[发明专利]一种功率变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种供电和充电的功率变换装置，具体地说是一种集成了开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置。

背景技术

开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。现有技术中开关磁阻电机的驱动电路，主要包括直流电源、直流电容、N相电机绕组、上部的开关器件、下部的开关器件，上部的续流二极管以及下部的续流二极管。上述的直流电容主要作用是给整流电路或电池提供缓冲，稳定直流母线电压。N相电机绕组通过开关器件和续流二极管并联到直流母线上。上述的上部的开关器件和下部的续流二极管连接到相电机绕组一端，上述的下部开关器件和下部的续流二极管连接到相电机绕组的另一端。

上述的开关磁阻电机驱动电路广泛应用在家庭、工业和车辆上。传统地，基于开关磁阻电机的移动式电机系统装备有向直流变换器传递DC电流的蓄电池，该直流变换器将该DC电流变换为所需的电流使得可以对开关磁阻电机供电，该电动发动机确保该系统的运行。为确保这些蓄电池的再充电，需要在电路中装备包括AC/DC转换器的充电设备使得可以整流来自电网的AC电力以充电这些电池。此外，该设备也要利用DC-DC转换器，用于将输出的电压电平适配于这些电池的电压电平。由于这些充电设备需要电源控制器和充电相关的电子元器件，还需要散热相关的散热器，导致该设备结构复杂且成本较高。

如中国专利文献CN201956913U中，公开了一种集成开关磁阻电机驱动和充电变换装置，包括储能模块和与所述储能模块串联的驱动模块，还包括整流模块和控制模块，控制模块分别与所述储能模块、驱动模块和整流模块连接，并根据预设程序控制整流模块的工作，根据不同电压制式来控制输出电压，实现在放电时对设备进行对外供电，在不对外供电时对储能装置进行充电。该方案中的优点是每相电机绕组的驱动都可以构建一个独立充电器。因此这个方案的充电总功率是多相电机绕组充电功率的总和。但是它的电机绕组和非对称半桥驱动电路只充当充电器电路中的升压电路部分。所以要完成充电器的功能时，该方案需要在原有的开关磁阻电机变换器增加一些器件，这些器件包括将整流桥，二极管和开关器件等器件，不仅使得电路的机构更加复杂，而且增加了系统的成本。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的开关磁阻电机的驱动和充电变换装置，充电时需要增加其他器件，结构复杂，成本高，从而提出一种无需增加另外整流器件和开关器件通过复用实现的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置。

为解决上述技术问题，本发明的提供一种集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置。包括至少三相电机绕组，在每相电机绕组处形成一个不对称半桥电路，两个所述不对称半桥电路与交流电网连接作为升压整流电路，至少另外一个不对称半桥电路为升降压充电电路；所述不对称半桥电路分别并联设置在储能模块的两端，稳压电容与所述不对称半桥电路并联，在储能模块的两端并联设置有充电电容，在所述升降压充电电路中设置有开关部件，所述稳压电容和充电电容分别位于所述开关部件的两端；所述升压整流电路中的不对称半桥电路分别包括：一相电机绕组，所述电机绕组的一端与第一电力电子开关器件的第一电极和可控开关部件的第一连接端连接，另一端与第二电力电子开关器件第二电极和二极管的阳极连接，且第一电力电子开关器件的第二电极与二极管的阴极连接，第二电力电子开关器件的第二电极与可控开关部件的第二连接端连接。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，驱动模式下，交流电网通过电网接口断开且开关部件闭合；充电模式下，交流电网通过电网接口连接且开关部件断开。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述开关部件为接触器开关或双向导通电力电子模块；

所述可控开关部件为晶闸管，所述可控开关部件的第一连接端为晶闸管的阴极，所述可控开关部件的第二连接端为晶闸管的阳极；

或者，所述可控开关部件为一个二极管和一个可控开关的组合，所述可控开关的一端连接所述二极管的阴极，所述可控开关的另一端为所述可控开关部件的第一连接端，所述二极管的阳极为所述可控开关部件的第二连接端。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，交流电网的两根输出线分别与两个不对称半桥电路的第一电力电子开关器件的第一电极连接。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述升降压充电电路的不对称半桥电路包括：