[發明專利]一種開關磁阻電機功率變換器及其控制方法

有效

• 申請號: 201710572551.9
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107196576B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 孫冠群
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H02P25/092
• 分類號: H02P25/092
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種開關磁阻電機功率變換器，由功率變換器主電路、勵磁電路、充電電路組成，其技術特征是，所述功率變換器主電路與所述勵磁電路和所述充電電路連接，并輸出，充電電路與勵磁電路連接；

功率變換器主電路由2-5個功率變換支路和輸出電容器組成，所述2-5個功率變換支路之間并聯連接；每個功率變換支路內部連接并控制開關磁阻電機的一相繞組，每相繞組分為兩個相繞組支路，每個功率變換支路由第一開關管、第二開關管、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第一電容器、第一相繞組支路、第二相繞組支路組成，其中，所述第一開關管陽極作為功率變換支路即功率變換器主電路的輸入正極端，第一開關管陰極連接所述第一二極管陽極、所述第二二極管陰極、所述第二相繞組支路一端，第二二極管陽極連接所述第一電容器負極并作為功率變換支路即功率變換器主電路的輸入負極端，同時也作為功率變換支路即功率變換器主電路輸出地端，第一二極管陰極連接所述第三二極管陰極、所述第一相繞組支路一端，第三二極管陽極連接第二相繞組支路另一端、所述第四二極管陽極，第一相繞組支路另一端連接所述第二開關管陽極、第四二極管陰極、所述第五二極管陽極，第五二極管陰極作為功率變換支路即功率變換器主電路輸出正極端，第二開關管陰極連接第一電容器正極并作為功率變換支路即功率變換器主電路輸出負極端，功率變換器主電路正負極兩端之間連接所述輸出電容器；

勵磁電路由第一蓄電池、第二蓄電池、第三蓄電池、第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器、第四繼電器、第五繼電器、第六繼電器、第六二極管組成，所述第一蓄電池正極和所述第一繼電器一端、所述第二繼電器一端、所述第六二極管陽極連接，并作為勵磁電路輸入正極端，第六二極管陰極作為勵磁電路輸出正極端與功率變換器主電路輸入正極端連接，第一蓄電池負極與所述第三繼電器一端、所述第四繼電器一端連接并作為勵磁電路輸入負極端，第三繼電器另一端連接第一繼電器另一端和所述第二蓄電池正極，第二蓄電池負極連接第四繼電器另一端和所述第五繼電器一端、所述第六繼電器一端，第五繼電器另一端連接第二繼電器另一端和所述第三蓄電池正極，第三蓄電池負極連接第六繼電器另一端并作為勵磁電路輸出負極端與功率變換器主電路輸入負極端連接；

充電電路由第三開關管、第四開關管、變壓器、第七二極管、第八二極管、第二電容器、第三電容器、電感組成，所述第三開關管陰極作為充電電路輸入負極端連接功率變換器主電路輸出地端，第三開關管陽極連接所述變壓器一次繞組一端，變換器一次繞組另一端作為充電電路輸入正極端連接功率變換器主電路輸出正極端，變壓器二次繞組一端連接所述第七二極管陽極，第七二極管陰極連接所述第二電容器正極和所述第四開關管陽極，第四開關管陰極連接所述第八二極管陰極和所述電感一端，電感另一端連接所述第三電容器正極并作為充電電路輸出正極端連接勵磁電路輸入正極端，第三電容器負極連接第八二極管陽極、第二電容器負極、變壓器二次繞組另一端，并作為充電電路輸出負極端連接勵磁電路輸入負極端。

2.一種開關磁阻電機功率變換器的控制方法，其特征是，

當開關磁阻電機作為電動機運行時，第一繼電器、第二繼電器、第四繼電器、第六繼電器、第三開關管、第四開關管始終處于斷開狀態，第三繼電器和第五繼電器始終處于閉合導通狀態；根據開關磁阻電機的轉子位置信息，需要某相繞組通電時，該相繞組所在功率變換支路的第一開關管和第二開關管閉合導通，通電完畢，該功率變換支路的第一開關管和第二開關管斷開；

當開關磁阻電機作為發電機運行時，第一繼電器、第二繼電器、第四繼電器、第六繼電器始終處于閉合導通狀態，第三繼電器和第五繼電器始終處于斷開狀態；發電運行期間根據轉子位置需工作的相繞組分為勵磁和發電兩大階段，勵磁階段時，需工作的相繞組所在的功率變換支路的第一開關管和第二開關管閉合導通，勵磁階段結束時第一開關管和第二開關管關斷并進入發電階段；當檢測到勵磁電路的三個蓄電池總電量低于下限值時，充電電路投入工作，即第三開關管和第四開關管各自以一定的占空比，按照PWM模式開關控制，通過調節第三開關管和第四開關管的占空比，調節充電電路輸出的電壓和電流，以滿足勵磁電路中蓄電池充電需求，待檢測到勵磁電路的三個蓄電池總電量高于上限值時，第三開關管和第四開關管關斷，充電電路停止工作。