[发明专利]一种三相开关磁阻电机模块化功率变换器励磁控制策略

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相开关磁阻电机模块化功率变换器励磁控制策略，属于电机控制领域。

背景技术

开关磁阻电机驱动系统包括电机本体、控制器、功率变换器和检测器四个部分。功率变换器负责为电能传输提供通路，实现向开关磁阻电机供电、将电能回馈给电源或向用电负载供电等功能。开关磁阻电机驱动系统除电机本体之外，其体积、重量和成本主要取决于功率变换器。传统开关磁阻电机功率变换器拓扑主要有不对称半桥型、公共开关型、电容裂相型、电容转储型等结构，这些结构与传统交流电机功率变换器有很大差别，不能直接使用已经成熟的交流电机驱动器模块，通常采用分立开关器件实现，增加了系统的复杂度、体积和重量，降低了可靠性，提高了成本。上世纪八十年代以来，电力电子技术和计算机技术的发展，为功率器件的更新换代奠定了基础。特别是高集成度、低成本功率开关模块的出现，对功率变换器拓扑结构的研究产生了深远影响。近年来，出现了一些模块化开关磁阻电机功率变换器，但绝大部分存在器件选型范围较窄或利用率不高的缺陷。文献“Cost-optimized switched reluctance motor drive with bipolar currents”基于一个Six-pack IGBT模块和一个Dual IGBT模块提出了一种适用于三相开关磁阻电机绕组星形连接且中线引出的功率变换器拓扑，提高了系统集成度，拓宽了器件选型范围，同时器件也有较高的利用率，但所用控制策略无法完成两相同时导通，导致电机平均输出转矩小，转矩脉动大。

发明内容

针对上述模块化功率变换器控制方法的缺陷，本发明提出了一种新的控制策略，在不改变功率变换器结构的基础上，能够实现两相同时导通，提高了电机的平均输出转矩，降低了转矩脉动。且Six-pack IGBT模块中开关管平均开关频率为不对称半桥功率变换器中开关管平均开关频率的一半，缩短了导通时间，延长了工作寿命。

本发明所述的模块化功率变换器由一个Six-pack IGBT模块和一个Dual IGBT模块组成；Six-pack IGBT模块包括一到六号开关管T1～T6，一到六号二极管D1～D6；六个开关管T1～T6和六个二极管D1～D6组成上下三个桥臂，三个上桥臂分别由开关管T1，T3，T5和二极管D1，D3，D5组成，三个下桥臂分别由开关管T2，T4，T6和二极管D2，D4，D6组成；所述的Dual IGBT模块包括七号开关管T7，八号开关管T8，七号二极管D7和八号二极管D8，开关管T7和二极管D7组成一个上桥臂，开关管T8和二极管D8组成一个下桥臂；Six-pack IGBT模块和Dual IGBT模块每个上桥臂接直流电源正端，下桥臂接直流电源负端；Six-pack IGBT模块的三个上下桥臂连接处引出线分别与开关磁阻电机三相绕组相连，Dual IGBT模块的上下桥臂连接处引出线与开关磁阻电机三相绕组连接点N相连。

定义三相开关磁阻电机A、B和C相绕组的开通、关断角分别为θ_onA、θ_offA、θ_onB、θ_offB、θ_onC、θ_offC，转子位置角为θ，开关磁阻电机转子极数为N_r，开关磁阻电机各相导通角存在重叠，则

各相励磁顺序为BA→A→AC→C→CB→B→BA。技术方案如下：

当θ_onA≤θ<θ_offB时，A相导通，B相未关断，A相绕组所连接Six-pack IGBT模块桥臂的上管与B相绕组所连接Six-pack IGBT模块桥臂的下管同时导通，或A相绕组所连接Six-pack IGBT模块桥臂的下管与B相绕组所连接Six-pack IGBT模块桥臂的上管同时导通，并与电源正、负端组成完整回路，此时A、B两相串联励磁；

当θ_offB≤θ<θ_onC时，B相关断，A相绕组所连接Six-pack IGBT模块桥臂的上管与绕组另一端所连接Dual IGBT模块桥臂下管同时导通，或A相绕组所连接Six-pack IGBT模块桥臂的下管与绕组另一端所连接Dual IGBT模块桥臂上管同时导通，并与电源正、负端组成完整回路，此时A相绕组单独励磁，B相退磁直至关断；