[发明专利]一种电励磁双凸极电机驱动充电一体化系统

说明书

本发明公开了一种电励磁双凸极电机驱动充电一体化系统及其方法，系统包含蓄电池、第一至第六开关管、第一切换开关、双凸极电机、直流滤波电容、三相桥式逆变器、EMI滤波器和第二切换开关。本发明利用双凸极电机分裂式励磁绕组与DC/DC变换器电感相集成，将电励磁双凸极电机的励磁控制电路和系统升压电路结合到一起，减小系统体积和重量，使其结构更加紧凑，并降低损耗，结合驱动和充电控制方法，使得充电模式下具有网侧高功率因数，驱动模式下电机输出转矩脉动小的特点，充分发挥电励磁双凸极电机系统可靠性高、转速范围宽、高效率、高容错性的优势。

技术领域

本发明涉及电机系统及控制领域，尤其涉及一种电励磁双凸极电机驱动充电一体化系统。

背景技术

随着环境污染和能源枯竭等问题的日益严重，寻找新能源代替化石燃料成了世界各国研究的热门话题。新能源汽车因其具有节能环保的特点，相关技术和产业正在快速发展。与混合动力汽车相比，纯电动汽车使用单一电能源，内部结构因为没有机械传动系统而得到了极大的简化，同时也降低了汽车的机械损耗和噪音，是当今新能源汽车的主要发展方向。

目前，电动汽车上所采用的电机有感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机，它们运行时均有各自的特点，也有自己适用的场合。感应电机结构紧凑，体积小、重量轻，转矩脉动低，且价格低廉，易于维护，逆变器即便损坏产生短路时也不会有反电动势，所以不会发生急刹车的可能性，但功率因数较低、调速性能差等缺点是限制其发展的主要因素，目前主要适用于高速、大功率的场合，其中以美国特斯拉电动汽车为代表的一些公司即采用了新型高效率交流异步电机。

国内一般采用永磁同步电机作为电动汽车的主要驱动电机，其功率因数大，效率高，由于省去励磁绕组等元件而使结构大大简化，维护方便，但由于永磁材料在受到振动、高温等情况其导磁性能会出现下降甚至退磁的情况，所以其控制较为复杂，而且稀土材料随着需求的日益增长其价格也在不断攀升，成本问题将会越来越明显。

开关磁阻电机是继变频调速系统和无刷直流电动机调速系统之后的最新一代无级调速系统，相比以上电机它的结构最为简单，且转速范围宽，控制灵活，可实现四象限运行，但它存在输出转矩波动较大和噪声的问题。

双凸极电机是上世纪90年代美国著名电机专家T.A.Lipo等在传统磁阻类电机基础上提出的一种新型结构电机，在电动汽车的驱动充电一体化系统中可以得到广泛的应用。由于该电机在开关磁阻电机的定子（或转子）上增加了一套励磁装置，所以具有无刷直流电机抗干扰能力强，电气元件少，结构简单的特点，同时成本低、功率因数高，但励磁电流和电枢电流之间有相互的关联而无法直接控制励磁电流的大小。

目前市面上给动力电池充电的方式通常有两种，一种是独立充电系统，一种是车载充电系统。独立充电系统利用地面直流充电桩给电池充电，但其占用车载空间大，同时还需配置

地面快充装置，投资较大。而车载充电虽然更加方便快捷，灵活性好，但充电速度慢，时间长，且会增加汽车本身重量。而具有分裂式励磁绕组的电励磁双凸极电机驱动充电一体化系统可以利用电机的驱动系统进行车载充电，减少了器件的同时降低了系统的损耗，因此，研究大功率的驱动充电一体化系统具有极大的价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种电励磁双凸极电机驱动充电一体化系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种电励磁双凸极电机驱动充电一体化系统，包含蓄电池、第一至第六开关管、第一切换开关、双凸极电机、直流滤波电容、三相桥式变换器、EMI滤波器和第二切换开关；

所述双凸极电机的励磁绕组被切断分为等长的两段，即第一励磁绕组段、第二励磁绕组段，且双凸极电机的三相电枢绕组为开放式结构；