[发明专利]一种开关磁阻电机用三开关变换器拓扑及控制策略

说明书

本发明涉及电机技术领域，提出了一种开关磁阻电机用三开关变换器拓扑及控制策略。所提出的三开关变换器拓扑能够实现电流的双极性运行，具有正向励磁模式、正向上管零电压续流模式、正向下管零电压续流模式、正向负电压续流模式、反向励磁模式、反向上管零电压续流模式、反向下管零电压续流模式和反向负电压续流模式等8种运行模式。同时所提的磁路平衡控制方法能够消除偶数相开关磁阻电机磁路不对称的现象，实现磁路的平衡控制，提高系统运行效率。相比于常规的开关磁阻电机驱动用不对称半桥功率变换器，所提功率变换器能够减少功率半导体器件使用数目，同时无需增加电感和电容等无源器件，具有良好的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种开关磁阻电机用三开关变换器拓扑及控制策略。

背景技术

开关磁阻电机具有结构简单、制造成本低和容错能力强等优点，已经成为新能源汽车、风力发电、煤矿领域和智能制造装备驱动电机的重要选择。但是由于无稀土特性和双凸极结构，开关磁阻电机也存在着功率密度低、转矩脉动大和效率不高等缺点，以及上述缺点带来的可靠性问题成为了阻碍开关磁阻电机系统大规模应用和发展的主要障碍。为了克服上述缺点，需要探索新型低成本高可靠性的功率变换器拓扑。现有的研究中低成本变换器拓扑主要包括米勒变换器、m-switch变换器、C-dump变换器和R-dump变换器等，但这些拓扑往往带来控制性能和容错能力的下降。例如m-switch变换器能够降低功率器件使用数目，但是容错能力相比于不对称半桥功率变换器有明显程度地下降。同时现有的开关磁阻电机用容错型功率变换器往往需要增加功率半导体器件，尤其是分布式容错功率变换器拓扑每一极需要两个可控开关管和两个二极管，极大程度增加了系统成本。与此同时，现有的功率变换器拓扑无法解决偶数相开关磁阻电机磁路不平衡的问题。为此为了提高系统的运行性能，亟需研究一种低成本高可靠性的高性能功率变换器拓扑。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种开关磁阻电机用一种开关磁阻电机用三开关变换器拓扑及控制策略，以降低元器件使用数目和系统成本，提高容错能力、远行效率和功率密度，实现磁路的平衡运行。

为达上述目的，本发明一方面实施例提出一种开关磁阻电机用三开关变换器拓扑及控制策略。所提出的三开关变换器中每一个桥臂由三个内置二极管的可控开关管组成，每一相绕组分别连接在相邻桥臂的上下节点上，能够驱动任意相开关磁阻电机。