開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構的製作方法
2023-04-23 23:54:01
開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構的製作方法
【專利摘要】開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構，屬於電機領域。本發明為解決現有開關磁阻電機驅動功率結構的各相繞組在關斷續流時能量回饋給電源，電源電壓不會升高，續流時間短，系統工作效率低的問題。本發明包括A相繞組、B相繞組、C相繞組、電源濾波電容C0、六個開關管S1、S2、S3、S4、S5和S6、六個續流二極體D1、D3、D5、Dab、Dbc和Dca；還包括三個隔離反回流二極體D2、D4、D6、A相繞組母線電容Cca、B相繞組母線電容Cab和C相繞組母線電容Cbc。所述六個開關管S1、S2、S3、S4、S5和S6結構相同。本發明用於開關磁阻電機中。
【專利說明】開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構，屬於電機領域。
【背景技術】
[0002]現有的開關磁阻電機驅動半對稱功率電路如圖1所示，每相繞組採用兩個主開關，兩個緩流ニ極管。當兩個主開關SI，S2導通吋，將繞組接至直流電源而形成電流；當SI，S2關斷時，經Dl——A相繞組——Dab續流。各相繞組的母線連接在一起，電壓都與電源電壓V相等；各相繞組在關斷續流吋，能量直接回饋給電源，電源電壓不會升高。
【發明內容】
[0003]本發明目的是為了解決現有開關磁阻電機驅動功率結構的各相繞組在關斷續流時能量回饋給電源，電源電壓不會升高，續流時間短，系統工作效率低的問題，提供了ー種開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構。
[0004]本發明所述開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構，它包括A相繞組、B相繞組、C相繞組、電源濾波電容CO、六個開關管S1、S2、S3、S4、S5和S6、六個續流ニ極管D1、D3、D5、Dab、Dbc 和 Dca ；
[0005]供電電源V的正極同時連接開關管SI的源極、續流ニ極管Dab的陰極、開關管S3的源極、續流ニ極管Dbc的陰極、開關管S5的源極和續流ニ極管Dca的陰極，供電電源V的負極同時連接續流ニ極管Dl的陽極、開關管S2的漏極、續流ニ極管D3的陽極、開關管S4的漏極、續流ニ極管D5的陽極和開關管S6的漏極，續流ニ極管Dl的陽極接地，電源濾波電容CO並聯連接在供電電源V的兩極，A相繞組的一端同時連接開關管SI的漏極和續流ニ極管Dl的陰極，A相繞組的另一端同時連接續流ニ極管Dab的陽極和開關管S2的源扱，B相繞組的一端同時連接開關管S3的漏極和續流ニ極管D3的陰極，B相繞組的另一端同時連接續流ニ極管Dbc的陽極和開關管S4的源扱，C相繞組的一端同時連接開關管S5的漏極和續流ニ極管D5的陰極，C相繞組的另一端同時連接續流ニ極管Dca的陽極和開關管S6的源極；
[0006]所述開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構還包括三個隔離反回流ニ極管D2、D4、D6、A相繞組母線電容Cca、B相繞組母線電容Cab和C相繞組母線電容Cbc ；
[0007]三個隔離反回流ニ極管D2、D4和D6的陽極同時連接在供電電源V的正極上，隔離反回流ニ極管D2的陰極連接開關管SI的源極和續流ニ極管Dca的陰極，隔離反回流ニ極管D4的陰極同時連接開關管S3的源極和續流ニ極管Dab的陰極，隔離反回流ニ極管D6的陰極同時連接連接開關管S5的源極和續流ニ極管Dbc的陰極；
[0008]B相繞組母線電容Cab的一端連接在續流ニ極管Dab的陰極上，另一端連接在開關管S2的漏極上，C相繞組母線電容Cbc的一端連接在續流ニ極管Dbc的陰極上，另一端連接在開關管S4的漏極上，A相繞組母線電容Cca的一端連接在續流ニ極管Dca的陰極上，另一端連接在開關管S5的漏極上。[0009]本發明的優點:本發明提出一種開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構。該功率拓撲結構用來驅動三相開關磁阻電機三相繞組，拓撲結構採用半對稱橋結構，三相驅動橋電壓相互獨立，用三個ニ極管與電源分離，A相的續流電流給B相繞組母線充電，B相繞組續流電流給C相繞組母線充電，C相繞組續流電流給A相繞組母線充電。使得各項繞組在下個開通階段具有較高的母線電壓，同時使繞組續流時間縮短。該功率拓撲結構能有效地減小繞組電機勵磁上升時間，降低繞組電流關斷後的續流時間，提高系統效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是開關磁阻電機ー相繞組半對稱驅動電路示意圖；
