[發明專利]一種基于晶閘管的磁場調制開關磁阻電機驅動系統與控制方法

有效

• 申請號: 201911003556.5
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN110798121B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 甘醇;高瑞卿;曲榮海;孔武斌
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P25/08
• 分類號: H02P25/08;H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P27/08;H02M7/515
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種基于晶閘管的磁場調制開關磁阻電機驅動系統，其特征在于，包括：直流電源、多個單相逆變單元和直流注入橋臂；

每個單相逆變單元包括上晶閘管、下晶閘管、中間開關管及其各自的反并聯二極管；所述上晶閘管的陽極與所述直流電源正極連接，所述下晶閘管的陰極與所述直流電源負極連接；所述中間開關管的集電極與上晶閘管的陰極和第一二極管的陰極連接，所述中間開關管的發射極與下晶閘管的陽極和第二二極管的陽極連接，所述第一二極管的陽極和第二二極管的陰極連接作為所述單相逆變單元的輸出端口；

各個所述單相逆變單元的輸出端口分別與開關磁阻電機的各相繞組的一端連接，用于為所述開關磁阻電機各相繞組注入帶直流偏置的正弦電流；

所述開關磁阻電機各相繞組另一端相互連接，構成星型結構的中性點；所述單相逆變單元存在以下工作模式：

正電流模式，所述開關磁阻電機繞組內流過正向電流，且所述上晶閘管和中間開關管均處于開通狀態；所述單相逆變單元輸出端電壓為正直流母線電壓，繞組電流正向增加；

正續流模式，所述開關磁阻電機繞組內續流流過正向電流，且所述上晶閘管和中間開關管均處于關斷狀態；所述單相逆變單元輸出端電壓為負直流母線電壓，繞組電流正向減少；

負電流模式，所述開關磁阻電機繞組內流過反向電流，且所述中間開關管和下晶閘管均處于開通狀態；所述單相逆變單元輸出端電壓為負直流母線電壓，繞組電流反向增加；

負續流模式，所述開關磁阻電機繞組內續流流過反向電流，且所述中間開關管和下晶閘管均處于關斷狀態；所述單相逆變單元輸出端電壓為正直流母線電壓，繞組電流反向減少；

所述直流注入橋臂與所述中性點連接，用于為所述正弦電流的直流偏置分量提供流通路徑；所述直流注入橋臂包括上橋臂二極管和下橋臂開關管；

所述上橋臂二極管的陽極與所述下橋臂開關管的集電極連接，同時與所述開關磁阻電機的中性點連接；所述上橋臂二極管的陰極與直流電源正極連接；所述下橋臂開關管的發射極與直流電源負極連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于晶閘管的磁場調制開關磁阻電機驅動系統，其特征在于，所述驅動系統還包括直流穩壓電容；所述直流穩壓電容并聯在所述直流電源的正負極接線端。

3.根據權利要求1所述的一種基于晶閘管的磁場調制開關磁阻電機驅動系統，其特征在于，所述直流注入橋臂在注入直流時存在以下工作模式：

正偏置模式，所述下橋臂開關管處于開通狀態，且所述開關磁阻電機各相繞組內流過正直流偏置電流；

正偏置續流模式，下橋臂開關管處于關斷狀態，且所述開關磁阻電機各相繞組內續流流過正直流偏置電流。

4.一種如權利要求1-3任一項所述的基于晶閘管的磁場調制開關磁阻電機驅動系統的控制方法，其特征在于，包括：

(1)根據采集到的開關磁阻電機繞組電流和轉子位置，計算得到電機d、q和0軸電流反饋值i_dq0；

(2)根據電機d、q和0軸電流給定值和所述電流反饋值i_dq0，利用比例積分算法，計算得到電機d、q和0軸電壓給定值

(3)根據所述電機d、q和0軸電壓給定值和采集到的轉子位置，計算得到電機各相繞組電壓給定值

(4)分別對電機各相繞組電壓給定值注入等效調制分量，并進行過零點時刻檢測，根據檢測到的過零點時刻觸發脈沖，控制單相逆變單元中的晶閘管導通；

(5)分別對電機各相繞組電壓給定值注入等效調制分量后取絕對值，得到電機各相電壓參考值，將電機各相電壓參考值分別與預設的三角波進行比較，采用以下方式對單相逆變單元的中間開關管的驅動信號進行控制；

當繞組電壓參考值大于所述三角載波時，令所述中間開關管觸發脈沖為高電平；當繞組電壓參考值小于所述三角載波時，令所述中間開關管觸發脈沖為低電平。

5.根據權利要求4所述的一種基于晶閘管的磁場調制開關磁阻電機驅動系統的控制方法，其特征在于，步驟(4)具體為，當繞組電壓給定值從負變正過零時，將單相逆變單元的上晶閘管的觸發脈沖拉高；當繞組電壓給定值從正變負過零時，將單相逆變單元的下晶閘管的觸發脈沖拉高。

6.根據權利要求4所述的一種基于晶閘管的磁場調制開關磁阻電機驅動系統的控制方法，其特征在于，步驟(5)中所述對電機各相繞組電壓給定值注入等效調制分量，具體為，當等效調制分量大于所述預設三角載波時，令直流注入橋臂中的下橋臂開關管觸發脈沖為高電平；當等效調制分量小于所述預設三角載波時，令直流注入橋臂中的下橋臂開關管觸發脈沖為低電平。