[发明专利]晶闸管强迫换相开关磁阻电机功率变换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率变换电路，特别涉及一种晶闸管强迫换相开关磁阻电机功率变换电路。

背景技术

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor ：SRM）是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术产品。它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点：结构简单、低成本、高效率、优良的调速性能和灵活的可控性。目前，开关磁阻电机已广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。

高电压、大电流一直是机电控制领域的难题，由于晶闸管具有硅整流器件的特性：能在高压、大电流条件下工作，体积小；以小功率控制大电流，功率放大倍数高达几十万倍；反应速度快，在微秒级内开通、关断；无触点运行，无火花、无噪声；效率高，成本低且其工作过程可以控制，因此被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频调速运动控制系统中。快速晶闸管的特点是：开通时间和关断时间短，开关损耗小，能承受较高的电流上升率和电压上升率，因此它可以在一般晶闸管不能胜任的较高频率的场合工作。例如，一般快速晶闸管开通时间减少到1-2微秒，关断时间也只需数微秒，电流上升率可达数百安/微秒，所以可以工作在数十或数百千周/秒的频率范围。而晶闸管能否可靠的开通和关断，关系到开关磁阻电机能否正常的运行。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够高压大电流SRM系统中晶闸管快速换相并且可靠、稳定性好的晶闸管强迫换相开关磁阻电机功率变换电路。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种晶闸管强迫换相开关磁阻电机功率变换电路，包括用于将交流电转换为直流电的三相整流模块，其输入端与三相电网相连，输出端输出直流电；用于实现开关磁阻电机关断和开通的功率变换电路，其输入端与三相整流模块的输出端相连，输出端与开关磁阻电机相连；用于获取开关磁阻电机的速度和角位移参数的位置传感器，其安装在开关磁阻电机定子上，输出端与主控单元相连，将采集到的速度和角位移参数信号送入主控单元进行处理；用于控制三相整流模块输出电压的脉冲产生电路，其输入端与主控单元相连，输出端与三相整流模块相连；用于功率变换电路中触发晶闸管导通和MOS管关断的功率触发与继电保护电路，其输入端与主控单元相连，输出端与功率变换电路相连。

所述晶闸管强迫换相开关磁阻电机功率变换电路还包括滤波电路，所述滤波电路位于三相整流模块与功率变换电路之间，用于滤去整流输出电压中的纹波。

所述滤波电路由第一电容器和第二电容器串接构成，第一电容器和第二电容器串接后并接在直流母线的两端，第一电容器并接有第一电阻，第二电容器并接有第二电阻。

所述晶闸管强迫换相开关磁阻电机功率变换电路还包括用于检测三相整流模块输出电压的电压传感器，电压传感器并联在直流母线的两端，其输出端与主控单元相连，将采集到的电压信号送入主控单元进行处理。

所述晶闸管强迫换相开关磁阻电机功率变换电路还包括用于监测母线电流的电流传感器，电流传感器串接在直流母线上，其输出端与主控单元相连，将采集到的电流信号送入主控单元进行处理。

所述开关磁阻电机的每相定子绕组均与一晶闸管相连，定子绕组与其相对应的晶闸管相连后跨接在直流母线的两端，通过触发晶闸管门极的导通，建立开关磁阻电机绕组电流通路；每相定子绕组均反并联一个续流二极管，当该相关断时，电流通过二极管进行续流。

所述开关磁阻电机的每相定子绕组均连接有一强迫换相电路，每个强迫换相电路均包括MOS管、充电电阻、换相电容和换相电源，其中MOS管的栅极通过一电阻与其源极相连，充电电阻与MOS管的漏极相连，充电电阻与MOS管串接后跨接在换相电源两端，形成换相电流通路，换相电容的一端与定子绕组相连，另一端与MOS管的漏极相连。

所述晶闸管为风冷或水冷方式的快速晶闸管，二极管为风冷或水冷方式的快速二极管。

所述MOS管为耐高压N沟道场效应管。

本发明的有益效果在于：本发明根据位置传感器采集的信号，经单片机分析处理后，通过功率触发与继电保护电路产生两路相位互补的脉冲来触发晶闸管的导通和换相MOS管的通断，实现晶闸管的强迫换相，从而解决了高压大电流SRM系统中晶闸管换相不可靠的技术难题。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明的脉冲产生电路原理图。