合，功率开关管Q2、Q3导通，拓扑中其他继电器和功率开关管均处于关断状态；此时第二光伏电池板PV能量通过功率开关管Q3、绕组
L1、功率开关管Q2，流回第二光伏电池板PV的负边侧形成回路；
[0021]光伏充电模式状态2：在光伏充电模式状态1的条件下，关闭功率开关管Q2、Q3；此时，绕组L1上电流经过二极管D1、控制继电器KP2流向第三蓄电池Vbat，然后经过功率开关管Q4的续流二极管流回绕组L1形成回路。
[0022]本专利技术提供了一种集成多种充电方式的开关磁阻电机电路及其控制方法，具备以下有益效果：
[0023]集成多种充电方式的开关磁阻电机电路及其控制方法实现了在原有不对称半桥电路的基础上集成了电池的多种充电方法，在不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成多种充电方式的开关磁阻电机电路，其特征在于：包括非对称半桥电路、PFC整流电路、光伏充电电路，所述非对称半桥电路包括：所述非对称半桥电路的继电器KP1的一端与第一蓄电池Vbat的正极相连；继电器KP1的另一端与功率开关管Q1的集电极、功率开关管Q3的集电极、功率开关管Q5的集电极、二极管D3的阴极、功率开关管Q7的集电极、二极管D5的阴极、电容C2的阳极相连、第一光伏电池板PV的正极相连；功率开关管Q1的发射极与绕组L1的一端、Q2的集电极相连；绕组L1的另一端与功率开关管Q3的发射极、功率开关管Q4的集电极相连；第一蓄电池Vbat的负极与功率开关管Q2的发射极、功率开关管Q4的发射极、功率开关管Q6的发射极、功率开关管Q8的发射极、二极管D2的阳极、二极管D4的阳极、电容C2的阴极相连、第一光伏电池板PV的负极相连；功率开关管Q5的发射极与二极管D2的阴极、绕组L2的一端相连；二极管D3的阳极与功率开关管Q6的集电极、绕组L2的另一端；功率开关管Q7的发射极与二极管D4的阴极、绕组L3的一端相连；绕组L3的另一端与二极管D5的阳极、功率开关管Q8的集电极相连；所述PFC整流电路包括：所述PFC整流电路的第二蓄电池Vbat的正极与电容C1的正极、继电器KP2的一端相连；功率开关管Q3的集电极与二极管D3的阴极、功率开关管Q7的集电极相连；继电器KP2的另一端与二极管D1的阴极相连；二极管D1的阳极与绕组L1的一端和功率开关管Q2的集电极相连；绕组L1的另一端与功率开关管Q3的发射极、功率开关管Q4的集电极相连；第二蓄电池Vbat的负极与电容C1的阴极、功率开关管Q2的发射极、功率开关管Q4的发射极、功率开关管Q6的发射极、二极管D4的阳极相连；二极管D3的阳极与功率开关管Q6的集电极、单相市电端AC的一端相连；单相市电端AC的另一端与功率开关管Q7的发射极、二极管D4的阴极相连；所述光伏充电电路包括：所述光伏充电电路的第三蓄电池Vbat的正极与电容C1的正极、继电器KP2的一端相连；功率开关管Q3的集电极与电容C2的阳极、第二光伏电池板PV的正极相连；继电器KP2的另一端与二极管D1的阴极相连；二极管D1的阳极与功率开关管Q2的集电极、绕组L1的一端相连；绕组L1的另一端与功率开关管Q3的发射极和功率开关管Q4的集电极相连；第三蓄电池Vbat的负极与电容C1的阴极、功率开关管Q2的发射极、功率开关管Q4的发射极、电容C2的阴极、第二光伏电池板PV的负极相连。2.一种基于权利要求1所述的集成多种充电方式的开关磁阻电机电路的控制方法，其特征在于，所述PFC整流电路用于PFC工作模式下，在单相市电端外接交流电为电池充电；所述光伏充电电路用于光伏充电模式下，通过光伏电池板侧经驱动器开关管构...

【专利技术属性】
技术研发人员：占志旺，易宏，王欣睿，刘斌，范瑞祥，何华勤，王华云，伍家驹，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：