复用九相电机为滤波电感与APF的单相充电系统及方法技术方案

复用九相电机为滤波电感与APF的单相充电系统及方法，涉及九相电机绕组复用的单相充电领域。解决了在不添加额外的功率器件或无源储能元件的前提下，现有的单相集成充电系统无法对母线二次电压纹波脉动进行有效抑制的问题。本发明专利技术利用九桥臂半桥逆变器和九相电机的九相绕组实现单相充电系统的前级AC/DC变换器，以及具备二倍频纹波抑制功能的有源电力滤波器APF的构建，从而实现对母线二次电压纹波脉动进行有效抑制，且所构建的复用九相电机为滤波电感与APF的单相充电系统在不添加额外的功率器件或无源储能元件的前提下，实现对母线二次电压纹波脉动进行有效抑制。本发明专利技术主要用于对九相电机绕组进行复用充电。对九相电机绕组进行复用充电。对九相电机绕组进行复用充电。

【技术实现步骤摘要】
复用九相电机为滤波电感与APF的单相充电系统及方法


[0001]本专利技术涉及九相电机绕组复用的单相充电领域。

技术介绍

[0002]对于将九绕组内置式永磁同步电机及其配套的驱动逆变器复用为充电模式下对应的网侧滤波电感和功率变换器的一类单相集成充电系统，直流母线电压将存在二次电压纹波脉动的问题，如果利用这种脉动的母线电压给电池充电，将对电池寿命造成影响。目前的单相集成充电方案如果不使用额外的功率器件或无源储能元件，则无法对母线二次电压纹波脉动进行有效抑制，因此，以上问题亟需解决。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是为了解决在不添加额外的功率器件或无源储能元件的前提下，现有的单相集成充电系统无法对母线二次电压纹波脉动进行有效抑制的问题，提供了一种复用九相电机为滤波电感与APF的单相充电系统及方法，具体给出了两种单相充电系统、以及两种单相充电方法，具体为：
[0004]第一种结构：
[0005]复用九相电机为滤波电感与APF的单相充电系统，包括电池、九桥臂半桥逆变器、电容C
dc
和九相电机；所述九桥臂半桥逆变器包括3个并联连接的三相半桥逆变器，且分别定义为第一三相半桥逆变器、第二三相半桥逆变器和第三三相半桥逆变器；九相电机为九绕组内置式永磁同步电机；
[0006]九相电机的九相绕组的漏感分别为L
a1
、L
b1
、L
c1
、L
a2
、L
b2
、L
c2
、L
a3
、L
b3
和L
c3
；九相电机的九相绕组的电阻分别为R
a1
、R
b1
、R
c1
、R
a2
、R
b2
、R
c2
、R
a3
、R
b3
和R
c3
；
[0007]单相充电系统还包括三相开关S1、单相开关S2、双相开关S3和单相开关S4；
[0008]电池、九桥臂半桥逆变器和电容C
dc
并联连接；
[0009]第一三相半桥逆变器的第一输出端与漏感L
a1
的一端连接，漏感L
a1
的另一端与电阻R
a1
的一端连接；第一三相半桥逆变器的第二输出端与漏感L
b1
的一端连接，漏感L
b1
的另一端与电阻R
b1
的一端连接；第一三相半桥逆变器的第三输出端与漏感L
c1
的一端连接，漏感L
c1
的另一端与电阻R
c1
的一端连接；
[0010]电阻R
a1
的另一端、电阻R
b1
的另一端和电阻R
c1
的另一端连接后作为九相电机的九相绕组的第一中性点N1，还作为单相充电枪的正极性输入端；
[0011]第二三相半桥逆变器的第一输出端与漏感L
a2
的一端连接，漏感L
a2
的另一端与电阻R
a2
的一端连接；第二三相半桥逆变器的第二输出端与漏感L
b2
的一端连接，漏感L
b2
的另一端与电阻R
b2
的一端连接；第二三相半桥逆变器的第三输出端与漏感L
c2
的一端连接，漏感L
c2
的另一端与电阻R
c2
的一端连接；
[0012]电阻R
a2
的另一端、电阻R
b2
的另一端和电阻R
