[發明專利]開關磁阻電機的變換器、控制系統及方法

有效

• 申請號: 201210464950.0
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103001508A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張衛豐;李廷吉
• 申請（專利權）人: 捷和電機（深圳）有限公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02P6/08
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于電機設備領域，尤其涉及一種開關磁阻電機的變換器、控制系統及方法。

背景技術

開關磁阻電機（Switched?Reluctance?Motor，SRM）具有結構簡單牢固、壽命長、控制靈活、較寬轉速及功率控制范圍等優點，廣泛應用在交通運輸、民用電動車、家用電器、通用工業、航空航天、國防工業等眾多領域。電解電容是當前SRM控制器的重要組成部分，作為控制系統的儲能元件，用于穩定控制器系統的直流母線電壓，但SRM控制系統電解電容的引入，增加了體積和成本，降低了系統功率因數，減少了系統壽命等。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種無電解電容、結構簡單、穩定性好、壽命長的開關磁阻電機功率變換器，旨在解決具有電解電容的SRM控制系統的存在體積大和成本高，系統功率因數和系統壽命低的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種開關磁阻電機的變換器，所述開關磁阻電機包括多相繞組，所述開關磁阻電機的變換器包括整流單元、兩個無極性電容、多組第一繞組功率電路、多組第二繞組功率電路，其中，

所述整流單元的輸入端與交流電源的一個輸出端連接、正極輸出端與第一直流母線連接、負極輸出端與第二直流母線連接；

所述兩個無極性電容連接在所述第一直流母線和第二直流母線之間，所述兩個無極性電容串聯連接的節點與所述交流電源的另一個輸出端連接；

所述第一繞組功率電路和所述第二繞組功率電路的交流輸入端與所述交流電源的另一個輸出端連接、正極輸入端與所述第一直流母線連接、負極輸入端與所述第二直流母線連接，所述第一繞組功率電路和所述第二繞組功率電路中驅動所述開關磁阻電機轉動的為導通相功率電路、維持所述兩個無極性電容電壓平衡的為非導通相功率電路；

利用PWM控制信號控制所述導通相功率電路驅動所述開關磁阻電機轉動，且利用PWM控制信號控制所述非導通相功率電路維持所述兩個無極性電容電壓平衡。

在優選的實施例中，所述第一繞組功率電路包括第一端作為所述交流輸入端的一相繞組、低電位端與所述一相繞組的第二端連接的第一功率開關管以及第一端與所述一相繞組的第二端連接的第一續流器件，所述第一功率開關管的高電位端作為所述正極輸入端，所述第一續流器件的第二端作為所述負極輸入端；

所述第二繞組功率電路包括作為所述交流輸入端的一相繞組的二相繞組、高電位端與所述二相繞組的第二端連接的第二功率開關管以及第二端與所述二相繞組的第二端連接的第二續流器件，所述第二功率開關管的低電位端作為所述負極輸入端，所述第二續流器件的第一端與作為所述正極輸入端，所述第一功率開關管和所述第二功率開關管的控制端均外接PWM控制信號。

在優選的實施例中，所述第一功率開關管和所述第二功率開關管均為N溝道MOS管，所述N溝道MOS管的柵極、源極及漏極依次為所述第一功率開關管和所述第二功率開關管的控制端、低電位端及高電位端；

或所述第一功率開關管和所述第二功率開關管均為IGBT，所述IGBT的門極、集電極及發射極依次為所述第一功率開關管和所述第二功率開關管的控制端、低電位端及高電位端。

在優選的實施例中，所述第一續流器件和第二續流器件均為續流二極管，其中，所述第一續流器件的第一端、第二端分別為續流二極管的陽極、陰極，所述第二續流器件的第一端、第二端分別為續流二極管的陽極、陰極。

在優選的實施例中，所述第一續流器件和第二續流器件均為N溝道MOS管，其中，所述第一續流器件和所述第二續流器件兩者的第一端、第二端分別所述N溝道MOS管的漏極、源極，所述N溝道MOS管柵極外接PWM控制信號；

或所述第一續流器件和第二續流器件均為IGBT，所述第一續流器件和所述第二續流器件兩者的第一端、第二端分別所述IGBT的發射極、集電極，所述IGBT門極外接PWM控制信號。

上述開關磁阻電機的變換器通過用兩個無極性電容替換傳統的電解電容，減少了開關磁阻電機的體積及成本，增加了使用壽命，同時第一繞組功率電路和第二繞組功率電路在開關磁阻電機在轉動的過程中上述兩個電路中的一個用去驅動電機的轉動，另一個電路用于維持兩個無極性電容的電壓平衡，如此，利用PWM控制信號對非導通相電路的控制以對無極性電容進行充電，省略了需要增加額外電路模塊來對無極性電容進行充電，以維持兩個直流母線電壓的穩定，保持開關磁阻電機工作穩定。

本發明實施例的另一目的在于提供一種開關磁阻電機的控制系統，所述開關磁阻電機包括多相繞組，所述開關磁阻電機的控制系統包括上述的開關磁阻電機的變換器，還包括：