一种开关磁阻电机H桥功率变换器及其热稳定性控制方法技术

本发明专利技术公开了一种开关磁阻电机H桥功率变换器及其热稳定性控制方法，H桥功率变换器驱动结构包括电源U

【技术实现步骤摘要】
一种开关磁阻电机H桥功率变换器及其热稳定性控制方法


[0001]本专利技术涉及功率变换器领域，尤其涉及一种开关磁阻电机H桥功率变换器及其热稳定性控制方法。

技术介绍

[0002]开关磁阻电机(SRM)驱动系统主要包括开关磁阻电机和功率变换器两大部分。就SRM本身而言，由于其独特的双凸极结构，以及定子上有集中绕组，转子无永磁材料和绕组，所以其耐高温、结构简单、控制灵活、可靠性以及容错性强。所以，影响SRM驱动系统可靠性的关键因素即功率变换器的可靠性。根据统计得到的历史维护数据表明，功率变换器故障的主要原因即过温故障。所以，提高功率变换器的可靠性关键在于防止功率变换器发生过温故障。
[0003]为了提高功率变换器的可靠性，一方面可以优化功率变换器的拓扑结构，开关磁阻电机发电容错功率变换器每相在励磁阶段有且仅有一个开关管处于励磁回路，每相在续流阶段有且仅有一个开关管处于续流回路，在发电阶段有且仅有一个二极管处于发电回路，在四相回路的每相上增设有专用容错开关管，同时设置有三个与专用容错开关串联的公共容错开关管。
[0004]另一方面可以采用容错控制提高功率变换器的可靠性，采用电流双向励磁模式，将两个全桥功率变换器分别与两组可控单刀双掷开关的一端相连，通过改变两组可控单刀双掷开关的状态实现系统容错运行。
[0005]但上述技术至少存在如下技术问题：
[0006](1)优化的功率变换器拓扑结构不是目前市场上普遍使用的、高集成度的功率模块，如果定制此功率变换器或采用分立元件搭建此功率变换器，都将大幅度提高成本；
[0007](2)没有实现功率损耗在各个开关管之间均衡分布，会造成功率损耗集中在个别开关管上，从而导致开关管发生过温故障；
[0008](3)在全桥功率变换器拓扑结构的基础上添加了可控单刀双掷开关，因此增加了功率变换器的成本；
[0009](4)在开关管故障后进行容错控制，故障相可能带来一些安全隐患，同时开关管的损坏也会增加成本。

