[發明專利]一種三相開關磁阻電機模塊化功率變換器勵磁控制策略

有效

• 申請號: 201610097014.9
• 申請日: 2016-02-22
• 公開（公告）號: CN105634372B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 宋受俊;夏澤坤
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02P25/098
• 分類號: H02P25/098
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種三相開關磁阻電機模塊化功率變換器勵磁控制策略，屬于電機控制領域。

背景技術

開關磁阻電機驅動系統包括電機本體、控制器、功率變換器和檢測器四個部分。功率變換器負責為電能傳輸提供通路，實現向開關磁阻電機供電、將電能回饋給電源或向用電負載供電等功能。開關磁阻電機驅動系統除電機本體之外，其體積、重量和成本主要取決于功率變換器。傳統開關磁阻電機功率變換器拓撲主要有不對稱半橋型、公共開關型、電容裂相型、電容轉儲型等結構，這些結構與傳統交流電機功率變換器有很大差別，不能直接使用已經成熟的交流電機驅動器模塊，通常采用分立開關器件實現，增加了系統的復雜度、體積和重量，降低了可靠性，提高了成本。上世紀八十年代以來，電力電子技術和計算機技術的發展，為功率器件的更新換代奠定了基礎。特別是高集成度、低成本功率開關模塊的出現，對功率變換器拓撲結構的研究產生了深遠影響。近年來，出現了一些模塊化開關磁阻電機功率變換器，但絕大部分存在器件選型范圍較窄或利用率不高的缺陷。文獻“Cost-optimized switched reluctance motor drive with bipolar currents”基于一個Six-pack IGBT模塊和一個Dual IGBT模塊提出了一種適用于三相開關磁阻電機繞組星形連接且中線引出的功率變換器拓撲，提高了系統集成度，拓寬了器件選型范圍，同時器件也有較高的利用率，但所用控制策略無法完成兩相同時導通，導致電機平均輸出轉矩小，轉矩脈動大。

發明內容

針對上述模塊化功率變換器控制方法的缺陷，本發明提出了一種新的控制策略，在不改變功率變換器結構的基礎上，能夠實現兩相同時導通，提高了電機的平均輸出轉矩，降低了轉矩脈動。且Six-pack IGBT模塊中開關管平均開關頻率為不對稱半橋功率變換器中開關管平均開關頻率的一半，縮短了導通時間，延長了工作壽命。

本發明所述的模塊化功率變換器由一個Six-pack IGBT模塊和一個Dual IGBT模塊組成；Six-pack IGBT模塊包括一到六號開關管T1～T6，一到六號二極管D1～D6；六個開關管T1～T6和六個二極管D1～D6組成上下三個橋臂，三個上橋臂分別由開關管T1，T3，T5和二極管D1，D3，D5組成，三個下橋臂分別由開關管T2，T4，T6和二極管D2，D4，D6組成；所述的Dual IGBT模塊包括七號開關管T7，八號開關管T8，七號二極管D7和八號二極管D8，開關管T7和二極管D7組成一個上橋臂，開關管T8和二極管D8組成一個下橋臂；Six-pack IGBT模塊和Dual IGBT模塊每個上橋臂接直流電源正端，下橋臂接直流電源負端；Six-pack IGBT模塊的三個上下橋臂連接處引出線分別與開關磁阻電機三相繞組相連，Dual IGBT模塊的上下橋臂連接處引出線與開關磁阻電機三相繞組連接點N相連。

定義三相開關磁阻電機A、B和C相繞組的開通、關斷角分別為θ_onA、θ_offA、θ_onB、θ_offB、θ_onC、θ_offC，轉子位置角為θ，開關磁阻電機轉子極數為N_r，開關磁阻電機各相導通角存在重疊，則

各相勵磁順序為BA→A→AC→C→CB→B→BA。技術方案如下：

當θ_onA≤θ<θ_offB時，A相導通，B相未關斷，A相繞組所連接Six-pack IGBT模塊橋臂的上管與B相繞組所連接Six-pack IGBT模塊橋臂的下管同時導通，或A相繞組所連接Six-pack IGBT模塊橋臂的下管與B相繞組所連接Six-pack IGBT模塊橋臂的上管同時導通，并與電源正、負端組成完整回路，此時A、B兩相串聯勵磁；

當θ_offB≤θ<θ_onC時，B相關斷，A相繞組所連接Six-pack IGBT模塊橋臂的上管與繞組另一端所連接Dual IGBT模塊橋臂下管同時導通，或A相繞組所連接Six-pack IGBT模塊橋臂的下管與繞組另一端所連接Dual IGBT模塊橋臂上管同時導通，并與電源正、負端組成完整回路，此時A相繞組單獨勵磁，B相退磁直至關斷；