本發(fā)明涉及一種電機(jī)的功率變換電路，具體涉及一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路。

背景技術(shù)：

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有可靠性高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、制造成本低等優(yōu)勢(shì)，其功率電路一直是各國(guó)專(zhuān)家研究的熱點(diǎn)，合適的功率電路可以降低開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的成本，提高開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，拓寬開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合。在最常用的不對(duì)稱(chēng)半橋功率變換電路的基礎(chǔ)上文獻(xiàn)“基于四電平功率變換電路的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制”提出的四電平電路不能獨(dú)立的為電機(jī)各相提供不同的電平，各相公用的升壓電路會(huì)把不對(duì)稱(chēng)半橋上橋臂的電位牽制在同一個(gè)電平，不能實(shí)現(xiàn)各相獨(dú)立。本發(fā)明旨在提出一種新型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平驅(qū)動(dòng)電路，使開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)各相電平在任意時(shí)刻均能獨(dú)立切換，解決電機(jī)在重疊運(yùn)行時(shí)，四電平功率電路不能有效工作的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是改進(jìn)已有四電平功率電路中的不足，提出一種各相具有獨(dú)立性的新型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路，通過(guò)控制功率拓?fù)渲虚_(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，使開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)各相電平在任意時(shí)刻均能獨(dú)立切換，解決電機(jī)在重疊運(yùn)行時(shí)，四電平功率電路不能有效工作的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路，包括一個(gè)直流電源、一個(gè)多相獨(dú)立升壓電路、一個(gè)不對(duì)稱(chēng)半橋功率變換電路，所述的直流電源是將交流電整流成直流電的整流電源，并聯(lián)的電容C1起到穩(wěn)壓濾波的作用；所述的不對(duì)稱(chēng)半橋功率變換電路是連接各相獨(dú)立升壓電路和電動(dòng)機(jī)繞組的功率開(kāi)關(guān)部件；所述的多相獨(dú)立升壓電路包括電容C2、開(kāi)關(guān)管VTA1、二極管VDA1、開(kāi)關(guān)管VTB1、二極管VDB1、開(kāi)關(guān)管VTC1、二極管VDC1。其中公共升壓電容C2的負(fù)極與電容C1的正極連在一起；各相的升壓電路部分連接相同，以A相為例，開(kāi)關(guān)管VTA1將電容C2的正極和不對(duì)稱(chēng)半橋的上橋臂開(kāi)關(guān)管VTA2相連，二極管VDA1將電容C2的正極與不對(duì)稱(chēng)半橋的上橋臂開(kāi)關(guān)管VTA2相連，不對(duì)稱(chēng)半橋的上橋臂續(xù)流二極管連接在升壓電容C2的正極。

所述的一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路通過(guò)控制升壓電路和不對(duì)稱(chēng)半橋功率變換電路中的開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，使開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)各相電平在任意時(shí)刻均能獨(dú)立切換。

所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路中升壓電路和不對(duì)稱(chēng)半橋功率變換器中的功率開(kāi)關(guān)器件均采用全控型器件。

本發(fā)明電容C1兩側(cè)電壓等于直流側(cè)電源電壓，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，依靠每相的回饋能量給C2充電，繞組在回饋時(shí)加載的負(fù)壓是電容C1和C2的疊加電壓(UC1+UC2)，電機(jī)各相可以快速退磁。在某相導(dǎo)通時(shí)，C1兩端電壓通過(guò)VDX1(X代表各相編號(hào)，如A、B、C，下同)加載繞組兩端，實(shí)現(xiàn)正常勵(lì)磁(+1)；若打開(kāi)VTX1，則C1和C2的疊加電壓通過(guò)VTX1加在繞組兩端，實(shí)現(xiàn)快速勵(lì)磁(+2)。對(duì)比已有的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率變換電路，本發(fā)明所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路，可以通過(guò)控制各相的開(kāi)關(guān)管來(lái)實(shí)現(xiàn)各相不同電平的獨(dú)立切換，互不干擾。解決了四電平功率電路不能在開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)各相重疊運(yùn)行下使用的問(wèn)題，是一種更加普遍適用的結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路。