技术实现思路

[0010]本申请实施例通过提供一种开关磁阻电机H桥功率变换器及其热稳定性控制方法，解决了现有技术中开关管由于功率损耗不均，导致个别开关管过热故障的问题，实现了功率损耗均匀分布。
[0011]本申请实施例提供了一种开关磁阻电机H桥功率变换器，所述H桥功率变换器驱动结构包括电源U
dc
、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、第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂；其特征在
于，所述第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂各包含两个开关管：主开关管、冗余开关管。
[0012]优选的，所述第一桥臂中开关管S1和开关管第二桥臂中S2设置为A相主开关管；第二桥臂中开关管S3和第一桥臂中开关管S4设置为A相冗余开关管；第三桥臂中开关管S5和第四桥臂中开关管S6设置为B相主开关管；第四桥臂中开关管S7和第三桥臂中开关管S8设置为B相冗余开关管；第五桥臂中开关管S9和第六桥臂中开关管S
10
设置为C相主开关管；第六桥臂中开关管S
11
和第五桥臂中开关管S
12
设置为C相冗余开关管。
[0013]优选的，所述开关管S1的发射极和开关管S4的集电极的连接点与A相绕组L
A
的一端相连；所述开关管S3的发射极和开关管S2的集电极的连接点与A相绕组L
A
的另一端相连；所述开关管S5的发射极和开关管S8的集电极的连接点与B相绕组L
B
的一端相连；所述开关管S7的发射极和开关管S6的集电极的连接点与B相绕组L
B
的另一端相连；所述开关管S9的发射极和开关管S
12
的集电极的连接点与C相绕组L
C
的一端相连；所述开关管S
11
的发射极和开关管S
10
的集电极的连接点与C相绕组L
C
的另一端相连。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供一种开关磁阻电机H桥功率变换器及其热稳定性控制方法：
[0015]步骤1，设定开关电磁阻电机的参考转矩T
ref
、开通角θ
on
、关断角θ
off
，设定开关管的允许结温J
safe
、报警结温J
alarm
；获取开关磁阻电机运转时电机转子位置θ(k)及每个开关管的结温数组J(k)：
[0016]步骤2，设定主开关管和冗余开关管；
[0017]步骤3，提取主开关管和冗余开关管的结温最大值J
p
(k)；
[0018]步骤4，根据电机转子位置及设定的开通角、关断角，判断开关磁阻电机的导通相，记录导通区间信号D
x
；
[0019]步骤5，根据结温最大值和报警结温，判断功率变换器的过温状态，记录过温状态信号M(k)；
[0020]步骤6，根据过温状态信号，对开关磁阻电机H桥功率变换器进行控制。
[0021]步骤6
‑
1，在K时刻，当M(k)＝0时，进行热平衡控制；当M(k)＝1时，进行降额控制；
[0022]步骤6
‑
2，在k+1时刻，如果M(k+1)＝0，采用降额控制后开关磁阻电机的参考转矩Tr'
ef
继续重复步骤3
‑
6对开关磁阻电机实施控制；如果M(k+1)＝1，重新选择(k+1)时刻降额因子β'。
[0023]优选的，所述步骤4具体包括：
[0024]当k时刻电机转子位置θ(k)位于开通角θ
on
和关断角θ
off
之间时，开关磁阻电机第x相处于导通区间，即第x相为导通相；否则为关断区间
[0025]优选的，所述步骤5具体为：
[0026]根据步骤3获得的k时刻最高结温J
p
(k)和步骤1设定的开关管报警结温J
alarm
；判断功率变换器k时刻过温状态，并记录k时刻过温状态信号M(k)，
[0027]当J
p
(k)<J
alarm
，则功率变换器未发生过温报警，M(k)＝0；当J
p
(k)≥J
alarm
，则功率变换器发生过温报警，M(k)＝1。
[0028]优选的，所述步骤6
‑
1中热平衡控制具体为：
[0029]如果第x相导通区间信号D
x
＝0时，第x相的主开关管和冗余开关管都关断；如果第
x相导通区间信号D
x
＝1时，当第x相主开关管k时刻结温最大值JG
x
(k)≤第x相冗余开关管k时刻结温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机H桥功率变换器，所述H桥功率变换器驱动结构包括电源U
dc
、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、第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂；其特征在于，所述第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂各包含两个开关管：主开关管、冗余开关管。2.如权利要求1所述的开关磁阻电机H桥功率变换器，其特征在于，所述第一桥臂中开关管S1和开关管第二桥臂中S2设置为A相主开关管；第二桥臂中开关管S3和第一桥臂中开关管S4设置为A相冗余开关管；第三桥臂中开关管S5和第四桥臂中开关管S6设置为B相主开关管；第四桥臂中开关管S7和第三桥臂中开关管S8设置为B相冗余开关管；第五桥臂中开关管S9和第六桥臂中开关管S
10
设置为C相主开关管；第六桥臂中开关管S
11
和第五桥臂中开关管S
12
设置为C相冗余开关管。3.一种开关磁阻电机H桥功率变换器及其热稳定性控制方法，其特征在于：步骤1，设定开关电磁阻电机的参考转矩T
ref
、开通角θ
on
、关断角θ
off
，设定开关管的允许结温J
safe
、报警结温J
alarm
；获取K时刻开关磁阻电机运转时电机转子位置θ(k)及每个开关管的结温数组J(k)：步骤2，设定主开关管和冗余开关管；步骤3，提取主开关管和冗余开关管的结温最大值J
p
(k)；步骤4，根据电机转子位置及设定的开通角、关断角，判断开关磁阻电机的导通相，记录第x相的导通区间信号D
x
；步骤5，根据结温最大值和报警结温，判断功率变换器的过温状态，记录过温状态信号M(k)；步骤6，根据过温状态信号，对开关磁阻电机H桥功率变换器进行控制。步骤6
‑
1，在K时刻，当M(k)＝0时，进行热平衡控制；当M(k)＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晴晴，张之豪，吴柯佳，朱培逸，刘继承，
申请(专利权)人：江苏方程电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：