五电平开关磁阻电机功率变换器制造技术

一种五电平开关磁阻电机功率变换器，由控制绕组通断电的电控开关、滤波电容、电动机三相绕组、续流二极管和控制器组成。三相绕组的进出线端接有控制其通断电的两只串联的上位和两只串联的下位电控开关，每路开关并联有蓄流二极管，所有控制开关通断的控制端都接到控制器输出端上。它可以减少开关次数，降低器件的损耗，提高系统的效率，使开关磁阻电机能够在大功率场合得以应用，具有广泛的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关磁阻电机功率变换器，具体地说，是涉及一种大功率的五 电平开关磁阻电机功率变换器。
技术介绍
开关磁阻电机在宽广的速度和功率范围内都能保持较高的效率，功率范围从10W到5MW,几乎难以找到开关磁阻电机传动系统不适合的领域。但传统的开关磁 阻电机的功率变换器由于功^^件本身容量柳蹄U，使其船隹在大功對汤合(500kW 以上)得以应用。传统的功率变换謝石扑结构中，由于现有功 1件IGBT伏安容 量柳蹄舰开关磁阻电机只能应用于中小功率的场合，限制了开关磁阻电机在大功 ^i汤合的应用。而且由于电平数^1>造成功 1件开关7，多，器件的损耗大，系 统效率低，可辯號不高，满足不了生产实际的要求。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是针对已有技术中的问题，劍共一种减少功報件开 关7微，斷g^倂员耗，提高系统效率的五电平开关磁阻电机功率变换器。技术方案为了实iLM目的，本专利技术的五电平开关磁阻电机功率变换器，由 直流电容器、电控开关、二极管和控制器会賊。两只直流搶波电容離在电源输入 侧，两只直流滤波电容器串联后，与串联有繊二极管的二只上位电控开关和串联 有乡，二极管的二只下位电控开关并联，在二只上位电控开关下级电控开关的， 极与二只下位敏开关的上级电控开关的集电极间接分别串联有三个电秘凝且，两 直流电容器中点Ml—二极管与二只上位电控开关和二只下位电控开关的串联中点 连接，每只电控开关的控制端与控制器相连；电控开关为IGBT，串联方式为一 只的集电极接到第二只的鄉极。本专利技术与现有技斜目比的有益效果是1、 每一相的上下半桥用两个管子串联，在相同电机容量下，器j牛的容量只有 传统变换器器件容量的一半， >了系统^。2、 ^!>了器件的开关 娥，因此斷氐了系统的损耗，提高了系统的工作效率。3、 由于器件承受的电压只为直流电压的一半，所以在同等器件容量盼瞎况下， 可以将开关磁阻电丰鹏制系^ffl至伏功郫lf合。附图说明图1为本专利技术的控制电路图。图2为开关磁阻电机结构示意图。图3为本专利技术的工作状态图。图中Sal、 Sa2、 Sa3、 Sa4: A相电控开关；Dal、 Da2、 Dl、 D2: A相纟魏二极管；Sbl、 Sb2、 Sb3、 Sb4: B相电控开关；Dbl、 Db2、 D3、 D4: B相缴荒二极管；Scl、 Sc2、 Sc3、 Sc4: C相鹏开关；Dcl、 Dc2、 D5、 D6: C相繊二极管；Ul、 U2:直流电容；La、 Lb、 Lc: A、 B、 C三相电机纟魏。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一个实例作进一步说明图1所示，将输入电源熗波并向电机掛共直流电压的直流电容器U1， U2串联 后，与串联有繊二极管Da2， Db2， Dc2的二只上位电控开关Sal 、 Sa2， Sbl、 Sb2， Scl、 Sc2和串联有g^荒二极管Dal， Dbl， Del的二只下位电控开关Sa3、 Sa4， Sb3、 Sb4， Sc3、 Sc4并联，在二只上位电控开关下级电控开关Sa2， Sb2， Sc2的鄉极 与二只下位电控开关的她电控开关Sa3， Sb3， Sc3的集电极间接分别串联有三个 电机纟^^且La、 Lb、 Lc，两直流电容器U1、 U2中点M31—二极管D1、 D2、 D3与 二只上位鹏开关Sal、 Sa2， Sbl、 Sb2， Scl、 Sc2和二只下位电控开关Sa3、 Sa4， Sb3、 Sb4, Sc3、 Sc4的串联中点连接，每只电控开关的控制端与控制器相连。电控 开关为IGBT (绝缘栅极型功率管)，两只串联方式为第一只的皿极接到第二只 的集电极。图2戶标，开关磁阻电机，四个径向相对的绕组相互串联构成一个四极磁极，称 为一相，图中A1、 A2、 A3、 A4四个极的绕阻串连构成A相，Bl、 B2、 B3、 B4 构成B相，Cl、 C2、 C3、 C4构成C相。