[发明专利]以模式开关重构开绕组永磁电机的电动汽车集成充电系统

说明书

本发明涉及永磁电机技术，旨在提供一种以模式开关重构开绕组永磁电机的电动汽车集成充电系统。该充电系统的主电路包括交流输入电源、任意相永磁电机、电机驱动器、直流侧电容和蓄电池；任意相永磁电机为任意相开绕组永磁电机，其定子绕组两端打开并引出至定子壳体外，通过模式开关分别与交流输入电源和电机驱动器相连，共同构成整流电路；所述模式开关通过重构开绕组永磁电机的绕组作为电动汽车充电电路电感，使充电期间电机转子保持静止；所述交流输入电源是单相交流电源输入或三相交流电源输入。本发明基于常用的电动汽车集成充电系统，不增加任何硬件成本，方案通用性强，重构方式简单，能有效实现充电期间电机的转子静止。

技术领域

本发明涉及永磁电机技术，特别涉及一种以模式开关重构开绕组永磁电机的电动汽车集成充电系统，属于电气技术领域。

背景技术

随着生产力的不断提高，社会发展对石油、煤炭等化石能源的需求日益紧迫，由此带来环境污染和能源紧缺等问题。电动汽车以其节能环保的优势得到了世界各国研究人员的广泛关注，其相关驱动系统和充电系统的研究也取得飞速进步。目前电动汽车充电系统主要分为直流充电系统和车载交流充电系统，直流充电系统由于线路和器件的限制，安装成本高，便捷性差；车载交流充电系统成本较低，更有利于电动汽车的推广和普及。然而，目前现有的车载交流充电系统存在充电功率低、设备体积大、器件冗余等缺点，因此，研究高功率密度集成式车载交流充电系统成为目前电动汽车领域研究的一大热点。

电动汽车集成充电系统是指重构电动汽车电机绕组作为储能滤波电感，复用功率等级较高的电机驱动器作为整流器，从而构成新的高功率密度集成式车载充电系统。通过这种重构方式，不需要额外增加器件，将原有电动汽车驱动系统转变为充电系统，可以提高车载交流充电功率，节省车内空间，极大降低成本，从而促进电动汽车的普及。

集成充电系统按照输入电源类型分为单相交流充电系统和三相交流充电系统，重构的电机包括三相永磁电机和多相永磁电机。研究人员针对不同类型的输入电源和永磁电机分别提出了多种绕组重构的集成充电拓扑，其共同目标是保证充电期间电机的转子静止。但由于各种研究方案提出的绕组重构方式复杂多变，需要根据某一特定场合进行设计，而基于另一场合则不再适用，因而现有方案的通用性很差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种以模式开关重构开绕组永磁电机的电动汽车集成充电系统。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种以模式开关重构开绕组永磁电机的电动汽车集成充电系统，该充电系统的主电路包括交流输入电源、任意相永磁电机、电机驱动器、直流侧电容和蓄电池；所述任意相永磁电机为任意相开绕组永磁电机，其定子绕组两端打开并引出至定子壳体外，通过模式开关分别与交流输入电源和电机驱动器相连，共同构成整流电路；所述模式开关通过重构开绕组永磁电机的绕组作为电动汽车充电电路电感，使充电期间电机转子保持静止；所述交流输入电源是单相交流电源输入或三相交流电源输入。

本发明中，所述任意相开绕组永磁电机是对称绕组永磁电机或不对称绕组永磁电机。

本发明中，对于单相交流电源输入的充电拓扑，记任意相开绕组永磁电机的相数为n；选取任一相绕组的序号记为W₀，其余各相绕组序号按逆时针方向依次为W₁，W₂，…，W_n-1；绕组W₀，W₁，W₂，…，W_n-1同名端相连或首尾相连，连接后的绕组一端与单相交流电源一侧相连，另一端与电机驱动器相连，绕组与电机驱动器构成整流电路，使充电期间电机转子保持静止。