[发明专利]具有高容错能力的四相六桥臂逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及具有高容错能力的四相六桥臂逆变器，属于电机控制领域。

背景技术

四相永磁同步电机具有高功率密度、高效率、高容错性能的优点，而且相数仅比传统三相电机多一相，制造成本较低。从电机本体结构上，四相永磁同步电机可分为具有90°相带角的四相永磁同步电机与具有45°相带角的四相永磁同步电机。其中，具有90°相带角的四相永磁同步电机与两相电机磁路完全相同；而具有45°相带角的四相永磁同步电机气隙磁动势含量少、转矩脉动小，是一种优良的方案。

具有90°相带角的四相永磁同步电机各相电流和为零，正常工作时，可以利用如图1所示的四相半桥逆变器对其进行控制。然而，具有45°相带角的四相永磁同步电机各相电流相位互差45°电角度，正常通电时，各相电流和不为零，故不能采用传统的半桥逆变器进行控制。为了对其进行控制，目前多采用图2所示的四相全桥逆变器，各相独立进行控制。这样的逆变器拓扑增加了系统的成本。

发明内容

本发明目的是为了解决采用四相半桥逆变器无法控制具有45°相带角的四相永磁同步电机，而采用四相全桥逆变器控制四相永磁同步电机的成本高的问题，提供了一种具有高容错能力的四相六桥臂逆变器。

本发明所述具有高容错能力的四相六桥臂逆变器，它包括四相半桥拓扑结构，所述四相半桥拓扑结构由8个功率开关管和直流电源U_dc1构成，所述四相半桥拓扑结构的每个桥臂输出端均连接四相永磁同步电机的一相绕组的一端，四相永磁同步电机的A相绕组L_a、B相绕组L_b、C相绕组L_c和D相绕组L_d沿圆周依次排列，且A相绕组L_a和B相绕组L_b之间的机械角度为45°；B相绕组L_b和C相绕组L_c之间的机械角度为45°；C相绕组L_c和D相绕组L_d之间的机械角度为45°；D相绕组L_d和A相绕组L_a之间的机械角度为225°；

具有高容错能力的四相六桥臂逆变器还包括由直流电源U_dc2和4个功率开关管构成的两相半桥拓扑结构；A相双向导通二极管D_a、B相双向导通二极管D_b、C相双向导通二极管D_c、D相双向导通二极管D_d、第一故障隔离双向导通二极管D_com1和第二故障隔离双向导通二极管D_com2，

直流电源U_dc1和直流电源U_dc2并联，所述两相半桥拓扑结构具有两相桥臂，分别为第一桥臂和第二桥臂，

四相永磁同步电机的A相绕组L_a的另一端与A相双向导通二极管D_a的一端相连，

四相永磁同步电机的C相绕组L_c的另一端与C相双向导通二极管D_c的一端相连，

A相双向导通二极管D_a的另一端和C相双向导通二极管D_c的另一端都与第一故障隔离双向导通二极管D_com1的一端相连，

第一故障隔离双向导通二极管D_com1的另一端与第一桥臂的输出端相连；

四相永磁同步电机的B相绕组L_b的另一端与B相双向导通二极管D_b的一端相连，

四相永磁同步电机的D相绕组L_d的另一端与D相双向导通二极管D_d的一端相连，

B相双向导通二极管D_b的另一端和D相双向导通二极管D_d的另一端都与第二故障隔离双向导通二极管D_com2的一端相连，第二故障隔离双向导通二极管D_com2的另一端与第二桥臂的输出端相连。