专利名称：一种基于ipm的开关磁阻电机功率变换器的制作方法
技术领域：
本发明ー种基于IPM的开关磁阻电机功率变换器涉及电机控制系统领域，特别是开关磁阻电机的数字控制系统领域。
背景技术：
随着多电飞机和全电飞机技术的迅速发展，对飞机电气系统提出了新的、更高的要求。预计2015年前后，单台发动机提供的电カ将达到500kW。传统的发动机用引气方式为发电机提供机械能，这种方式会严重影响发动机的效率和稳定性。在多电飞机中，综合发动机系统和起动/发电系统的功能和结构，出现了多电发动机，多电发动机除提供飞机飞行所需的推力外，还为飞机的用电系统提供电カ。因此，大功率起动/发电技术是实现多电发动机的一项关键技木。开关磁阻电机结构简单、容错性好、适合高转速运行、适应恶劣エ作环境，并且可以方便地实现起动和发电双功能，这些特点决定了开关磁阻起动/发电机 系统在多电发动机中的适用性，因此，它在270V航空高压直流起动/发电机系统中占有重要地位。传统开关磁阻电机功率变换器设计时广泛采用IGBT单管和续流ニ极管相结合的方式，需要针对每个IGBT管单独设计驱动和保护电路，由于一般开关磁阻电机相数较多，这无疑会加大驱动和保护电路部分的复杂性，降低了电路的可靠性。当各IGBT管驱动电路布线不当时，它们之间的相互干扰会影响电路的性能，严重时将使得电机无法正常工作。此夕卜，大功率开关磁阻电机功率变换器设计时常面临IGBT管和续流ニ极管规格难以匹配选择的难题。
发明内容本发明的目的是提出一种能提高功率变换器可靠性，同时能降低电路复杂性，解决大功率时IGBT管和续流ニ极管匹配选择难题的8/6极四相不对称半桥式开关磁阻电机功率变换器设计方案。本发明采取的技术方案为，一种基于IPM的开关磁阻电机功率变换器，其由智能功率模块ー I，智能功率模块ニ 2，智能功率模块三3，驱动电路板ー 4，驱动电路板ニ 5，驱动电路板三6，O. 01 Ω /400W功率电阻7，A相绕组8，B相绕组9，C相绕组10，D相绕组11，铜条ー 12，铜条ニ 13组成，将智能功率模块ー 1，智能功率模块ニ 2，智能功率模块三3按插针位置同侧依次水平间隔f 2cm对齐摆放，将驱动电路板一 4通过其接插件与智能功率模块ー I的插针端相连，将驱动电路板ニ 5通过其接插件与智能功率模块ニ 2的插针端相连，将驱动电路板三6通过其接插件与智能功率模块三3的插针端相连，用铜条ー 12、铜条ニ 13将智能功率模块ー 1，智能功率模块ニ 2，智能功率模块三3的电源正端和电源负端分别相连，将O. 01 Ω/40(Μ功率电阻7两端通过导线分别连接于智能功率模块三3的电源正端和接线端子九W3，将智能功率模块ー I的接线端子一 Ul、接线端子ニ Vl和A相绕组8两端相连，将智能功率模块ー I的接线端子三W1、智能功率模块ニ 2的接线端子四U2和B相绕组9两端相连，将智能功率模块ニ 2的接线端子五V2、接线端子六W2和C相绕组10两端相连，将智能功率模块三3的接线端子七U3、接线端子八V3和D相绕组11两端相连。本发明具有的优点和有益效果本发明是一种基于IPM的开关磁阻电机功率变换器的设计。IPM内含栅极驱动、短路保护、过流保护、过热保护和欠压锁定等功能，它在开关磁阻电机控制系统中使用后，降低了开关磁阻电机驱动电路设计的难度，同时大大提高了系统的可靠性；此外，应用IPM也解决了大功率开关磁阻电机控制系统设计时IGBT管和续流ニ极管难以匹配选择的难题。
