[发明专利]一种电励磁双凸极电机功率变换器及其方法

说明书

本发明公开了一种电励磁双凸极电机功率变换器及其方法，对传统功率变换器的三相全桥拓扑做了一定的改变，实现了续流电流与回馈电流的分离，再通过对电励磁双凸极电机运行状态的分析，得到母线电流与相电流的关系，从而重构出三相电流控制电机。在此基础上，利用非换相期间母线电流值作为开关管发生开路故障的依据，通过对非工作桥臂上管注入单脉冲的方法进行故障的定位。本发明只需一个电流传感器，完成了以往三个电流传感器的功能，并可以实现功率变换器单管开路故障的诊断，在不降低电机性能的前提下，降低了系统的硬件复杂度及成本。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电励磁双凸极电机功率变换器及其方法。

背景技术

功率变换器是电机驱动系统中最为薄弱的环节，电励磁双凸极电机功率变换器故障是制约其稳定运行的关键因素。一般来说，功率变换器故障分为短路故障和开路故障。通过在桥臂中串入快速熔丝可以将短路故障转化为开路故障，因此功率变换器开路故障的检测与容错是目前研究的热点。功率变换器开路故障会导致电机系统出力减少，严重时甚至烧毁电机。故障诊断是故障容错的基础，为故障后电机容错运行提供基础。目前，不少学者提出功率变换器开路故障诊断方法。

胡豆豆等公开的“一种四相电励磁双凸极电机系统及其功率管单管开路故障检测方法”（中国，公开日：2018年8月13日，公开号：CN109188271A）专利中公开了一种四相电励磁双凸极电机功率管单管开路故障检测方法，其通过采用双通道接法，然后根据相桥臂中点电压特性确定故障管是上管还是下管。但该方法需要增加额外硬件电路，且只适用于四相双凸极电机。

史立伟等公开的“一种四相电励磁双凸极电机及其开路故障诊断方法”（中国，公开日：2015年1月19日，公开号：CN104579099B）专利中公开了一种通过在两个通道的中点设置检测电阻，对该电阻的检测电压进行采样并提取故障特征，以诊断出发生的故障类型。这种方法将检测电阻引入系统，会引入寄生电感影响原系统。同时，需要电压传感器，增加了系统的硬件复杂度及成本。

魏佳丹等公开的“双凸极电机全桥变换器单相开路故障容错方案”（中国电机工程学报，2008年8月25日，第28卷，第24期，88-93页）论文中介绍了一种利用不同状态下电流的逻辑值的方法进行故障判断，接着根据母线分裂式电容中点－相绕组端点之间电压差的方法来辨别故障发生管。这种方法诊断时间较长，同时需要引入电压传感器进行故障定位，增加了系统的硬件复杂度及成本。

目前诸多学者利用故障前后电励磁双凸极相电压或者线电压的不同进行故障诊断，由于电压量的测量需要电压传感器，增加了硬件的复杂度及系统的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种电励磁双凸极电机功率变换器及其方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种电励磁双凸极电机功率变换器，包含直流电源、滤波电容、第一至第六开关管、第一至第六二极管和电流传感器；

所述滤波电容的一端分别和直流电源的正极、第一开关管的集电极、第一二极管的负极、第三开关管的集电极、第三二极管的负极、第五开关管的集电极、第五二极管的负极相连，滤波电容的另一端分别和直流电源的负极、第二二极管的正极、第四二极管的正极、第六二极管的正极、电流传感器的一端相连；

所述电流传感器的另一端分别和第二开关管的发射极、第四开关管的发射极、第六开关管的发射极相连；

所述第一开关管的发射极分别和第一二极管的正极、第二开关管的集电极、第二二极管的负极相连；

所述第三开关管的发射极分别和第三二极管的正极、第四开关管的集电极、第四二极管的负极相连；

所述第五开关管的发射极分别和第五二极管的正极、第六开关管的集电极、第六二极管的负极相连。