[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

本發明涉及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，針對三相開關磁阻電機三相不對稱半橋中、A相橋臂的下續流續流二極管，應用第二IGBT晶體管S₂替代，并在該開關管兩端并聯接入直流電源和電感串聯支路，使得A相橋臂上的第一IGBT晶體管S₁與第三IGBT晶體管S₃構成一個升壓DC?DC變換器功率電路，進而使得新的A相橋臂在沒有增加功率器件的條件下實現了升壓DC?DC變換器與不對稱半橋橋臂的集成，整個方案使開關磁阻電機功率變換器可以在不增加開關器件的條件下，由升壓DC?DC變換器在三相不對稱半橋功率電路的一相橋臂中實現拓撲和控制的集成，使得另外兩相繞組勵磁和退磁電壓具備升壓可調能力。

技術領域

本發明涉及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，屬于電機驅動控制技術領域。

背景技術

開關磁阻電機是雙凸極結構，具有啟動轉矩大、控制方便、成本低、容錯性好及效率高等特點，功率變換器作為電機運行時承擔能量轉換工作的部件，對功率變換器的研究有利于開關磁阻電機系統小型化、集成化。

開關磁阻電機典型的功率拓撲是不對稱半橋，每一橋臂控制需要兩個續流二極管和兩個開關管，如果需要實現對母線電壓的升壓，需要在不對稱半橋的前級級聯DC-DC變換器構成兩級式結構，該方案增加了額外的兩個開關管，功率器件增加較多，同時前后及控制互相分離，驅動資源需求多。在不影響電機性能的同時將傳統兩級式變換器集成化，同時減少功率開關器件，降低成本和減少驅動資源，做到控制方法上的集成，集成型功率變換器在這方面有著明顯的優勢。

另一方面，電機在特殊工況時，例如爬坡或者陷入泥潭低速啟動的時候，需要電機輸出大扭矩，傳統三相對稱式變換器無法進一步提升轉速或提升轉矩的時候，通過借助三相繞組的不對稱升壓可以實現電機轉速或轉矩的進一步提升，對于高速大扭矩車用或航空驅動這種需要開關磁阻電機在額定運行時仍需要繼續進一步提升轉速或提升轉矩的應用場合具有重要的應用價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種三相開關磁阻電機集成型升壓功率變換器，使得A相橋臂上所連兩個IGBT晶體管構成一個升壓DC-DC變換器功率電路，從而使得新A相橋臂在沒有增加功率器件的條件下，實現了升壓DC-DC變換器與不對稱半橋橋臂的集成，提高了工作效率。

本發明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明設計了一種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；