[发明专利]一种低成本四相86开关磁阻电机功率变换器

说明书

本发明公开了一种低成本四相86开关磁阻电机功率变换器，系统由6个开关管、6个二极管、一个直流供电电源、一个稳压电容器、两个电流传感器组成，每相绕组配置一个开关管和一个二极管，主电路中每两相绕组组成一组，共用一个开关管和一个二极管，对比传统公共开关型功率变换器，此变换器可在电机高速运行时分离重叠的相邻相电流，提出一种针对此功率变换器的相电流重构控制方法，通过一个电流传感器即可检测两个相绕组电流；此功率变换器成本低廉，结构简单，由于更少的电气元件使得变换器拥有更高的可靠性，控制方便，灵活性较高。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机领域，具体涉及一种低成本四相86开关磁阻电机功率变换器及其控制方法。

背景技术

开关磁阻电机(SRM)结构简单坚固，成本低廉，具有控制方式灵活、功率密度高等优点，在缺相情况下仍能继续工作，拥有良好的容错性能，适合运行于复杂多变的工况。

开关磁阻电机的运行依赖功率变换器对每相绕组的精确电流控制，对电机各相绕组的电流控制通常包括励磁模式、零电压续流模式、退磁模式，在励磁阶段，电机吸收外部励磁电源的电能并储存于磁场中，在零电压续流阶段通常发生外部机械能与电机储存磁场能的转换，在退磁阶段，电机磁场中储存的磁场能通过功率变换器输出到外部负载实现能量回收，由此可见开关磁阻电机功率变换器的性能直接影响到电机的工作表现，功率变换器的容错性能、灵活的控制方式、低廉的成本一直是科研与工程开发人员的追求。

作为最经典的开关磁阻电机功率变换器，不对称半桥功率变换器每相绕组配备两个开关管，两个二极管及一个电流传感器，控制方式灵活且相独立性好，但大量使用的半导体器件使得不对称半桥功率变换器成本较高，裂相式功率变换器每相只需要一个开关管和一个二极管，绕组间通过星型连接，各相励磁或退磁时对应开关管的导通或关断对其余相的工作模态没有影响，但是会造成连接中点处电压波动，因此为了稳定星型连接中点的电压，中点处连接的两个电容器容量要足够大，公共开关式功率变换器共用一个开关管，结构简单且节约成本，但在电机高速运行时，相邻相电流重叠现象造成绕组退磁困难，使得电机输出转矩波动，运行不再稳定。

功率变换器直接决定了开关磁阻电机相绕组电流的变化趋势，是电机运行控制系统的重要组成部分，其性能优劣直接影响到电机的性能表现，故有必要发明性能更为优良且成本低廉的开关磁阻电机功率变换器。

发明内容

本发明针对已有技术中存在问题，提出一种低成本四相86开关磁阻电机功率变换器，可以大大削减电机功率变换器的成本。

本发明提出的技术方案为：

一种低成本四相86开关磁阻电机功率变换器，该功率变换器系统包括开关管S₁、开关管S₂、开关管S_A、开关管S_B、开关管S_C、开关管S_D、二极管D₁、二极管D₂、二极管D_A、二极管D_B、二极管D_C、二极管D_D、电流传感器M₁、电流传感器M₂、直流供电电源、储能电容器C₁、按顺序空间角度各差45°的第1相绕组A、第2相绕组B、第3相绕组C、第4相绕组D。