具有高容错能力的六相九桥臂逆变器，属于电机控制领域，本发明专利技术为解决采用现有六相七桥臂的逆变器拓扑结控制六相永磁同步电机存在很大风险，可能因为一个开关器件的短路而导致电机无法运行的问题。本发明专利技术所述具有高容错能力的六相九桥臂逆变器包括六相半桥拓扑结构，将六相电机中互差90度机械角度的两相作为一组，每两相绕组增加一个桥臂，增加的三个桥臂分别控制一个两相绕组的电流零序分量；增加的三个桥臂共同控制相绕组的电流零序分量，A、B、C、D、E、F相支路和所增加的三个桥臂所在的支路须串联双向导通二极管，发生开关器件短路故障时，关断相关的双向导通二极管，实现故障隔离。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有高容错能力的六相九桥臂逆变器，属于电机控制领域。
技术介绍
六相永磁同步电机由于相数冗余，具有容错运行能力，适用于多电飞机、纯电动车、电力推进舰船等对驱动电机可靠性要求较高的应用场合。采用六相半桥(如附图1所示)驱动的六相永磁同步电机，当发生绕组开路或开关器件开路故障时，剩余绕组电流和仍需保持为零，即电流零序分量不可控，不能发挥电机的最大输出能力，容错控制上存在瓶颈。而采用级联/全桥逆变器结构时(如附图2所示)，开关器件的数量、成本加倍，不易为实际应用所接受。为解决上述问题，可采用了六相七桥臂逆变器拓扑结构(如附图3所示)，增加一个桥臂后，理论上各相绕组电流互不约束，电机的零序分量变为可控，有利于灵活地实施容错控制。该结构对于绕组开路、开关器件开路故障具有较好的容错控制效果。但是，在开关器件短路故障下，电机的容错能力受到有很大限制。即，所增加的桥臂中任何一个开关器件发生短路故障时，无论采用何种PWM控制方式，所有绕组电流都将变成直流，电机无法运行。简而言之，六相七桥臂的逆变器拓扑结构存在很大风险，可能因为一个开关器件的短路而导致电机无法运行。另外，当采用六相七桥臂结构时，为了适应对不同故障下电流零序分量的控制，所增加的桥臂的功率器件的电流等级变化范围较大。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决采用现有六相七桥臂的逆变器拓扑结控制六相永磁同步电机存在很大风险，可能因为一个开关器件的短路而导致电机无法运行的问题，提供了一种具有高容错能力的六相九桥臂逆变器。本专利技术所述具有高容错能力的六相九桥臂逆变器，它包括六相半桥拓扑结构，所述六相半桥拓扑结构由12个功率开关管和直流电源Udcl构成，所述六相半桥拓扑结构的每个桥臂输出端连接六相永磁同步电机的一相绕组的一端，六相永磁同步电机的A相绕组La、B相绕组Lb、C相绕组L。』相绕组Ld、E相绕组L6和F相绕组Lf沿圆周依次排列，A相绕组La和B相绕组Lb机械角度相差30 °，B相绕组Lb和C相绕组L。机械角度相差90 °，C相绕组L。和D相绕组Ld机械角度相差30 °，D相绕组Ld和E相绕组Le机械角度相差90 °，E相绕组Le和F相绕组Lf机械角度相差30°，F相绕组Lf和A相绕组La机械角度相差90° ;具有高容错能力的六相九桥臂逆变器还包括由直流电源Udc2和6个功率开关管构成的三相半桥拓扑结构；A相双向导通二极管Da、B相双向导通二极管Db、C相双向导通二极管Dc^D相双向导通二极管Dd 、E相双向导通二极管De、F相双向导通二极管Df、第一故障隔离双向导通二极管D1、第二故障隔离双向导通二极管D2和第三故障隔离双向导通二极管D3,直流电源Udcl和直流电源Udc2并联，所述两相半桥拓扑结构具有三相桥臂，分别为第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，六相永磁同步电机的A相绕组La的另一端与A相双向导通二极管Da的一端相连，六相永磁同步电机的F相绕组Lf的另一端与F相双向导通二极管Df的一端相连，A相双向导通二极管Da的另一端和F相双向导通二极管Df的另一端都与第一故障隔离双向导通二极管口工的一端相连，第一故障隔离双向导通二极管D1的另一端与第一桥臂的输出端相连；六相永磁同步电机的B相绕组Lb的另一端与B相双向导通二极管Db的一端相连，六相永磁同步电机的C相绕组L。