[发明专利]一种三相开关磁阻电机集成型升压功率变换器及控制方法

说明书

本发明涉及一种三相开关磁阻电机集成型升压功率变换器及控制方法，针对三相开关磁阻电机三相不对称半桥中、A相桥臂的下续流续流二极管，应用第二IGBT晶体管S₂替代，并在该开关管两端并联接入直流电源和电感串联支路，使得A相桥臂上的第一IGBT晶体管S₁与第三IGBT晶体管S₃构成一个升压DC‑DC变换器功率电路，进而使得新的A相桥臂在没有增加功率器件的条件下实现了升压DC‑DC变换器与不对称半桥桥臂的集成，整个方案使开关磁阻电机功率变换器可以在不增加开关器件的条件下，由升压DC‑DC变换器在三相不对称半桥功率电路的一相桥臂中实现拓扑和控制的集成，使得另外两相绕组励磁和退磁电压具备升压可调能力。

技术领域

本发明涉及一种三相开关磁阻电机集成型升压功率变换器及控制方法，属于电机驱动控制技术领域。

背景技术

开关磁阻电机是双凸极结构，具有启动转矩大、控制方便、成本低、容错性好及效率高等特点，功率变换器作为电机运行时承担能量转换工作的部件，对功率变换器的研究有利于开关磁阻电机系统小型化、集成化。

开关磁阻电机典型的功率拓扑是不对称半桥，每一桥臂控制需要两个续流二极管和两个开关管，如果需要实现对母线电压的升压，需要在不对称半桥的前级级联DC-DC变换器构成两级式结构，该方案增加了额外的两个开关管，功率器件增加较多，同时前后及控制互相分离，驱动资源需求多。在不影响电机性能的同时将传统两级式变换器集成化，同时减少功率开关器件，降低成本和减少驱动资源，做到控制方法上的集成，集成型功率变换器在这方面有着明显的优势。

另一方面，电机在特殊工况时，例如爬坡或者陷入泥潭低速启动的时候，需要电机输出大扭矩，传统三相对称式变换器无法进一步提升转速或提升转矩的时候，通过借助三相绕组的不对称升压可以实现电机转速或转矩的进一步提升，对于高速大扭矩车用或航空驱动这种需要开关磁阻电机在额定运行时仍需要继续进一步提升转速或提升转矩的应用场合具有重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三相开关磁阻电机集成型升压功率变换器，使得A相桥臂上所连两个IGBT晶体管构成一个升压DC-DC变换器功率电路，从而使得新A相桥臂在没有增加功率器件的条件下，实现了升压DC-DC变换器与不对称半桥桥臂的集成，提高了工作效率。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种三相开关磁阻电机集成型升压功率变换器，包括直流电源U_in、第一IGBT晶体管S₁、第一续流二极管D₁、第二IGBT晶体管S₂、第二续流二极管D₂、第三IGBT晶体管S₃、第三续流二极管D₃、第四IGBT晶体管S₄、第四续流二极管D₄、第五IGBT晶体管S₅、第五续流二极管D₅、第六IGBT晶体管S₆、第六续流二极管D₆、第七IGBT晶体管S₇、第七续流二极管D₇、第八续流二极管D₈、第九续流二极管D₉、第十续流二极管D₁₀、第十一续流二极管D₁₁、第十二续流二极管D₁₂、第一电解电容C₁、第一电感L₁、以及三相开关磁阻电机中的A相绕组、B相绕组、C相绕组；