电机的运行原Mf盾磁阻最小原理~~^ 通总要^^磁卩腺小的路径闭合，而具有一定微的^IT^L在移动到最小磁阻位 置时，必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。因此，只要依一定 辨给定子的相绕 组通电，电动机,就^^转动M。当C相通 磁时，所产生的磁力会使转 子旋转到,极轴线l-l'与定子极C2-C4轴线重合的^g，荆吏C相励磁绕组的电感最大。由于电机结构x^尔，此时另一条转子极轴线i-r与定子极ci-C3轴线也相互重合。同理，当A相通顿磁时，所产生的磁力会i顿子旋转到转子极轴线2-2， 与定子极A1-A3轴线重合的位置，并使A相励磁绕组的电感最大，若以图中定、 转子所处的相对健作为起始位置，依次给C一A—B—C相绕组通电，转子即会 逆着励磁顿序以逆时针方向连续旋转；反之，如果依次给B—A—C—B相通电， 则电动机即会沿顺时针方向转动。对于每一相乡邀腿电时，该电路具有5种工作状态，以A相为例 图3戶标，状态2:主开关器件Sal， Sa2， Sa3， Sa4导通，纟絮且电流如图3(a) 中ia所示，此日t^^W受的电压为2U。状态l:主开关器件Sal， Sa2， Sa3导通，乡教且电流如图3(b)中ia戶际，此日t^组 承受的电压为U。状叙主开关器件Sa3， Sa4导通，乡絮且电流如图3(c)中ia所示，此日t^^脉受的 电压为0。状态-l:主开关器件Sa2导通，二极節al， Dl，绕组电流如图3(d)中ia所示，此 ,脉受的电压为國U。状态-2: 二极節al, Da2， Dl， D2，绕组电流如图3(e)中ia所示，此日t^^脉 受的电压为-2U。开关磁阻扭鹏制中的具鹏制过程，^A相为例① 首先判断电机的当fr^I是否大于额定,的5or。，是i(D，，。② A相的四个开关器件Sal、 Sa2、 Sa3、 Sa4全导通，判断当前电流是否大于 控制器给定电流，是繊，否锁。③ A相的下MM个开关器件Sa3， Sa4导通，判断当前电流是否小于控制器给定电流，是i(D，否i(D。④ A相的四个开关器件Sal、 Sa2、 Sa3、 Sa4全关断，判断当前电流是否小于 控制器给定电流，是*@，否MX⑤ A相的三个开关器件Sal、 Sa2、 Sa3全导通，判断当前电流是否大于控制器给定电流，是鄉^繊。⑥ A相的下丽个开关器件Sa3, Sa4导通，判断当前电流是否大于控制器给 定电流，是*@，否i(D。⑦A相的第二个开关器件Sa2导通，判断当前电流是否大于控制器给定电流，是 幼，否繊。权利要求1. 五电平开关磁阻电机功率变换器，其特征在于两只直流滤波电容器(U1、U2)串联后，与串联有续流二极管(Da2，Db2，Dc2)的二只上位电控开关(Sa1、Sa2，Sb1、Sb2，Sc1、Sc2)和串联有续流二极管(Da1，Db1，Dc1)的二只下位电控开关(Sa3、Sa4，Sb3、Sb4，Sc3、Sc4)并联，在二只上位电控开关下级电控开关(Sa2，Sb2，Sc2)的发射极与二只下位电控开关的上级电控开关(Sa3，Sb3，Sc3)的集电极间接分别串联有三个电机绕组(La、Lb、Lc)，两直流电容器(U1、U2)中点通过一二极管(D1、D2、D3)与二只上位电控开关(Sa1、Sa2，Sb1、Sb2，Sc1、Sc2)和二只下位电控开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
五电平开关磁阻电机功率变换器，其特征在于：两只直流滤波电容器（Ｕ１、Ｕ２）串联后，与串联有续流二极管（Ｄａ２，Ｄｂ２，Ｄｃ２）的二只上位电控开关（Ｓａ１、Ｓａ２，Ｓｂ１、Ｓｂ２，Ｓｃ１、Ｓｃ２）和串联有续流二极管（Ｄａ１，Ｄｂ１，Ｄｃ１）的二只下位电控开关（Ｓａ３、Ｓａ４，Ｓｂ３、Ｓｂ４，Ｓｃ３、Ｓｃ４）并联，在二只上位电控开关下级电控开关（Ｓａ２，Ｓｂ２，Ｓｃ２）的发射极与二只下位电控开关的上级电控开关（Ｓａ３，Ｓｂ３，Ｓｃ３）的集电极间接分别串联有三个电机绕组（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ），两直流电容器（Ｕ１、Ｕ２）中点通过一二极管（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）与二只上位电控开关（Ｓａ１、Ｓａ２，Ｓｂ１、Ｓｂ２，Ｓｃ１、Ｓｃ２）和二只下位电控开关（Ｓａ３、Ｓａ４，Ｓｂ３、Ｓｂ４，Ｓｃ３、Ｓｃ４）的串联中点连接，每只电控开关的控制端与控制器相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国俊，蒯松岩，张志宝，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]