的另一端与C相双向导通二极管D。的一端相连，B相双向导通二极管Db的另一端和C相双向导通二极管D。的另一端都与第二故障隔离双向导通二极管D2的一端相连，第二故障隔离双向导通二极管D2的另一端与第二桥臂的输出端相连；六相永磁同步电机的D相绕组Ld的另一端与D相双向导通二极管Dd的一端相连，六相永磁同步电机的E相绕组Le5的另一端与E相双向导通二极管De5的一端相连，D相双向导通二极管Dd的另一端和E相双向导通二极管队的另一端都与第三故障隔离双向导通二极管队的一端相连，第三故障隔离双向导通二极管D3的另一端与第三桥臂的输出端相连。本专利技术的优点本专利技术公开一种具有高容错能力的六相九桥臂逆变器，并在各桥臂支路上串联了双向导通二极管，起到隔离故障的作用。该逆变器结构可以控制电流零序分量、提升开关器件短路故障下电机的容错运行能力，能减小所增加功率器件的电流等级、成本适中。是一种可靠、实用的六相容错永磁同步电机逆变器拓扑结构。附图说明图1是TK相半桥逆变器拓扑不意图；图2是TK相全桥逆变器拓扑不意图；图3是六相七桥臂逆变器拓扑示意图；图4是本专利技术所述具有高容错能力的六相九桥臂逆变器的结构示意图；图5是不对称六相永磁同步电机本体示意图。具体实施例方式具体实施方式一下面结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式所述具有高容错能力的六相九桥臂逆变器，它包括六相半桥拓扑结构，所述六相半桥拓扑结构由12个功率开关管和直流电源Udcl构成，所述六相半桥拓扑结构的每个桥臂输出端连接六相永磁同步电机的一相绕组的一端，六相永磁同步电机的A相绕组La、B相绕组Lb、C相绕组L。、D相绕组Ld、E相绕组Le和F相绕组Lf沿圆周依次排列，A相绕组La和B相绕组Lb机械角度相差30 °，B相绕组Lb和C相绕组L。机械角度相差90 °，C相绕组L。和D相绕组Ld机械角度相差30°，D相绕组Ld和E相绕组Le机械角度相差90°，E相绕组Le和F相绕组Lf机械角度相差30°，F相绕组Lf和A相绕组La机械角度相差90° ;具有高容错能力的六相九桥臂逆变器还包括由直流电源Udc2和6个功率开关管构成的三相半桥拓扑结构；A相双向导通二极管Da、B相双向导通二极管Db、C相双向导通二极管D。、D相双向导通二极管Dd、E相双向导通二极管De、F相双向导通二极管Df、第一故障隔离双向导通二极管D1、第二故障隔离双向导通二极管D2和第三故障隔离双向导通二极管D3,直流电源UdcI和直流电源Udc2并联，所述两相半桥拓扑结构其有三相桥臂，分别为第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，六相永磁同步电机的A相绕组La的另一端与A相双向导通二极管Da的一端相连，六相永磁同步电的F相绕组Lf的另一端与F相双向导通二极管Df的一端相连，A相双向导通二极管Da的另一端和F相双向导通二极管Df的另一端都与第一故障隔离双向导通二极管口工的一端相连，第一故障隔离双向导通二极管D1的另一端与第一桥臂的输出端相连；六相永磁同步电机的B相绕组Lb的另一端与B相双向导通二极管Db的一端相连，六相永磁同步电机的C相绕组L。的另一端与C相双向导通二极管D。的一端相连，B相双向导通二极管Db的另一端和C相双向导通二极管D。的另一端都与第二故障隔离双向导通二极管D2的一端相连，第二故障隔离双向导通二极管D2的另一端与第二桥臂的输出端相连；六相永磁同步电机的D相绕组Ld的另一端与D相双向导通二极管Dd的一端相连，六相永磁同步电机的E相绕组Le5的另一端与E相双向导通二极管De5的一端相连，D相双向导通二极管Dd的另一端和E相双向导通二极管De的另一端都与第三故障隔离双向导通二极管屯的一端相连，第三故障隔离双向导通二极管D3的另一端与第三桥臂的输出端相连。所述功率开关管采用自带体二极管的IGBT来实现。