c2
的另一端连接后作为九相电机的九相绕组的第二中性点N2，还作为单相充电枪的负极性输入端；
[0013]第三三相半桥逆变器的第一输出端与漏感L
a3
的一端和双相开关S3的第一常开端同时连接，漏感L
a3
的另一端与电阻R
a3
的一端连接，电阻R
a3
的另一端与双相开关S3的第二常开端和三相开关S1的第一常闭端同时连接；
[0014]第三三相半桥逆变器的第二输出端与漏感L
b3
的一端连接，漏感L
b3
的另一端与电阻R
b3
的一端连接，电阻R
b3
的另一端与双相开关S3的第一常闭端和三相开关S1的第二常闭端同时连接；第三三相半桥逆变器的第三输出端与单相开关S2的常闭端和单相开关S4的一端同时连接，单相开关S2的常开端与漏感L
c3
的一端和双相开关S3的第二常闭端同时连接，漏感L
c3
的另一端与电阻R
c3
的一端连接，电阻R
c3
的另一端与单相开关S4的常开端和三相开关S1的第三常闭端同时连接；
[0015]三相开关S1的3个常开端连接后，作为九相电机的九相绕组的第三中性点N3；
[0016]当单相充电系统处于单相充电模式时，第三三相半桥逆变器、漏感L
a3
、漏感L
b3
、漏感L
c3
、电阻R
a3
、电阻R
b3
和电阻R
c3
构成有源电力滤波器APF，且漏感L
a3
、漏感L
b3
和漏感L
c3
构成有源电力滤波器APF的储能电感；第一三相半桥逆变器、第二三相半桥逆变器、漏感L
a1
、L
b1
、L
c1
、L
a2
、L
b2
和L
c2
，以及电阻R
a1
、R
b1
、R
c1
、R
a2
、R
b2
和R
c2
构成的整体作为AC/DC变换器；同时，漏感L
a1
、L
b1
、L
c1
、L
a2
、L
b2
和L
c2
等效成网侧等效滤波电感。
[0017]第二种结构：
[0018]复用九相电机为滤波电感与APF的单相充电系统，包括电池、九桥臂半桥逆变器、电容C
dc
和九相电机；所述九桥臂半桥逆变器包括3个并联连接的三相半桥逆变器，且分别定义为第一三相半桥逆变器、第二三相半桥逆变器和第三三相半桥逆变器；九相电机为九绕组内置式永磁同步电机；
[0019]九相电机的九相绕组的漏感分别为L
a1
、L
b1
、L
c1
、L
a2
、L
b2
、L
c2
、L
a3
、L...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.复用九相电机为滤波电感与APF的单相充电系统，包括电池(1)、九桥臂半桥逆变器(2)、电容C
dc
和九相电机；所述九桥臂半桥逆变器(2)包括3个并联连接的三相半桥逆变器，且分别定义为第一三相半桥逆变器(2
‑
1)、第二三相半桥逆变器(2
‑
2)和第三三相半桥逆变器(2
‑
3)；九相电机为九绕组内置式永磁同步电机；九相电机的九相绕组的漏感分别为L
a1
、L
b1
、L
c1
、L
a2
、L
b2
、L
c2
、L
a3
、L
b3
和L
c3
；九相电机的九相绕组的电阻分别为R
a1
、R
b1
、R
c1
、R
a2
、R
b2
、R
c2
、R
a3
、R
b3
和R
c3
；其特征在于，单相充电系统还包括三相开关S1、单相开关S2、双相开关S3和单相开关S4；电池(1)、九桥臂半桥逆变器(2)和电容C
dc
并联连接；第一三相半桥逆变器(2
‑
1)的第一输出端与漏感L
a1
的一端连接，漏感L
a1
的另一端与电阻R
a1
的一端连接；第一三相半桥逆变器(2
‑
1)的第二输出端与漏感L
b1
的一端连接，漏感L
b1
的另一端与电阻R
b1
的一端连接；第一三相半桥逆变器(2
‑
1)的第三输出端与漏感L
c1
的一端连接，漏感L
c1
的另一端与电阻R
c1
的一端连接；电阻R
a1
的另一端、电阻R
b1
的另一端和电阻R
