[实用新型]一种开关磁阻电机的功率变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种开关磁阻电机的功率变换器，属于开关磁阻电机应用和技术优化的领域。

背景技术

开关磁阻电机在宽广的速度和功率范围内都能保持较高的效率，功率范围从10W到5MW，几乎难以找到开关磁阻电机传动系统不适合的领域。开关磁阻电机的功率变换器是为开关磁阻电机提供电能的电路装置，在传统的功率变换器中，功率开关管IGBT在整个系统中的成本比重很大。由于目前市场上IGBT是针对变频器设计，现有三相大功率开关磁阻电机的功率转换器采用不对称桥式线路，其原理如图2所示，当两个主开关Q1和Q2同时导通时，电源向电机的绕组A相供电；当主开关Q1和Q2同时关断时，相电流经过续流二极管D1和D2续流，实现A相的关断。同理也可以实现其它相的开通和关断的控制。在该电路中，IGBT模块和相数比为2∶1，IGBT模块中只有一个作为功率开关管，另一功率开关管仅作为续流二极管使用，未能实现充分利用，且由于选用的IGBT模块较多导致驱动器体积较大。

发明内容

本实用新型针对开关磁阻电机功率转换电路中IGBT模块较多，利用率低、成本偏高、体积较大的缺陷，提供一种开关磁阻电机的功率变换器，以减少IGBT模块的使用量，从而降低整个功率转换器生产成本，同时减小功率变换器结构体积以及降低散热片成本。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种开关磁阻电机的功率变换器，该功率变换器由并联的四个IGBT组成的电控开关支路组成，与电机三相绕组La、Lb、Lc分别连接；所述的电控开关支路由含续流二极管D11、D21、D31、D41的上位电控开关和含续流二极管D12、D22、D32、D42的下位电控开关串联而成，一个电机绕组的一端接到一个电控开关支路的上位电控开关与下位电控开关之间，另一端接到下一个电控开关支路的上位电控开关与下位电控开关之间。

所述的上位电控开关由续流二极管D11、D21、D31、D41和可控开关Q11、Q21、Q31、Q41并联而成，所述的下位电控开关由续流二极管D12、D22、D32、D42和可控开关Q12、Q22、Q32、Q42并联关而成。

本实用新型的功率变换器，每一相的上下半桥用一两个管子串联，在相同的电机容量下减少了功率开关管IGBT的数量，从而减小功率变换器结构休积，降低整个功率转换器生产成本，由于减少了开关管的开关次数，从而降低了系统损耗，降低散热成本，提高系统工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

图2为传统的功率变换器的电路原理图。

图3上半周期A相导通的工作状态图。

图4上半周期B相导通的工作状态图。

图5上半周期C相导通的工作状态图。

图6下半周期A相导通的工作状态图。

图7下、半周明B相导通的工作状态图。

图8下、半周期C相导通的工作状态图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型作进一步地说明。

如图1所示，本实用新型的开关磁阻电机的功率变换器，该功率变换器由并联的四个IGBT组成的电控开关支路组成，与电机三相绕组La、Lb、Lc分别连接；所述的电控开关支路由含续流二极管D11、D21、D31、D41的上位电控开关和含续流二极管D12、D22、D32、D42的下位电控开关串联而成，一个电机绕组的一端接到一个电控开关支路的上位电控开关与下位电控开关之间，另一端接到下一个电控开关支路的上位电控开关与下位电控开关之间。

进一步，所述的上位电控开关由续流二极管D11、D21、D31、D41和可控开关Q11、Q21、Q31、Q41并联而成，所述的下位电控开关由续流二极管D12、D22、D32、D42和可控开关Q12、Q22、Q32、Q42并联而成。

如图3、4、5、7、8所示，开关磁阻电机所要求的功率转换器的控制过程是：A相导通—A相关断--B相导通--B相关断--C相导通--C相关断，然后再次切换回A相，如此循环。

在上半周期：

首先通过驱动电路，同时打开Q11和Q22开关，导通A相绕组，其它IGBT的开关处于关断状态，电流的流向如图3所示。

关断A相的控制方式是同时关断Q11和Q22，电流通过续流二极管D12和D21反馈给电源。

导通B相的时候，打开Q22和Q31，此时的电流方向如图4所示；同理，控制C相导通只需打开Q31和Q42，电流流向如图5所示。

在下半周期：