[發明專利]一種三相開關磁阻電機集成型升壓功率變換器及控制方法

有效

• 申請號: 202011491993.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112615539B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 蔡駿;董逸茹;束寅志;嚴穎;趙興強
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02P25/092
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

1.一種三相開關磁阻電機集成型升壓功率變換器的控制方法，其特征在于：三相開關磁阻電機集成型升壓功率變換器包括直流電源U_in、第一IGBT晶體管S₁、第一續流二極管D₁、第二IGBT晶體管S₂、第二續流二極管D₂、第三IGBT晶體管S₃、第三續流二極管D₃、第四IGBT晶體管S₄、第四續流二極管D₄、第五IGBT晶體管S₅、第五續流二極管D₅、第六IGBT晶體管S₆、第六續流二極管D₆、第七IGBT晶體管S₇、第七續流二極管D₇、第八續流二極管D₈、第九續流二極管D₉、第十續流二極管D₁₀、第十一續流二極管D₁₁、第十二續流二極管D₁₂、第一電解電容C₁、第一電感L₁、以及三相開關磁阻電機中的A相繞組、B相繞組、C相繞組；

其中，第一IGBT晶體管S₁的發射極與第一續流二極管D₁的陽極相對接，第一IGBT晶體管S₁的集電極與第一續流二極管D₁的陰極相對接，第二IGBT晶體管S₂的發射極與第二續流二極管D₂的陽極相對接，第二IGBT晶體管S₂的集電極與第二續流二極管D₂的陰極相對接，第三IGBT晶體管S₃的發射極與第三續流二極管D₃的陽極相對接，第三IGBT晶體管S₃的集電極與第三續流二極管D₃的陰極相對接，第四IGBT晶體管S₄的發射極與第四續流二極管D₄的陽極相對接，第四IGBT晶體管S₄的集電極與第四續流二極管D₄的陰極相對接，第五IGBT晶體管S₅的發射極與第五續流二極管D₅的陽極相對接，第五IGBT晶體管S₅的集電極與第五續流二極管D₅的陰極相對接，第六IGBT晶體管S₆的發射極與第六續流二極管D₆的陽極相對接，第六IGBT晶體管S₆的集電極與第六續流二極管D₆的陰極相對接，第七IGBT晶體管S₇的發射極與第七續流二極管D₇的陽極相對接，第七IGBT晶體管S₇的集電極與第七續流二極管D₇的陰極相對接；

直流電源U_in的正極與第一電感L₁的其中一端相對接，第一電感L₁的另一端、第二IGBT晶體管S₂的集電極、三相開關磁阻電機中A相繞組的其中一端、第一IGBT晶體管S₁的發射極四者相對接；三相開關磁阻電機中A相繞組的另一端分別對接第三IGBT晶體管S₃的集電極、第八續流二極管D₈的陽極；三相開關磁阻電機中B相繞組的其中一端分別對接第四IGBT晶體管S₄的發射極、第九續流二極管D₉的陰極，三相開關磁阻電機中B相繞組的另一端分別對接第五IGBT晶體管S₅的集電極、第十續流二極管D₁₀的陽極；三相開關磁阻電機中C相繞組的其中一端分別對接第六IGBT晶體管S₆的發射極、第十一續流二極管D₁₁的陰極，三相開關磁阻電機中C相繞組的另一端分別對接第七IGBT晶體管S₇的集電極、第十二續流二極管D₁₂的陽極；

第一IGBT晶體管S₁的集電極、第八續流二極管D₈的陰極、第一電解電容C₁的正端、第四IGBT晶體管S₄的集電極、第十續流二極管D₁₀的陰極、第六IGBT晶體管S₆的集電極、第十二續流二極管D₁₂的陰極七者相連接；直流電源U_in的負極、第二IGBT晶體管S₂的發射極、第三IGBT晶體管S₃的發射極、第一電解電容C₁的負端、第九續流二極管D₉的陽極、第五IGBT晶體管S₅的發射極、第十一續流二極管D₁₁的陽極、第七IGBT晶體管S₇的發射極八者相連接；

所述控制方法包括如下步驟：

步驟A.采集第一電解電容C₁兩端的輸出母線電壓U_dc，并獲得其與預設參考輸出母線電壓之間的誤差，針對該誤差進行PI處理獲得參考電流值并進入步驟B；

步驟B.采集通過第一電感L₁的電流I_L，并獲得其與參考電流值之間的誤差，針對該誤差依次經過PI處理、PWM處理后，獲得對應于第二IGBT晶體管S₂的控制信號S′₂，然后進入步驟C；

步驟C.針對對應于第二IGBT晶體管S₂的控制信號S′₂，執行邏輯取反運算，獲得對應于第一IGBT晶體管S₁的控制信號S′₁，然后進入步驟D；

步驟D.采集三相開關磁阻電機的HALL信號，并對其進行轉子位置角計算，獲得電機轉子位置角θ，再結合預設電機導通角θ_on、預設電機關斷角θ_off，執行角度位置控制，獲得分別對應三相開關磁阻電機A相繞組、B相繞組、C相繞組的導通信號S_a1、S_b1、S_c1，然后進入步驟E；

步驟E.應用分別對應三相開關磁阻電機B相繞組、C相繞組的導通信號S_b1、S_c1，分別構成對應于第四IGBT晶體管S₄的控制信號S′₄、對應于第六IGBT晶體管S₆的控制信號S′₆，然后進入步驟F；

步驟F.采集分別對應三相開關磁阻電機三相繞組的電流i_a、i_b、i_c，結合電流斬波比較值i_chop，執行電流斬波控制，獲得分別對應三相開關磁阻電機A相繞組、B相繞組、C相繞組的電流斬波控制信號S_a2、S_b2、S_c2，然后進入步驟G；

步驟G.針對導通信號S_a1、電流斬波控制信號S_a2執行邏輯與運算，獲得對應于第三IGBT晶體管S₃的控制信號S′₃；針對導通信號S_b1、電流斬波控制信號S_b2執行邏輯與運算，獲得對應于第五IGBT晶體管S₅的控制信號S′₅；針對導通信號S_c1、電流斬波控制信號S_c2執行邏輯與運算，獲得對應于第七IGBT晶體管S₇的控制信號S′₇；然后進入步驟H；

步驟H.應用分別對應第一IGBT晶體管S₁、第二IGBT晶體管S₂、第三IGBT晶體管S₃、第四IGBT晶體管S₄、第五IGBT晶體管S₅、第六IGBT晶體管S₆、第七IGBT晶體管S₇的控制信號S′₁、S′₂、S′₃、S′₄、S′₅、S′₆、S′₇，分別針對第一IGBT晶體管S₁、第二IGBT晶體管S₂、第三IGBT晶體管S₃、第四IGBT晶體管S₄、第五IGBT晶體管S₅、第六IGBT晶體管S₆、第七IGBT晶體管S₇進行控制。