[发明专利]一种三相变结构逆变器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种三相变结构逆变器及其控制方法，包括四个桥臂和四个双向晶闸管，所述第一桥臂的输出节点连接A相绕组的正端；所述第二桥臂的输出节点连接A相绕组的负端；所述第三桥臂的输出节点连接C相绕组的正端；所述第四桥臂的输出节点连接C相绕组的负端；所述B相绕组的正端通过第一双向晶闸管连接到第三桥臂，负端通过第二双向晶闸管连接到第二桥臂；或所述B相绕组的正端还通过第三双向晶闸管连接到第二桥臂，负端通过第四双向晶闸管连接到第三桥臂。本发明使三相交流电机在大转矩的工况下，降低了电机驱动器的功率损耗；在高速的工况下，提高了电机驱动器的直流电压利用率，扩展了电机高速运行区间。

技术领域

本发明属于交流电机与驱动控制领域，更具体地，涉及一种三相变结构逆变器及其控制方法。

背景技术

在交流传动领域中，三相半桥逆变拓扑是目前应用最为广泛的驱动器拓扑结构。该拓扑结构包含三个桥臂，因此驱动器成本低，功率密度高。但该拓扑结构可以提供的直流电压利用率低，而电机的反电动势与速度成正比。在高速工况下，电机的反电动势高，需要高直流电压利用率，因此该拓扑限制了电机在高速工况下的性能。

三相全桥逆变拓扑具有三相半桥逆变拓扑一倍的直流电压利用率。可以看到该拓扑结构包含六个桥臂，且每个桥臂均要流通相电流。因此采用该拓扑会导致驱动器成本和体积大大增加，电机驱动器工作时的功率损耗也大大增加。这些缺点是限制三相全桥逆变器拓扑难以在工业届推广应用的最重要的原因。

专利CN201810051626.3公开了一种开绕组电机驱动器拓扑及其调制方法。该拓扑具有和三相全桥逆变拓扑相同的直流电压利用率，且减少了两个桥臂，因此相比三相全桥逆变拓扑，该拓扑的成本体积以及运行时的功率损耗均大大降低。但应用于传统的三相交流电机中时，该拓扑中的桥臂2和桥臂3需要流通1.717倍的相电流。相比三相半桥拓扑，该拓扑在运行时的功率损耗还是存在较大的增加。而电机在大转矩工况下，需要驱动器拓扑提供大的电流输出能力。因此，该缺陷限制了电机在大转矩情况下的运行性能。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种三相变结构逆变器及其控制方法，旨在解决现有技术电机驱动器功率损耗大、直流电压利用率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种三相变结构逆变器，包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第一双向晶闸管T1、第二双向晶闸管T2、第三双向晶闸管T3和第四双向晶闸管T4；

所述各桥臂的上节点连接直流母线电压，下节点连接电源地；

所述第一桥臂的输出节点连接A相绕组的正端；所述第二桥臂的输出节点连接A相绕组的负端；

所述第三桥臂的输出节点连接C相绕组的正端；所述第四桥臂的输出节点连接C相绕组的负端；

所述第一双向晶闸管连接在第三桥臂的输出节点与B相绕组的正端间；

所述第二双向晶闸管连接在第二桥臂的输出节点与B相绕组的负端间；

所述第三双向晶闸管连接在第二桥臂的输出节点与B相绕组的正端间；

所述第四双向晶闸管连接在第三桥臂的输出节点与B相绕组的负端间；

所述第一双向晶闸管、第二双向晶闸管用于将B相绕组逆向接入逆变器，通过改变逆变器相电压，降低电机转子的转速，实现电机第一模式的运行；

所述第三双向晶闸管、第四双向晶闸管用于将B相绕组顺向接入逆变器，通过改变逆变器相电压，增加电机转子的转速，实现电机第二模式的运行；

所述第一双向晶闸管与第二双向晶闸管在电机第一模式下导通，在第二模式下关断；

所述第三双向晶闸管与第四双向晶闸管在电机第二模式下导通，在第一模式下关断；