一种开关磁阻电机驱动充电一体化系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种开关磁阻电机驱动充电一体化系统，包括蓄电池、功率变换器、开关磁阻电机、整流桥、滤波器；功率变换器在常规不对称半桥电路基础上增加了一条续流母线，同时在原来励磁母线上增加了一个驱动充电切换开关管和一个二极管；驱动模式下，不对称半桥电路正常工作，励磁回路和续流回路分离，实现电能到机械能的转换；充电模式下，外部电源通过滤波器、整流桥与励磁母线相连功率变换器相连，外部交流电经过整流桥整流后可得到直流电，复用电机的功率变换器为直流变换器，实现对蓄电池boost进行并联交错升压或buck降压充电。本发明专利技术减小了系统的体积、电流纹波、器件的电流应力、开关器件的开关频率。开关器件的开关频率。开关器件的开关频率。

【技术实现步骤摘要】
一种开关磁阻电机驱动充电一体化系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及电机系统，尤其涉及一种开关磁阻电机驱动充电一体化系统及控制方法。

技术介绍

[0002]现有的快充网络的充电桩最高输出电压多数为500V，若车内电池包为800V，则必须将充电桩的电压抬高后再给电池包充电；若充电桩最高电压已更新至900V或更高，而车内电池包仍为400V，则需将充电桩的电压降低后再给电池包充电。此外，快充技术是目前电动汽车充电需要解决的一大问题。采用单相交流电充电时，充电功率有限，充电时间长，要想实现快充，需采用三相交流充电技术。
[0003]比亚迪E平台2.0采用的是独立的升压充电电路，但电路的额定电流大、发热量大、电感体积大，其散热和安装空间是个棘手的问题。于是，比亚迪E平台3.0通过复用电机驱动系统的功率器件以及电机各绕组组成boost升压充电电路，以此来减少器件的使用，降低成本，且不需要额外的散热装置和安装空间。但目前对于开关磁阻电机的驱动/充电一体化技术仍研究较少。
[0004]中国专利技术专利CN201956913U公开了一种集成开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机驱动充电一体化系统，其特征在于，车载部分主要包括蓄电池、功率变换器、开关磁阻电机、整流桥、滤波器；功率变换器包括至少一组励磁和续流回路分离的不对称半桥电路，每组不对称半桥电路的结构相同，各不对称半桥电路并联连接；其中：第一组不对称半桥包括第一电机绕组(A)、第一可控开关器件(Q1)、第二可控开关器件(Q2)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)；第一电机绕组(A)的一端分别与第一可控开关器件(Q1)的输出端、第一二极管(D1)的阴极连接，另一端分别与第二可控开关器件(Q2)的输入端、第二二极管(D2)的阳极连接；所述第二二极管(D2)的阴极通过续流母线与蓄电池正极相连，蓄电池的正极与驱动充电切换开关(K1)的输入端相连，驱动充电切换开关(K1)的输出端与第一可控开关器件(Q1)输入端相连；蓄电池两端并联稳压电容(C1)、设于不对称半桥的一端，所述整流桥和滤波器位于不对称半桥电路的另一端；当系统为驱动模式时，外部电源未接入电路，整流桥不工作，驱动充电切换开关(K1)闭合，由蓄电池供电，功率变换器以励磁回路和续流回路分离的不对称半桥连接方式工作，稳压电容(C1)作为输入滤波电容，蓄电池的电能通过各电机绕组转化为机械能；当系统为充电模式时，电机停止旋转，驱动充电切换开关(K1)断开，外部电源接入电路，滤波器滤波后，由整流桥进行整流；此时，功率变换器复用为直流变换器，稳压电容(C1)作为输出电容，实现对蓄电池boost升压或buck降压充电。2.根据权利要求1所述开关磁阻电机驱动充电一体化系统，其特征在于，在充电模式下，当外部为三相交流电源时，分别连接第一端子(P1)、第二端子(P2)、第三端子(P3)；当外部为单相交流电源时，分别连接第一端子(P1)、第二端子(P2)、第三端子(P3)中的任意两个端子；当外部为直流电源时，分别连接第一端子(P1)、第二端子(P2)、第三端子(P3)中任意两个端子或直接与正极端子(P)和负极端子(N)连接。3.根据权利要求1所述开关磁阻电机驱动/充电一体化系统，其特征在于，所述整流桥为三相桥式整流电路，或单相桥式整流电路。4.根据权利要求1所述开关磁阻电机驱动充电一体化系统，其特征在于，所述各可控开关器件为Si或SiC可控开关器件。5.根据权利要求1所述开关磁阻电机驱动充电一体化系统，其特征在于，所述驱动充电切换开关(K1)为接触器，或开关闸刀或功率开关器件；降压充电时，驱动充电切换开关(K1)替换为二极管，二极管的输入端与蓄电池正极相连，输出端与第一可控开关器件(Q1)输入端相连。6.一种开关磁阻电机驱动充电一体化系统的控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1
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5任一项所述开关磁阻电机驱动充电一体化系统；在驱动模式下，各组电机绕组的控制方法相同，其中，外部直流/交流电源未接入时，第一电机绕组(A)的控制步骤如下：S11，驱动充电切换开关(K1)闭合；S12，第一可控开关器件(Q1)、第二可控开关器件(Q2)导通，蓄电池给第一电机绕组(A)励磁；S13，第一可控开关器件(Q1)、第二可控开关器件(Q2)关断，第一电机绕组(A)上的电流通过第一二极管(D1)和第二二极管(D2)续流回馈给蓄电池；
当为充电模式时，电机停止旋转，驱动充电切换开关(K1)断开，外部电源接入电路，滤波器滤波后，由整流桥进行整流；此时，功率变换器复用为直流变换器，稳压电容(C1)作为输出电容，实现对蓄电池boost升压或buck降压充电。7.根据权利要求6所述开关磁阻电机驱动充电一体化系统的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨姗姗，周洲，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：