[发明专利]一种具有功率因数校正充电功能的开关磁阻电机控制系统

说明书

本发明公开一种PFC充电功能的开关磁阻电机控制系统，只用在开关磁阻电机控制主电路加入一个继电器，便可实现开关磁阻电机电动模式和PFC充电模式的切换。在电动模式下，开关磁阻电机控制与一般开关磁阻电机的控制没有差别。当切换至充电模式时，可利用开关磁阻电机主电路的二极管进行不控整流，利用其单相绕组和开关器件进行PFC控制，实现高功率因数，获得稳定的前级输出电压，并减少电流谐波的产生，避免充电产生的电流谐波对电网的污染。通过复用开关磁阻电机的单相绕组和开关器件用作不控整流和PFC控制，有利于降低成本，缩小充电系统体积。只使用开关磁阻电机的单相绕组用于充电，避免充电时电机转矩的产生，无需额外的机械抱死装置。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，更具体地，涉及一种具有功率因数校正(Power FactorCorrection，PFC)充电功能的开关磁阻电机控制系统。

背景技术

随着人类社会的进步与发展，环境问题越来越受到全世界人们的重视。清洁能源的利用已成为保护环境节能减排的关键所在。我国能源消耗量巨大，大部分能量来源为非可再生的煤和石油，大量使用煤和石油将会带来一系列的环境问题，如雾霾、水源的污染、全球气候变暖等。电动汽车和混合动力汽车以电能作为驱动能源，相比于传统的内燃机汽车，电动汽车和混合动力汽车具有污染小的优势，非常适用于城市交通出行，可以有效地减少城市汽车尾气排放，绿色、经济、健康、环保。现在主流的电动汽车电机为永磁电机，但永磁电机中的永磁体需用到具有战略意义的稀土资源，这不仅使得制造电机的成本提升，而且稀土资源的大量开采更是对环境的一种破坏。除此之外，永磁体在高温高速时，会产生退磁现象，直接导致其可靠性的下降。开关磁阻电机不需要永磁体，这就避免了稀土资源的使用，此外开关磁阻电机具有结构简单坚固，控制灵活，启动转矩高，可靠性高，容错能力强的优点，同样可以用作电动汽车和混合动力汽车的驱动电机。

不管是混合动力汽车还是纯电动汽车，电池的充电装置都必不可少，但充电时，传统的不控整流电路不仅功率因数较低，而且会产生大量的电流谐波，污染电网。基于Boost电路的PFC控制系统可以有效地抑制电流谐波的产生，实现高功率因数，与此同时也能得到稳定的前级输出电压，目前已得到大量的运用。对于电池充电加入额外的基于Boost电路的PFC控制系统，无疑会增加系统的体积、复杂度和成本。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有技术中开关磁阻电机应用到电动车领域后，对于电池充电需要加入额外的基于Boost电路的PFC控制系统，会增加系统的体积、复杂度和成本的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种具有功率因数校正充电功能的开关磁阻电机控制系统，包括：开关磁阻电机和继电器；

所述开关磁阻电机包括三相定子绕组，由三相不对称半桥控制；每相不对称半桥均包括上开关管、上续流二极管、下开关管以及下续流二极管；三相不对称半桥分别连接三相定子绕组；

所述继电器接入直流母线，位于三相不对称半桥中第一相不对称半桥的上开关管和上续流二极管之间；

当继电器闭合时，所述开关磁阻电机工作在电动模式；所述电动模式为各相定子绕组工作在零电压续流状态，或直流母线电压与各相定子绕组形成回路使得各相定子绕组工作在激励状态或退磁状态；

当继电器关断时，所述开关磁阻电机工作在功率因数校正PFC充电模式；所述PFC充电模式为所述三相不对称半桥中第二相不对称半桥和第三相不对称半桥接入交流电，通过第二相不对称半桥和第三相不对称半桥整流得到中间直流电，所述中间直流电通过第一相的定子绕组以及第一相不对称半桥组成的升压Boost电路实现PFC控制后输出最终直流电用以充电。

可选地，该控制系统还包括：交流电压传感器和直流母线电压传感器；