[發明專利]一種同時控制三臺開關磁阻電機的功率拓撲結構

有效

• 申請號: 201510001815.6
• 申請日: 2015-01-04
• 公開（公告）號: CN104579032B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 花為;陸增潔;趙桂書;程明;王寶安
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P6/04
• 分類號: H02P6/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及電機的制造及控制領域，具體涉及一種同時控制三臺開關磁阻電機的功率拓撲結構。

背景技術

隨著電力電子器件技術、微電子技術和自動控制技術的發展，尤其是稀土永磁材料出口限制所引起的價格上漲，開關磁阻電機的應用將越來越廣泛。另一方面，在一些深空、深海、晝夜溫差大的特殊作業環境下，永磁體的磁性能不穩定，不利于永磁電機在上述領域的應用。

而開關磁阻電機作為一種電勵磁電機，其定轉子均由普通硅鋼片壓疊制成雙凸極結構，轉子上既無永磁體也無繞組，定子上只有集中式繞組線圈，依據“磁阻最小”原理工作。開關磁阻電機制造簡單、成本低、結構牢靠、體積小、重量輕、散熱方便。在工業調速系統領域中已顯示出強大的競爭力，在電動汽車、家用電器、紡織機械、電氣傳動等方面也有廣闊的前景。

然而，限制開關磁阻電機調速系統進一步推廣應用的一個重要技術瓶頸就是如圖1所示，現有三相開關磁阻電機的不對稱橋式功率變換器拓撲每相繞組采用兩個主開關、兩個緩流二極管，比普通異步電機功率變換器多了六個電力緩流二極管。因此，增加了開關磁阻電機功率變換器的復雜性和成本。此外，開關磁阻電機功率變換器尚無一個統一的標準，無法大規模生產，這些都大大增加了開關磁阻電機功率變換器的開發成本與硬件成本。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術的不足，本發明提供一種同時控制三臺開關磁阻電機的功率拓撲結構，通過開關通斷控制三臺開關磁阻電機，并能夠切斷閑置或故障的電機，解決了現有技術的不足。

技術方案：一種同時控制三臺開關磁阻電機的功率拓撲結構，包括直流電源、三臺三相開關磁阻電機、電源濾波電容和12個功率開關管；

三臺三相開關磁阻電機包括1號電機、2號電機、3號電機、中性點(n1、n2)；

1號電機包括A1相繞組、B1相繞組、C1相繞組；2號電機包括A2相繞組、B2相繞組、C2相繞組、3號電機包括A3相繞組、B3相繞組、C3相繞組；

電源濾波電容并聯連接在直流電源的兩極，直流電源的正極同時連接1號功率開關管～6號功率開關管這六個功率開關管的集電極；直流電源的負極同時連接7號功率開關管～12號功率開關管這六個功率開關管的發射極。

進一步的，1號電機的A1相繞組的一端同時連接在1號功率開關管的發射極和7號功率開關管的集電極，A1相繞組的另一端同時連接在4號功率開關管的發射極和10號功率開關管的集電極；1號電機的B1相繞組的一端同時連接在2號功率開關管發射極和8號功率開關管的集電極，B1相繞組的另一端同時連接在5號功率開關管發射極和11號功率開關管的集電極；1號電機的C1相繞組的一端同時連接在3號功率開關管的發射極和9號功率開關管的集電極，C1相繞組的另一端同時連接在6號功率開關管的發射極和12號功率開關管的集電極；

進一步的，2號電機的A2相繞組一端同時連接在1號功率開關管的發射極和7號功率開關管的集電極，A2相繞組的另一端連接在1號中性點處；2號電機的B2相繞組一端同時連接在2號功率開關管的發射極和8號功率開關管的集電極，B2相繞組的另一端連接在1號中性點處，2號電機的C2相繞組一端同時連接在3號功率開關管的發射極和9號功率開關管的集電極，C2相繞組的另一端連接在1號中性點處；

進一步的，3號電機的A3相繞組一端同時連接在4號功率開關管的發射極和10號功率開關管的集電極，A3相繞組的另一端連接在2號中性點處；3號電機的B3相繞組一端同時連接在5號功率開關管的發射極和11號功率開關管的集電極，B3相繞組的另一端連接在2號中性點處；3號電機的C3相繞組一端同時連接在6號功率開關管的發射極和12號功率開關管的集電極，C3相繞組的另一端連接在2號中性點處。

有益效果：

(1)相比用三個傳統開關磁阻電機功率變換器控制三臺三相開關磁阻電機，本發明提出了一種可同時控制三臺三相開關磁阻電機的功率拓撲結構，節省了18個電力續流二極管和6個功率開關管；

(2)本發明所提出的功率拓撲結構可通過市場上的智能功率模塊搭建而成，智能功率模塊電路已市場化、集成化，易于采購，成熟可靠，大大減少了開關磁阻電機功率變換器的成本，縮短了開關磁阻電機研發人員的產品研發周期；

(3)本發明簡化了傳統功率變換器的結構，大大減小了功率變換器的尺寸與器件個數；

(4)本發明電機采用雙極性供電，同時依靠自感和互感變化工作，在任意時刻兩相繞組同時通電，提高了開關磁阻電機的繞組利用率。

附圖說明