圖2是本發(fā)明所述功率電路的電容充電圖。

圖3是本發(fā)明所述功率電路的運(yùn)行模式圖，圖3(a)是同時(shí)為各相提供+1、+2、0電平；圖3(b)是同時(shí)為各相提供+1、+2、-2電平；圖3(c)是同時(shí)為各相提供+1、0、-2電平。

圖中：

VTA2、VTA3：電機(jī)A相繞組開(kāi)關(guān)管；

VDA2、VDA3：電機(jī)A相繞組續(xù)流二極管；

VTB2、VTB3：電機(jī)B相繞組開(kāi)關(guān)管；

VDB2、VDB3：電機(jī)B相繞組續(xù)流二極管；

VTC2、VTC3：電機(jī)C相繞組開(kāi)關(guān)管；

VDC2、VDC3：電機(jī)C相繞組續(xù)流二極管；

VTA1、VTB1、VTC1：各相的+2導(dǎo)通開(kāi)關(guān)管；

VDA1、VDB1、VDC1：各相的+1導(dǎo)通二極管。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步解釋。

如圖1所示，本發(fā)明提出了一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路，包括直流電源、多相獨(dú)立升壓電路和不對(duì)稱(chēng)半橋功率變換電路。其中，所述的直流電源是將交流電整流成直流電的整流電源，并聯(lián)的電容C1起到穩(wěn)壓濾波的作用；不對(duì)稱(chēng)半橋功率變換電路是連接各相獨(dú)立升壓電路和電動(dòng)機(jī)繞組的功率開(kāi)關(guān)部件；不對(duì)稱(chēng)半橋功率變換電路的每個(gè)橋臂都擁有獨(dú)立的升壓電路，包括公用的升壓電容C2、開(kāi)關(guān)管VTA1、二極管VDA1、開(kāi)關(guān)管VTB1、二極管VDB1、開(kāi)關(guān)管VTC1、二極管VDC1。其中電容C2的負(fù)極與電容C1的正極連在一起；各相的升壓電路部分連接相同，以A相為例，開(kāi)關(guān)管VTA1將電容C2的正極和不對(duì)稱(chēng)半橋的上橋臂開(kāi)關(guān)管VTA2相連，二極管VTA1將電容C2的正極與不對(duì)稱(chēng)半橋的上橋臂開(kāi)關(guān)管VTA2相連，不對(duì)稱(chēng)半橋的上橋臂續(xù)流二極管連接在升壓電容C2的正極。

如圖2所示，是所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路的充電模式，升壓電容C2的能量只能來(lái)源于各相繞組的回饋能量。

如圖3(a)所示驗(yàn)證了所述功率電路分別為各相繞組提供+1、+2、0三種電平，其中VTA2、VTA3導(dǎo)通，VTA1關(guān)斷，C1兩端的電壓通過(guò)VDA1、VTA2、VTA3加在A相繞組，即+1狀態(tài)；VTB1、VTB2、VTB3導(dǎo)通，C1、C2的疊加電壓通過(guò)VTB1、VTB2、VTB3加在B相繞組，即+2狀態(tài)；VTC3導(dǎo)通，VTC2、VTC 1關(guān)斷，繞組C通過(guò)VTC3、VDC3短路，兩端電壓為0，即0狀態(tài)。通過(guò)本圖可以說(shuō)明，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路可以同時(shí)分別為各相提供+1、+2、0三種電平。

如圖3(b)所示是驗(yàn)證了所述功率電路分別為各相繞組提供+1、+2、-2三種電平，A、B兩相的情況和圖3(a)中相同，C相的VTC2、VTC1、VTC3關(guān)斷，C1、C2的疊加電壓通過(guò)VDC1、VDC2、VDC3反向加在C相繞組兩端，即-2狀態(tài)。通過(guò)本圖可以說(shuō)明，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路可以同時(shí)分別為各相提供+1、+2、-2三種電平。

如圖3(c)所示是驗(yàn)證了各相分別為繞組提供+1、+2、-2三種電平，A、C兩相的情況和圖3(b)中相同，分別為+1、-2狀態(tài)；B相和圖3(a)中的C相相同，為0狀態(tài)。通過(guò)本圖可以說(shuō)明，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四電平功率電路可以同時(shí)分別為各相提供+1、0、-2三種電平。

通過(guò)圖3可以得出結(jié)論，本發(fā)明能使開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)各相電平在任意時(shí)刻獨(dú)立切換，不受其他相影響。