一种开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术属于电机控制技术领域，公开了一种开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统及控制方法，电机低速转动时，开通不对称半桥间的开关，合理选择不对称半桥中开关管的工作状态，使所有通道处于串联工作模式；电机高速转动时，关断不对称半桥间的开关，根据电机转子位置选择不对称半桥中的开关管的工作状态，使通道工作于并联模式。开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统设置有多个相，每相包括多个通道，每个通道设置有一个不对称半桥驱动电路，不对称半桥驱动电路间通过开关连接。本发明专利技术中电机低速时，电机绕组工作于串联工况，在较小的母线电流下，输出大的转矩；电机高速时，电机绕组工作于并联工况，在高转速工况，输出大功率。

A series parallel conversion control system and control method for SRM windings

【技术实现步骤摘要】
一种开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统及控制方法
本专利技术属于电机控制
，尤其涉及一种开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统及控制方法。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：电动车用调速开关磁阻电机具备低速转矩大、调速范围宽的特点，但在低速出大转矩时，母线电流较大，超过电池的放电能力，容易造成电池损伤。此外，高速下受反电势影响，输出功率大幅下降。为此，低速大转矩时降低母线电流，高速时输出大功率是目前开关磁阻电机函待解决的问题。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)现有的电动车用调速开关磁阻电机在低速出大转矩时，母线电流较大，超过电池的放电能力，容易造成电池损伤。(2)现有的电动车用调速开关磁阻电机高速下受反电势影响，输出功率大幅下降。解决上述技术问题的难度：目前解决以上问题的方法是采用大容量的电池和驱动电机，这无疑造成了“大马拉小车”的局面，从而引起资源和能源的浪费。解决上述技术问题的意义：采用本文提出的方案，可以在不增加电池容量和电机容量的前提下，实现低速大转矩时，降低母线电流；高速时输出大功率。实现电动车合理的资源配置。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统及控制方法。本专利技术是这样实现的，一种开关磁阻电机绕组串并联转换控制方法，具体包括以下步骤：步骤一，电机低速转动时，开通不对称半桥间的开关，合理选择不对称半桥中开关管的工作状态，使所有通道处于串联工作模式；步骤二，电机高速转动时，关断不对称半桥间的开关，根据电机转子位置选择不对称半桥中的开关管的工作状态，使通道工作于并联模式。本专利技术提供的另一目的在于提供一种实施所述的开关磁阻电机绕组串并联转换控制方法的开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统，所述开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统设置有多个相，每相包括多个通道，每个通道设置有一个不对称半桥驱动电路，不对称半桥驱动电路间通过开关连接。进一步，所述不对称半桥驱动电路中igbt(或者mos管)与二极管组成串联电路，串联电路之间搭接有A通道。进一步，所述连接不对称半桥的开关可以是半导体开关管也可以是继电器。本专利技术的另一目的在于一种实施所述的开关磁阻电机绕组串并联转换控制方法的电动车用调速开关磁阻电机。本专利技术的另一目的在于一种搭载所述电动车用调速开关磁阻电机的电动车。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术中电机低速时，电机绕组工作于串联工况，在较小的母线电流下，输出大的转矩；电机高速时，电机绕组工作于并联工况，在高转速工况，输出大功率。附图说明图1是本专利技术实施例提供的开关磁阻电机绕组串并联转换控制方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的实现串联、并联转换的开关磁阻电机控制系统结构示意图。图3是本专利技术实施例提供的12/8开关磁阻电机的一匝中的多股导线组成的双通道示意图。图4是本专利技术实施例提供的12/8开关磁阻电机的由不同极上的线圈组成的双通道示意图。图5是本专利技术实施例提供的12/8开关磁阻电机不同极上线圈组成双通道的电机的截面图示意图。图6是本专利技术实施例提供的采用常规控制器驱动，电机调速外特性图。图7是本专利技术实施例提供的提出的控制器驱动，电机调速外特性图。图8是本专利技术实施例提供的0～3200r/min速度区间，电机的两个通道为串联工作方式，其相电感最大值、最小值分别为0.8219mH和8.6156mH图。