图I是8/6极四相不对称半桥式开关磁阻电机功率变换器拓扑图，Us :励磁电压，8 A相绕组，9 B相绕组，10 C相绕组，11 D相绕组；图2是基于六単元IPM的8/6极四相不对称半桥式开关磁阻电机功率变换器设计图，I :智能功率模块一，2 :智能功率模块ニ，3 :智能功率模块三，4 :驱动电路板一，5 :驱动电路板ニ，6 :驱动电路板三，7 :功率电阻，8 :A相绕组，9 :B相绕组，10 :C相绕组，11 :D相绕组，12 :铜条一，13 :铜条_.；图3是基于六単元IPM的8/6极四相不对称半桥式开关磁阻电机功率变换器设计流程具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做详细说明，设计基于IPM的8/6极四相不对称半桥式开关磁阻电机功率变换器。本发明的工作原理为将智能功率模块ー I的接线端子一 U1、接线端子三Wl所在桥臂的上管用作IGBT管、下管常关断作续流ニ极管用，将智能功率模块ー I的接线端子ニVl所在桥臂的下管用作IGBT管、上管常关断作续流ニ极管用，将智能功率模块ニ 2的接线端子四U2、接线端子六W2所在桥臂的下管用作IGBT管、上管常关断作续流ニ极管用，将智能功率模块ニ 2的接线端子五V2所在桥臂的上管用作IGBT管、下管常关断作续流ニ极管用，将智能功率模块三3的接线端子七U3所在桥臂的上管用作IGBT管、下管常关断作续流ニ极管用，将智能功率模块三3的接线端子八V3、接线端子九W3所在桥臂的下管用作IGBT管、上管常关断作续流ニ极管用，当母线电流或母线电压过大时，智能功率模块三3的接线端子九W3所在桥臂的下管导通形成快速泄放回路，保护电路安全工作。该种基于IPM的开关磁阻电机功率变换器由智能功率模块ー 1，智能功率模块ニ2，智能功率模块三3，驱动电路板一 4，驱动电路板ニ 5，驱动电路板三6，O. 01 Ω /400W功率电阻7，A相绕组8，B相绕组9，C相绕组10，D相绕组11，铜条ー 12，铜条ニ 13组成。图I是8/6极四相不对称半桥式开关磁阻电机功率变换器拓扑电路图，当一相绕组上、下两IGBT管均导通时，该相绕组导通，当该相绕组上、下两IGBT管均关闭吋，电流通过续流ニ极管续流；图2是基于六単元IPM的8/6极四相不对称半桥式开关磁阻电机功率变换器。具体操作步骤如下I.将智能功率模块ー 1，智能功率模块ニ 2，智能功率模块三3按插针位置同侧依次水平间隔f 2cm对齐摆放；[0015]2.将驱动电路板一 4通过其接插件与智能功率模块ー I的插针端相连，将驱动电路板ニ 5通过其接插件与智能功率模块ニ 2的插针端相连，将驱动电路板三6通过其接插件与智能功率模块三3的插针端相连；3.用铜条ー 12、铜条ニ 13将智能功率模块ー 1，智能功率模块ニ 2，智能功率模块三3的电源正端和电源负端分别相连；4.将0.01 Ω/40(Μ功率电阻7两端通过导线分别连接于智能功率模块三3的电源正端和接线端子九W3 ；5.将智能功率模块ー I的接线端子一 U1、接线端子ニ Vl和A相绕组8两端相连，将智能功率模块ー I的接线端子三Wl、智能功率模块ニ 2的接线端子四U2和B相绕组9两端相连，将智能功率模块ニ 2的接线端子五V2、接线端子六W2和C相绕组10两端相连，将 智能功率模块三3的接线端子七U3、接线端子八V3和D相绕组11两端相连。实施例对于8/6极四相不对称半桥式开关磁阻电机，其基于IPM的功率变换器设计流程图如图3所示。I.选用三块六单元富士 IPM模块6MBP200RA060，将其按插针位置同侧依次水平间隔2cm对齐摆放；2.将驱动电路板一 4通过接插件与智能功率模块ー I的插针端相连，将驱动电路板ニ 5通过接插件与智能功率模块ニ 2的插针端相连，将驱动电路板三6通过接插件与智能功率模块三3的插针端相连；3.