[發(fā)明專利]開關(guān)磁阻電機(jī)容錯(cuò)功率變換器設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010012009.X
• 申請(qǐng)日: 2020-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN111327217B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳昊;方成輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/48
• 分類號(hào): H02M7/48;H02M7/537;H02M7/5388;H02M1/32;H02P25/092;G06F30/39
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本發(fā)明提出了一種開關(guān)磁阻電機(jī)容錯(cuò)功率變換器設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法首先給定的基礎(chǔ)功率變換器和限制條件，通過(guò)有向圖和矩陣的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行回路計(jì)算，再結(jié)合電路原理得到最優(yōu)容錯(cuò)型功率變換器。本發(fā)明提出的容錯(cuò)功率變換器設(shè)計(jì)方法靈活，可根據(jù)實(shí)際需求，給定相應(yīng)的條件，設(shè)計(jì)出在該條件下容錯(cuò)性能最優(yōu)的功率變換器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固簡(jiǎn)單、成本低，各相獨(dú)立工作，系統(tǒng)可靠性高，適用于高速、環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。但由于元器件老化、過(guò)流過(guò)壓等原因，在電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，故障的發(fā)生是不可避免的。當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，有時(shí)設(shè)備不具備停機(jī)條件，需要設(shè)備在故障狀態(tài)下繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。因此，為了提高設(shè)備的帶故障運(yùn)行能力以及避免故障帶來(lái)的重大損失，有必要進(jìn)行容錯(cuò)技術(shù)的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種開關(guān)磁阻電機(jī)容錯(cuò)功率變換器的設(shè)計(jì)方法，具體如下。

一種開關(guān)磁阻電機(jī)容錯(cuò)功率變換器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：該設(shè)計(jì)方法包括以下步驟：

步驟1、給定一個(gè)開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器，該功率變換器包括開關(guān)管和二極管。將該功率變換器和其負(fù)載構(gòu)成的電路用有向圖表示，其中電流可雙向流通的元件用兩條方向相反的有向邊表示，有向元件用一條有向邊表示，有向邊方向?yàn)殡娏骺闪魍ǚ较?。用?shù)字對(duì)該有向圖的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，有向邊的權(quán)值用符號(hào)Xij表示并將其定義為布爾變量，其中X表示有向邊對(duì)應(yīng)的元件符號(hào)，i表示有向邊的起始節(jié)點(diǎn)，j表示有向邊的終端節(jié)點(diǎn)。用連接矩陣C＝[c_xy]表達(dá)有向圖，其中c_xy表示連接矩陣的元素，x為對(duì)應(yīng)的行號(hào)，y為對(duì)應(yīng)的列號(hào)，其中連接矩陣C中的元素定義如下：

步驟2、給定一個(gè)條件：在所述功率變換器中增加多個(gè)電路元件。

步驟3、在限制條件下，將所述增加的電路元件連接在所述功率變換器的兩個(gè)電路節(jié)點(diǎn)之間。所述限制條件為：增加的電路元件不能互相并聯(lián)或反并聯(lián)，不能并聯(lián)或反并聯(lián)在所述功率變換器中的電路元件的兩端，不能并聯(lián)或反并聯(lián)在所述功率變換器的負(fù)載的兩端，其連接的兩個(gè)電路節(jié)點(diǎn)不能相同。用步驟1的方式將所述增加的多個(gè)電路元件用有向邊表示，在步驟2的給定條件下，增加的多個(gè)電路元件連接在不同的電路節(jié)點(diǎn)之間將產(chǎn)生不同的位置組合，其對(duì)應(yīng)的有向邊組合也不同，列出所有增加的有向邊的組合，然后將增加的有向邊用連接矩陣C中的元素表示，得到連接矩陣C′，一個(gè)增加的有向邊組合對(duì)應(yīng)一個(gè)連接矩陣C′。

步驟4、將所述連接矩陣C′和單位對(duì)角陣E相加得到矩陣C′+E。計(jì)算C′+E的減1布爾行列式，其中，減1布爾行列式的定義為：設(shè)矩陣A為一個(gè)電路對(duì)應(yīng)的連接矩陣，那么A+E的減1布爾行列式為A+E的積和式減1經(jīng)過(guò)布爾運(yùn)算得到的計(jì)算結(jié)果。這里給出減1布爾行列式的一個(gè)性質(zhì)：若矩陣A為一個(gè)電路對(duì)應(yīng)的連接矩陣，那么A+E的減1布爾行列式能夠表示該電路的所有回路，且減1布爾行列式的每一項(xiàng)對(duì)應(yīng)該電路的一個(gè)回路。

步驟5、由C′+E的減1布爾行列式可知因增加電路元件而增加的電路回路。給定選擇條件：條件1、增加的電路元件能夠在作用上替代最多的所述功率變換器中的電路元件；條件2、所述增加的電路回路包括的勵(lì)磁回路(正電壓回路)、續(xù)流回路(零電壓回路)、退磁回路(負(fù)電壓回路)之和最多；條件1的優(yōu)先級(jí)高于條件2。根據(jù)所述選擇條件得到一個(gè)增加的電路元件位置組合，然后得到相應(yīng)的開關(guān)磁阻電機(jī)容錯(cuò)功率變換器。

步驟1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器為不對(duì)稱半橋功率變換器、雙繞組功率變換器、雙極性直流電源功率變換器、C-Dump型功率變換器、Miller功率變換器其中之一。

步驟1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器的開關(guān)管類型為門極關(guān)斷晶閘管(GTO)、雙極型晶體管(BJT)、功率MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(power MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)其中之一。