[0011]圖2是本發明所述開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構電路示意圖；
[0012]圖3是本發明所述A相繞組斬波工作時電流路徑示意圖；
[0013]圖4是本發明所述繞組工作時A相關斷給B相母線充電示意圖；
[0014]圖5是本發明所述繞組工作時B相開通利用充電後的電壓不意圖；圖6是本發明所述各相繞組工作電流和母線電壓示意圖。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:下面結合圖2說明本實施方式，本實施方式所述軸開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構，它包括A相繞組、B相繞組、C相繞組、電源濾波電容CO、六個開關管 S1、S2、S3、S4、S5 和 S6、六個續流ニ極管 Dl、D3、D5、Dab、Dbc 和 Dca ；
[0016]供電電源V的正極同時連接開關管SI的源極、續流ニ極管Dab的陰極、開關管S3的源極、續流ニ極管Dbc的陰極、開關管S5的源極和續流ニ極管Dca的陰極，供電電源V的負極同時連接續流ニ極管Dl的陽極、開關管S2的漏極、續流ニ極管D3的陽極、開關管S4的漏極、續流ニ極管D5的陽極和開關管S6的漏極，續流ニ極管Dl的陽極接地，電源濾波電容CO並聯連接在供電電源V的兩極，A相繞組的一端同時連接開關管SI的漏極和續流ニ極管Dl的陰極，A相繞組的另一端同時連接續流ニ極管Dab的陽極和開關管S2的源扱，B相繞組的一端同時連接開關管S3的漏極和續流ニ極管D3的陰極，B相繞組的另一端同時連接續流ニ極管Dbc的陽極和開關管S4的源扱，C相繞組的一端同時連接開關管S5的漏極和續流ニ極管D5的陰極，C相繞組的另一端同時連接續流ニ極管Dca的陽極和開關管S6的源極；
[0017]所述開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構還包括三個隔離反回流ニ極管D2、D4、D6、A相繞組母線電容Cca、B相繞組母線電容Cab和C相繞組母線電容Cbc ；
[0018]三個隔離反回流ニ極管D2、D4和D6的陽極同時連接在供電電源V的正極上，隔離反回流ニ極管D2的陰極連接開關管SI的源極和續流ニ極管Dca的陰極，隔離反回流ニ極管D4的陰極同時連接開關管S3的源極和續流ニ極管Dab的陰極，隔離反回流ニ極管D6的陰極同時連接連接開關管S5的源極和續流ニ極管Dbc的陰極；
[0019]B相繞組母線電容Cab的一端連接在續流ニ極管Dab的陰極上，另一端連接在開關管S2的漏極上，C相繞組母線電容Cbc的一端連接在續流ニ極管Dbc的陰極上，另一端連接在開關管S4的漏極上，A相繞組母線電容Cca的一端連接在續流ニ極管Dca的陰極上，另一端連接在開關管S5的漏極上。[0020]【具體實施方式】一:下面結合圖說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進ー步說明，所述六個開關管S1、S2、S3、S4、S5和S6結構相同。
[0021 ] 本發明開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構由供電電源V、電源濾波電容CO、隔離反回流二極體D2、D4、D6、開關磁阻電機繞組A、B、C，A相繞組開關管S1、S2、B相繞組開關管S3、S4、C相繞組開關管S5、S6、A相繞組續流二極體Dl、Dab，B相繞組續流二極體D3、Dbc, C相繞組續流二極體D5、Dca，A相繞組母線電容Cca，B相繞組母線電容Cab，C相繞組母線電容Cbc構成。電機繞組母線相互獨立，各繞組母線利用二極體D2、D4、D6隔離，母線電壓低於電源電壓V時，電源V通過二極體D2、D4、D6給母線充電，當母線電壓高於電源電壓V吋，母線上的電能不能通過二極體D2、D4、D6給電源V回充。如圖2所示。
[0022]圖3為開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構一部分，當A相開始工作時，功率管S1、S2開通，電流流經路徑沿圖中9和7虛線所示；繞組A相斬波期間，SI關斷，S2開通，電流斬波續流路徑沿圖中7和8虛線所示；繞組A相關斷時，功率管SI和S2關斷，電流續流路徑如圖4中3和4虛線所示，續流電流給B相繞組母線電容Cab充電，使得B相繞組母線電源電壓Vb升高，充電過程如圖6中的LI所示。為B相繞組ー個工作周期做準備。 [0023]工作原理:三相開關磁阻電機工作是每相繞組輪流通電進行勵磁，繞組勵磁的順序為A相->C相->B相->A相……。A相開始工作吋，功率管SI和S2開通，A相母線上的電壓Va給A相繞組勵磁，電流流經路線為A相母線電源正極->S1->A相繞組->S2->A相母線電源負極。在A相工作期間，A相繞組為電流斬波控制方式，斬波過程中，SI關斷，S2開通，電流流經路線為A相繞組->S2->續流二極體D1->A相繞組。A相繞組停止工作吋，SI和S2都關斷，A相繞組電流進行續流，續流路徑為電容Cab負極-> 續流二級管D1->A相繞組_>續流二級管Dab_>B相母線電容Cab正極，給B相母線電容Cab充電，使得B相母線電壓Vb升高，這個過程把A相繞組的能量傳遞給B相母線電源電容Cab，同時使得A相繞組續流能迅速下降，縮短了續流時間。