制作454mmX12mmXlmm的铜条ー 12、铜条ニ 13，将智能功率模块ー 1，智能功率模块ニ 2，智能功率模块三3的电源正端和电源负端分别相连；4.将O. 01 Ω /400W功率电阻7两端通过导线分别连接于智能功率模块三3的电源正端和接线端子九W3 ；5.将智能功率模块ー I的接线端子一 U1、接线端子ニ Vl和A相绕组8两端相连，将智能功率模块ー I的接线端子三Wl、智能功率模块ニ 2的接线端子四U2和B相绕组9两端相连，将智能功率模块ニ 2的接线端子五V2、接线端子六W2和C相绕组10两端相连，将智能功率模块三3的接线端子七U3、接线端子八V3和D相绕组11两端相连。该8/6极四相不对称半桥式开关磁阻电机功率变换器采用了富士公司的IPM模块6MBP200RA060，内含栅极驱动、短路保护、过流保护、过热保护和欠压锁定等功能，它在开关磁阻电机控制系统中使用后，降低了开关磁阻电机驱动电路设计的难度，同时大大提高了系统的可靠性；此外，应用IPM也解决了大功率开关磁阻电机控制系统设计时IGBT管和续流ニ极管难以匹配选择的难题。
权利要求1. 一种基于IPM的开关磁阻电机功率变换器，其特征在于，该基于IPM的开关磁阻电机功率变换器由智能功率模块一 [I]，智能功率模块二 [2]，智能功率模块三[3]，驱动电路板一 [4]，驱动电路板二 [5]，驱动电路板三[6]，0. 01Ω/40(Μ功率电阻[7]，Α相绕组[8]，B相绕组[9]，C相绕组[10]，D相绕组[11]，铜条一 [12]，铜条二 [13]组成，将智能功率模块一 [I]，智能功率模块二 [2]，智能功率模块三[3]按插针位置同侧依次水平间隔f2cm对齐摆放，将驱动电路板一 [4]通过其接插件与智能功率模块一 [I]的插针端相连，将驱动电路板二 [5]通过其接插件与智能功率模块二 [2]的插针端相连，将驱动电路板三[6]通过其接插件与智能功率模块三[3]的插针端相连，用铜条一 [12]、铜条二 [13]将智能功率模块一 [I]，智能功率模块二 [2]，智能功率模块三[3]的电源正端和电源负端分别相连，将0.01Ω/40(Μ功率电阻[7]两端通过导线分别连接于智能功率模块三[3]的电源正端和接线端子九W3，将智能功率模块一 [I]的接线端子一 U1、接线端子二 Vl和A相绕组[8]两端相连，将智能功率模块一 [I]的接线端子三W1、智能功率模块二 [2]的接线端子四U2和B相绕组[9]两端相连，将智能功率模块二 [2]的接线端子五V2、接线端子六W2和C相绕组[10]两端相连，将智能功率模块三[3]的接线端子七U3、接线端子八V3和D相绕组[11]两端相连。
专利摘要本实用新型一种基于IPM的开关磁阻电机功率变换器涉及电机控制系统领域。本实用新型采取的方案为利用智能功率模块(IPM)中每一IGBT单管均反并联一相同规格参数的二极管这一特点，通过设计使得IPM同一桥臂上、下两管分别用作IGBT管和续流二极管，通过将电机绕组跨接于两桥臂之间的方式设计出8/6极四相不对称半桥式开关磁阻电机的功率变换器，该功率变换器同时具有母线过流、过压时快速泄放电路功能。本实用新型大大提高了开关磁阻电机控制系统工作的可靠性；同时，应用IPM也解决了大功率开关磁阻电机控制系统设计时IGBT管和续流二极管难以匹配选择的难题。
文档编号H02M1/088GK202634346SQ20122028581
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者刘瑾, 江曼, 陈卫东, 刘元度, 刘林 申请人:中国航空工业第六一八研究所