c1
的另一端连接后作为九相电机的九相绕组的第一中性点N1，还作为单相充电枪的正极性输入端；第二三相半桥逆变器(2
‑
2)的第一输出端与漏感L
a2
的一端连接，漏感L
a2
的另一端与电阻R
a2
的一端连接；第二三相半桥逆变器(2
‑
2)的第二输出端与漏感L
b2
的一端连接，漏感L
b2
的另一端与电阻R
b2
的一端连接；第二三相半桥逆变器(2
‑
2)的第三输出端与漏感L
c2
的一端连接，漏感L
c2
的另一端与电阻R
c2
的一端连接；电阻R
a2
的另一端、电阻R
b2
的另一端和电阻R
c2
的另一端连接后作为九相电机的九相绕组的第二中性点N2，还作为单相充电枪的负极性输入端；第三三相半桥逆变器(2
‑
3)的第一输出端与漏感L
a3
的一端和双相开关S3的第一常开端同时连接，漏感L
a3
的另一端与电阻R
a3
的一端连接，电阻R
a3
的另一端与双相开关S3的第二常开端和三相开关S1的第一常闭端同时连接；第三三相半桥逆变器(2
‑
3)的第二输出端与漏感L
b3
的一端连接，漏感L
b3
的另一端与电阻R
b3
的一端连接，电阻R
b3
的另一端与双相开关S3的第一常闭端和三相开关S1的第二常闭端同时连接；第三三相半桥逆变器(2
‑
3)的第三输出端与单相开关S2的常闭端和单相开关S4的一端同时连接，单相开关S2的常开端与漏感L
c3
的一端和双相开关S3的第二常闭端同时连接，漏感L
c3
的另一端与电阻R
c3
的一端连接，电阻R
c3
的另一端与单相开关S4的常开端和三相开关S1的第三常闭端同时连接；三相开关S1的3个常开端连接后，作为九相电机的九相绕组的第三中性点N3；当单相充电系统处于单相充电模式时，第三三相半桥逆变器(2
‑
3)、漏感L
a3
、漏感L
b3
、漏感L
c3
、电阻R
a3
、电阻R
b3
和电阻R
c3
构成有源电力滤波器APF，且漏感L
a3
、漏感L
b3
和漏感L
c3
构成有源电力滤波器APF的储能电感；第一三相半桥逆变器(2
‑
1)、第二三相半桥逆变器(2
‑
2)、漏感L
a1
、L
b1
、L
c1
、L
a2
、L
b2
和L
c2
，以及电阻R
a1
、R
b1
、R
c1
、R
a2
、R
b2
和R
c2
构成的整体作为AC/DC变换器；同时，漏感L
a1
、L
b1
、L
c1
、L
a2
、L
b2
和L
c2
等效成网侧等效滤波电感。2.根据权利要求1所述的复用九相电机为滤波电感与APF的单相充电系统，其特征在于，该单相充电系统包括驱动模式和充电模式；当三相开关S1和单相开关S2闭合，且双相开关S3和单相开关S4断开时，单相充电系统
处于驱动模式；当三相开关S1和单相开关S2断开，且双相开关S3和单相开关S4闭合时，单相充电系统处于单相充电模式。3.根据权利要求1所述的复用九相电机为滤波电感与APF的单相充电系统，其特征在于，有源电力滤波器APF的储能电感的感值为3L
σs
；网侧等效滤波电感的感值为其中，L
σs
为九相电机中任意一相绕组的漏感的感值，所述九相电机中每相绕组的漏感的感值均相同。4.复用九相电机为滤波电感与APF的单相充电系统，包括电池(1)、九桥臂半桥逆变器(2)、电容C
dc
和九相电机；所述九桥臂半桥逆变器(2)包括3个并联连接的三相半桥逆变器，且分别定义为第一三相半桥逆变器(2
‑
1)、第二三相半桥逆变器(2
‑
2)和第三三相半桥逆变器(2
‑
3)；九相电机为九绕组内置式永磁同步电机；九相电机的九相绕组的漏感分别为L
a1
、L
b1
、L
c1
、L
a2
、L
b2

【专利技术属性】
技术研发人员：张千帆，魏振，邵猛，刘巧云，梁东，邓庆伟，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：