[0024]在A相停止工作吋，C相開始工作，功率管S5和S6開通，C相母線上的電壓Vc給C相繞組勵磁，電流流經路線為C相母線電源正扱-〉S5->C相繞組->S6->C相母線電源負扱。在C相工作期間，C相繞組為電流斬波控制方式，斬波過程中，S5關斷，S6開通，電流流經路線為C相繞組->S6->續流二極體D5->C相繞組。C相繞組停止工作吋，S5和S6都關斷，C相繞組電流進行續流，續流路徑為電容Cca負極-> 續流二級管D5->C相繞組-> 續流二級管Dca_>A相母線電容Cca正極,給A相母線電容Cca充電,使得A相母線電壓Va升高，這個過程把C相繞組的能量傳遞給A相母線電源電容Cca，同時使得C相繞組續流能迅速下降，縮短了續流時間。
[0025]在C相停止工作吋，B相開始工作，功率管S3和S4開通，B相母線上的電壓Vb給B相繞組勵磁，電流流經路線為B相母線電源正極->S3->B相繞組->S4->B相母線電源負扱。在B相工作期間，B相繞組為電流斬波控制方式，斬波過程中，S3關斷，S4開通，電流流經路線為B相繞組->S4->續流二極體D3->B相繞組。B相繞組停止工作吋，S3和S4都關斷，B相繞組電流進行續流，續流路徑為電容Cbc負極-> 續流二級管D3->B相繞組-> 續流二級管Dbc->C相母線電容Cbc正扱，給C相母線電容Cbc充電，使得C相母線電壓Vc升高，這個過程把B相繞組的能量傳遞給C相母線電源電容Cbc，同時使得B相繞組續流能迅速下降，縮短了續流時間。 [0026] 下一刻又為B相停止工作，A相開始工作。如圖6所示。
【權利要求】
1.開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構，它包括A相繞組、B相繞組、C相繞組、電源濾波電容CO、六個開關管S1、S2、S3、S4、S5和S6、六個續流二極體Dl、D3、D5、Dab、Dbc和Dca ； 供電電源V的正極同時連接開關管SI的源極、續流二極體Dab的陰極、開關管S3的源扱、續流二極體Dbc的陰極、開關管S5的源極和續流二極體Dca的陰極，供電電源V的負極同時連接續流二極體Dl的陽極、開關管S2的漏極、續流二極體D3的陽極、開關管S4的漏扱、續流二極體D5的陽極和開關管S6的漏極，續流二極體Dl的陽極接地，電源濾波電容CO並聯連接在供電電源V的兩極，A相繞組的一端同時連接開關管SI的漏極和續流二極體Dl的陰極，A相繞組的另一端同時連接續流二極體Dab的陽極和開關管S2的源扱，B相繞組的一端同時連接開關管S3的漏極和續流二極體D3的陰極，B相繞組的另一端同時連接續流二極體Dbc的陽極和開關管S4的源扱，C相繞組的一端同時連接開關管S5的漏極和續流二極體D5的陰極，C相繞組的另一端同時連接續流二極體Dca的陽極和開關管S6的源極；其特徵在於:所述開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構還包括三個隔離反回流二極體D2、D4、D6、A相繞組母線電容Cca、B相繞組母線電容Cab和C相繞組母線電容Cbc ； 三個隔離反回流二極體D2、D4和D6的陽極同時連接在供電電源V的正極上，隔離反回流二極體D2的陰極連接開關管SI的源極和續流二極體Dca的陰極，隔離反回流二極體D4的陰極同時連接開關管S3的源極和續流二極體Dab的陰極，隔離反回流二極體D6的陰極同時連接連接開關管S5的源極和續流二極體Dbc的陰極； B相繞組母線電容Cab的一端連接在續流二極體Dab的陰極上，另一端連接在開關管S2的漏極上，C相繞組母線電容Cbc的一端連接在續流二極體Dbc的陰極上，另一端連接在開關管S4的漏極上，A相繞 組母線電容Cca的一端連接在續流二極體Dca的陰極上，另ー端連接在開關管S5的漏極上。
2.根據權利要求1所述開關磁阻電機分相勵磁功率拓撲結構，其特徵在於，所述六個開關管S1、S2、S3、S4、S5和S6結構相同。
【文檔編號】H02P6/00GK103607145SQ201310641784
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】吳紅星, 黃玉平, 仲悅, 鄭再平, 楊旭強 申請人:哈爾濱工業大學