[發明專利]一種雙通道開關磁阻電機磁場調制驅動拓撲及其控制方法

有效

• 申請號: 202010435650.4
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111525847B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 甘醇;高瑞卿;倪鍇;俞志躍;曲榮海
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P25/092
• 分類號: H02P25/092;H02P27/08;H02P6/04;H02P21/22
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種雙通道開關磁阻電機磁場調制驅動拓撲及其控制方法，包括直流電源、十二開關雙通道逆變器、驅動信號發生模塊、兩臺磁場調制開關磁阻電機、位置傳感器、電流傳感器。驅動信號發生模塊用于根據電流與位置傳感器采集到的磁場調制開關磁阻電機繞組電流和轉子位置，為所述逆變器中的開關管產生驅動信號；所述逆變器與兩臺磁場調制開關磁阻電機的三相繞組連接，所述逆變器中的開關管根據驅動信號改變開關狀態，為所述兩臺磁場調制開關磁阻電機各相繞組注入帶有直流偏置的正弦電流，驅動磁場調制開關磁阻電機運行。相對于傳統大量使用開關管的驅動拓撲，本發明減少了開關管的使用數量，大大降低了成本與體積，提高了變換器的功率密度。

技術領域

本發明屬于電機技術領域，更具體地，涉及一種雙通道開關磁阻電機磁場調制驅動拓撲及其控制方法。

背景技術

隨著環境污染和能源危機的日益加重，環保、節能的新能源汽車受到人們的廣泛關注。

我國將純電動汽車作為能源短缺和環境污染問題的解決方案，大力發展純電動汽車并積極推進相關基礎設施的建設。近年來，純電動汽車發展迅速，在續航里程、基礎設置建設、動力電池等方面都有明顯進步，截止2018年9月，我國純電動汽車保有量已經達到178萬輛。

電機驅動系統是新能源汽車的核心部件之一，對其關鍵技術的研究具有重要意義。電動汽車驅動電機種類較多，目前應用較廣的有直流電機、交流感應電機、交流永磁電機和開關磁阻電機等。開關磁阻電機作為近年來的研究熱點，具有環境適應性強、可靠性較高、調速范圍較廣、結構簡單、運行效率高、控制靈活、轉子無冷卻要求和制造成本較低等優點，被廣泛地應用于新能源電動車驅動、焦炭工業、家用電器和紡織機械等領域，未來應用前景廣闊。

在電動汽車驅動領域，常常需要多個電機共同運行。傳統應用場合下，兩臺電機需要兩套逆變器和兩套驅動模塊，成本高，體積大。磁場調制開關磁阻電機是近年的研究熱點，其繞組通入的是帶有直流偏置的正弦電流，電機遵循磁場調制原理。然而，為了實現同時給兩臺磁場調制開關磁阻電機注入帶直流偏置的正弦電流，一般需要兩套三相開繞組逆變器，也就是24個開關管。體積大，損耗大，效率低。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種雙通道開關磁阻電機磁場調制驅動拓撲及其控制方法，其目的在于提供一種體積更小、成本更低、運行效率更高的驅動系統，為兩臺磁場調制電機同時注入帶有直流偏置正弦電流。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種雙通道開關磁阻電機磁場調制驅動拓撲，包括：直流電源、十二開關雙通道逆變器、驅動信號發生模塊、兩臺磁場調制開關磁阻電機、位置傳感器、電流傳感器；

驅動信號發生模塊，用于根據采集到的磁場調制開關磁阻電機繞組電流和轉子位置，為十二開關雙通道逆變器中的開關管產生驅動信號；

十二開關雙通道逆變器與兩臺磁場調制開關磁阻電機的三相繞組連接，用于根據驅動信號發生模塊產生的驅動信號控制開關管的導通與關斷，為所述兩臺磁場調制開關磁阻電機提供電能，給各相繞組注入帶有直流偏置的正弦電流，驅動兩臺磁場調制開關磁阻電機運行。

進一步地，所述十二開關雙通道逆變器包括并聯在同一條直流母線上的四個橋臂；每個橋臂包括上開關管、中開關管、下開關管及其對應的反并聯二極管；

每個橋臂上開關管的集電極與正母線相連，下開關管的發射極與負母線相連；

上開關管及其反并聯二極管的陽極連接端與所述中開關管及其反并聯二極管的陰極連接端構成對應橋臂的上輸出端；

中開關管及其反并聯二極管的陽極連接端與所述下開關管及其反并聯二極管的陰極連接端構成對應橋臂的下輸出端；

前三個橋臂的上輸出端口分別與第一臺開關磁阻電機的各相繞組的一端連接；

第一臺開關磁阻電機各相繞組另一端連接在一起，構成星型結構的中性點；