[实用新型]一种新型3相开关磁阻电动机调速装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电动机调速装置，尤其涉及一种3相开关磁阻电动机调速装置的绕组接法、功率逆变电路和控制方式。

技术背景

3相开关磁阻电动机调速系统已得到广泛的应用。电动机定/转子铁芯的凸极在圆周上均布，凸极数一般为12/8极，定子凸极的相弧角为π/(12)。每相绕组由4个均布的凸极上线圈连成，通过电流时，4个凸极的磁性呈N、S间隔排列。转子凸极的极弧角稍大于π/(12)，极距τ＝π/4。

图1示为3相12/8极开关磁阻电动机铁芯的示意图。图中画出了串联接法的a相绕组，头尾端为A₁、A₂，b和c相绕组类似，头尾端分别为B₁、B₂和C₁、C₂。

3相开关磁阻电动机调速装置中，电动机绕组的功率逆变电路的最常用接法如图2所示。电动机三个相绕组本身间是绝缘的，各由三个半桥形式的逆变电路驱动。整个逆变电路由电容滤波的三相整流电源U_d供电。

相绕组电感L随转子转角θ变化的曲线如图3实线所示。定/转子凸极中线重合时，L为最大值L_M；凸极与槽中线重合时L值很小，接近于零。理想化后得到虚线示折线。L＝L_M时占转角范围θ₁，L的上升段和下降段各占转角范围τ/3；其余转角范围(τ/3-θ₁)中，L值为零。

电动机相绕组中，通有导通角为τ/3～τ/2的脉动电流，周期为2τ。电动时包含电感上升段的转角范围为主，得到正的电动转矩；制动时包含电感下降段的转角范围为主，得到负的转矩。三个相绕组上通有相位相差2τ/3的相电流，两相间有0～τ/3的重叠角。所得到的转矩和电流的方向无关。

图2示逆变电路中三个半桥用了六个桥臂。其中三个桥臂为正桥臂功率开关的一端接至直流电源正极，功率开关导通时，向相绕组流出电流。另外三个桥臂为负桥臂，功率开关的一端接至直流电源负极，功率开关导通时，相绕组中电流流入功率开关。

上述六个桥臂一般用六个双单元IGBT管模块做成。该模块内有一对推拉输出的IGBT管，并且在两个IGBT管上已反向地并联着续流二极管；通过控制极对阴极的短接，就可有效地关断一个IGBT管，从而得到正或负的桥臂。

双单元IGBT管模块是非常成熟的产品，已在变频器等中得到大量应用，现在桥臂中只用一个IGBT管作功率开关，并且只用相串联的二极管来续流，显然没有充分发挥模块的能力，资源上是一种浪费。

对于主电路而言，还要考虑电动机绕组与功率逆变电路间的连线问题，连线比较粗，连线长时成本比较高；图2示主电路需要六根连线，连线多了用户连接比较麻烦，还容易产生接线故障和电磁干扰。

实用新型内容

本实用新型正是为了解决上述技术问题而设计的一种新型3相开关磁阻电动机调速装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型3相开关磁阻电动机调速装置，包括电动机和功率逆变电路。电动机为3相开关磁阻电动机，其定子铁芯有均匀分布的6Z个凸极，Z为正整数，极弧角为π/_6Z；定子凸极上皆嵌有规格一样的线圈，均匀分布的2Z个凸极线圈采用串联、并联或混联方式连接成1相绕组，通有电流时，2Z个凸极的磁性呈N、S间隔排列；转子铁芯有均布的4Z个凸极，极弧角稍大于π/_6Z，极距τ为π/_2Z；3相绕组的接法是星形，三个相绕组的头端连在一起后浮置，三个头端是电动机绕组的3相输入端，直接连到功率逆变电路的3相输出端上；功率逆变电路是通用的三相桥式逆变电路，由六只功率开关构成，每相推拉输出，每个功率开关上皆反向地并联着续流二极管，功率开关关断时，通过相串联的二极管续流。

所述一种新型3相开关磁阻电动机调速装置的相绕组中流过正、负交变的电流，周期为2τ；3相都如此，3相电流间相位相差2τ/3转角；其相电流波形和相位，实行分相的闭环控制，各相都包括电流传感器，电流调节器、脉宽控制器、门电路和推动模块，通过三相桥式逆变电路中本相桥臂上两个功率开关的导通比来改变相电压的大小。

所述一种新型3相开关磁阻电动机调速装置功率开关的斩波控制采用双极性方式，三相桥式逆变电路中，本相桥臂推拉输出，两个功率开关导通比之和等于1。