图9是本专利技术实施例提供的电机的两个通道为并联工作方式，其相电感最大值、最小值分别为0.2055mH和2.1539mH图。图10是本专利技术实施例提供的12/8开关磁阻电机由不同极上绕组组成四通道的电机绕组布置横截面图。图11是本专利技术实施例提供的12/8开关磁阻电机四通道中A相的驱动电路图。图12是本专利技术实施例提供的采用新控制器时，整个调速范围内，开关磁阻电机的外特性图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。现有的电动车用调速开关磁阻电机在低速出大转矩时，母线电流较大，超过电池的放电能力，容易造成电池损伤。现有的电动车用调速开关磁阻电机高速下受反电势影响，输出功率大幅下降。针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统及控制方法，下面结合附图对本专利技术作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的开关磁阻电机绕组串并联转换控制方法，具体包括以下步骤：S101：电机低速转动时，开通不对称半桥间的开关，合理选择不对称半桥中开关管的工作状态，使所有通道处于串联工作模式。S102：电机高速转动时，关断不对称半桥间的开关，根据电机转子位置选择不对称半桥中的开关管的工作状态，使通道工作于并联模式。如图2所示，本专利技术提供的开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统中每相包括多个通道，每个通道由一个不对称半桥驱动，相邻的驱动不同通道的两个不对称半桥之间由一个开关连接。电机控制系统中每相包括多个通道，每个通道设置有一个不对称半桥驱动电路，不对称半桥驱动电路间通过开关连接。不对称半桥驱动电路中igbt(或者mos管)与二极管组成串联电路，串联电路之间搭接有A通道。其中，连接不对称半桥的开关可以是半导体开关管也可以是继电器。下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的描述。实施例1本实施例以两通道模式的其中一相(A相)为例，A相中包括通道A1和通道A2，每个通道由一个不对称半桥驱动，驱动通道A1的不对称半桥和驱动通道A2的不对称半桥之间串一个开关S1，低速时T1、T4根据转子位置开通或者关断，T2、T3关断，开关S1开通，通道A1和通道(指每相中的不同绕组，既可以是多股导线组成的通道，也可以是不同极上的线圈组成的通道)A2串联工作；高速时开关S1关断，T1、T2和T3、T4根据转子位置开通或者关断，通道A1和通道A2并联工作。同理，B相和C相以同样的逻辑工作，该控制系统能够实现开关磁阻电机，低速时运行于绕组串联工况，降低母线电流，高速时运行于绕组并联工况，增加输出功率。本专利技术的工作原理为：在电机低速时，开通不对称半桥间的开关，合理选择不对称半桥中开关管的工作状态，使所有通道处于串联工作模式；电机绕组工作于串联工况，在较小的母线电流下，输出大的转矩。在电机高速时，关断不对称半桥间的开关，根据电机转子位置选择不对称半桥中的开关管的工作状态，使通道工作于并联模式；电机绕组工作于并联工况，在高转速工况，输出大功率。实施例21)以3相12/8结构开关磁阻电机为例进行说明，电机设计参数如表1所示。2)采用常规控制器驱动，电机调速外特性见图6。3)采用本专利技术提出的控制器驱动，电机调速外特性见图7。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关磁阻电机绕组串并联转换控制方法，其特征在于，所述的开关磁阻电机绕组串并联转换控制方法包括以下步骤：/n步骤一，电机低速转动时，开通不对称半桥间的开关，选择不对称半桥中开关管的工作状态，使所有通道处于串联工作模式；/n步骤二，电机高速转动时，关断不对称半桥间的开关，根据电机转子位置选择不对称半桥中的开关管的工作状态，使通道工作于并联模式。/n

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机绕组串并联转换控制方法，其特征在于，所述的开关磁阻电机绕组串并联转换控制方法包括以下步骤：
步骤一，电机低速转动时，开通不对称半桥间的开关，选择不对称半桥中开关管的工作状态，使所有通道处于串联工作模式；
步骤二，电机高速转动时，关断不对称半桥间的开关，根据电机转子位置选择不对称半桥中的开关管的工作状态，使通道工作于并联模式。


2.一种实施如权利要求1所述的开关磁阻电机绕组串并联转换控制方法的开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统，其特征在于，所述开关磁阻电机绕组串并联转换控制系统设置有多个相，每相包括多个通道，每个通道设置有一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王双红，崔秀朋，孙剑波，胡子慧，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42