图4中六相半桥拓扑结构中有12个功率开关管，分别为Salp、Saln,Sblp, Sbln, 本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有高容错能力的六相九桥臂逆变器，它包括六相半桥拓扑结构，所述六相半桥拓扑结构由12个功率开关管和直流电源Udc1构成，所述六相半桥拓扑结构的每个桥臂输出端连接六相永磁同步电机的一相绕组的一端，六相永磁同步电机的A相绕组La、B相绕组Lb、C相绕组Lc、D相绕组Ld、E相绕组Le和F相绕组Lf沿圆周依次排列，A相绕组La和B相绕组Lb机械角度相差30°，B相绕组Lb和C相绕组Lc机械角度相差90°，C相绕组Lc和D相绕组Ld机械角度相差30°，D相绕组Ld和E相绕组Le机械角度相差90°，E相绕组Le和F相绕组Lf机械角度相差30°，F相绕组Lf和A相绕组La机械角度相差90°；其特征在于，具有高容错能力的六相九桥臂逆变器还包括由直流电源Udc2和6个功率开关管构成的三相半桥拓扑结构；A相双向导通二极管Da、B相双向导通二极管Db、C相双向导通二极管Dc、D相双向导通二极管Dd、E相双向导通二极管De、F相双向导通二极管Df、第一故障隔离双向导通二极管D1、第二故障隔离双向导通二极管D2和第三故障隔离双向导通二极管D3，直流电源Udc1和直流电源Udc2并联，所述两相半桥拓扑结构具有三相桥臂，分别为第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，六相永磁同步电机的A相绕组La的另一端与A相双向导通二极管Da的一端相连，六相永磁同步电机的F相绕组Lf的另一端与F相双向导通二极管Df的一端相连，A相双向导通二极管Da的另一端和F相双向导通二极管Df的另一端都与第一故障隔离双向导通二极管D1的一端相连，第一故障隔离双向导通二极管D1的另一端与第一桥臂的输出端相连；六相永磁同步电机的B相绕组Lb的另一端与B相双向导通二极管Db的一端相连，六相永磁同步电机的C相绕组Lc的另一端与C相双向导通二极管Dc的一端相连，B相双向导通二极管Db的另一端和C相双向导通二极管Dc的另一端都与第二故障隔离双向导通二极管D2的一端相连，第二故障隔离双向导通二极管D2的另一端与第二桥臂 的输出端相连；六相永磁同步电机的D相绕组Ld的另一端与D相双向导通二极管Dd的一端相连，六相永磁同步电机的E相绕组Le的另一端与E相双向导通二极管De的一端相连，D相双向导通二极管Dd的另一端和E相双向导通二极管De的另一端都与第三故障隔离双向导通二极管D3的一端相连，第三故障隔离双向导通二极管D3的另一端与第三桥臂的输出端相连。...
【技术特征摘要】
1.具有高容错能力的六相九桥臂逆变器，它包括六相半桥拓扑结构，所述六相半桥拓扑结构由12个功率开关管和直流电源Udca构成，所述六相半桥拓扑结构的每个桥臂输出端连接六相永磁同步电机的一相绕组的一端，六相永磁同步电机的A相绕组La、B相绕组Lb、C相绕组L。、D相绕组Ld、E相绕组L6和F相绕组Lf沿圆周依次排列，A相绕组La和B相绕组Lb机械角度相差30 °，B相绕组Lb和C相绕组L。机械角度相差90 °，C相绕组L。和D相绕组Ld机械角度相差30°，D相绕组Ld和E相绕组Le机械角度相差90°，E相绕组Le和F相绕组Lf机械角度相差30°，F相绕组Lf和A相绕组La机械角度相差90° ; 其特征在于，具有高容错能力的六相九桥臂逆变器还包括由直流电源Udc2和6个功率开关管构成的三相半桥拓扑结构；A相双向导通二极管Da、B相双向导通二极管Db、C相双向导通二极管D。、D相双向导通二极管Dd、E相双向导通二极管队、F相双向导通二极管Df、第一故障隔离双向导通二极管D1、第二故障隔离双向导通二极管D2和第三故障隔离双向导通二极管D3, 直流电源Udcl和直流电源Udc2并联，所述两相半桥拓扑结构具有三相桥臂，分别为第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂， 六相永磁同步电机的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，吴帆，佟诚德，于斌，王伟男，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。