[发明专利]开关磁阻电机五电平功率变换器及开路故障容错控制方法

摘要

本发明提供了一种开关磁阻电机五电平功率变换器及开路故障容错控制方法。本方法开关磁阻电机功率变换器发生开路故障时，利用五电平功率变换器开关管多的优势重构励磁和退磁回路，抑制开路故障对系统产生的不利影响。该方法通过对功率变换器开路故障分类，并根据12种开路故障给出了12种容错控制策略。此方法可为开关磁阻电机相绕组提供多种励磁电压和退磁电压，满足开关磁阻电机不同转速时对电压的需求。即当功率变换器发生开路故障时，可通过重构励磁和退磁回路使电机绕组能够正常的励磁和退磁，抑制因开路故障造成的转矩脉动，克服了传统容错控制方案的缺点，提高了开关磁阻单机驱动系统的安全性和可靠性。

主权项

1.一种开关磁阻电机五电平功率变换器，其特征在于，包括电源V_s、开关磁阻电机A相绕组L_a、开关磁阻电机B相绕组L_b、开关磁阻电机C相绕组L_c、电容模块(101)、第一纵向桥(102)、第一横向桥(103)、第二纵向桥(104)、第二横向桥(105)、第三纵向桥(106)、第三横向桥(107)；所述电容模块(101)由电容C₁和电容C₂组成，C₁正极连接电源V_s正极，电容C₁负极与电容C₂正极串联连接，并将电容C₁负极与电容C₂正极串联连接点定义为五电平功率变换器直流侧中点，电容C₂负极连接电源V_s负极；所述第一纵向桥(102)包括两只开关管和两只二极管，分别记为开关管S_a1、开关管S_a2、二极管VD₁₁和二极管VD₁₂，其中开关管S_a1集电极与电源V_s正极相连并与二极管VD₁₁的阴极相连，开关管S_a1的发射极与开关磁阻电机A相绕组L_a上端相连并与二极管VD₁₂的阴极相连；开关管S_a2的集电极与开关磁阻电机A相绕组L_a的下端相连并与二极管VD₁₁的阳极相连；开关管S_a2的发射极与二极管VD₁₂的阳极相连并与电源V_s负极相连；所述第一横向桥(103)包括两只开关管，分别记为开关管S_a3和开关管S_a4，其中开关管S_a3集电极与五电平功率变换器直流侧中点相连，开关管S_a3发射极与开关磁阻电机A相绕组L_a上端相连；开关管S_a4集电极与开关磁阻电机A相绕组L_a下端相连，开关管S_a4发射极与五电平功率变换器直流侧中点相连；所述第二纵向桥(104)包括两只开关管和两只二极管，分别记为开关管S_b1、开关管S_b2、二极管VD₂₁和二极管VD₂₂，其中开关管S_b1集电极与电源V_s正极相连并与二极管VD₂₁的阴极相连，开关管S_b1的发射极与开关磁阻电机B相绕组L_b上端相连并与二极管VD₂₂的阴极相连；开关管S_b2的集电极与开关磁阻电机B相绕组L_b下端相连并与二极管VD₂₁的阳极相连；开关管S_b2的发射极与二极管VD₂₂的阳极相连并与电源V_s负极相连；所述第二横向桥(105)包括两只开关管，分别记为开关管S_b3和开关管S_b4，其中开关管S_b3集电极与五电平功率变换器直流侧中点相连，开关管S_b3发射极与开关磁阻电机B相绕组L_b上端相连；开关管S_b4集电极与开关磁阻电机B相绕组L_b下端相连，开关管S_b4发射极与五电平功率变换器直流侧中点相连；所述第三纵向桥(106)包括两只开关管和两只二极管，分别记为开关管S_c1、开关管S_c2、二极管VD₃₁和二极管VD₃₂，其中开关管S_c1集电极与电源V_s正极相连并与二极管VD₃₁的阴极相连，开关管S_c1的发射极与开关磁阻电机C相绕组L_c上端相连并与二极管VD₃₂的阴极相连；开关管S_c2的集电极与开关磁阻电机B相绕组L_c的下端相连并与二极管VD₃₁的阳极相连；开关管S_c2的发射极与二极管VD₃₂的阳极相连并与电源V_s负极相连；所述第三横向桥(107)包括两只开关管，分别记为开关管S_c3和开关管S_c4，其中开关管S_c3集电极与五电平功率变换器直流侧中点相连，开关管S_c3发射极与开关磁阻电机C相绕组L_c上端相连；开关管S_c4集电极与开关磁阻电机C相绕组L_c下端相连，开关管S_c4发射极与五电平功率变换器直流侧中点相连。