开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构的制作方法
【专利摘要】开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构，属于电机领域。本发明为解决现有开关磁阻电机驱动功率结构的各相绕组在关断续流时能量回馈给电源，电源电压不会升高，续流时间短，系统工作效率低的问题。本发明包括A相绕组、B相绕组、C相绕组、电源滤波电容C0、六个开关管S1、S2、S3、S4、S5和S6、六个续流二极管D1、D3、D5、Dab、Dbc和Dca；还包括三个隔离反回流二极管D2、D4、D6、A相绕组母线电容Cca、B相绕组母线电容Cab和C相绕组母线电容Cbc。所述六个开关管S1、S2、S3、S4、S5和S6结构相同。本发明用于开关磁阻电机中。
【专利说明】开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构，属于电机领域。
【背景技术】
[0002]现有的开关磁阻电机驱动半对称功率电路如图1所示，每相绕组采用两个主开关，两个缓流ニ极管。当两个主开关SI，S2导通吋，将绕组接至直流电源而形成电流；当SI，S2关断时，经Dl——A相绕组——Dab续流。各相绕组的母线连接在一起，电压都与电源电压V相等；各相绕组在关断续流吋，能量直接回馈给电源，电源电压不会升高。
【发明内容】
[0003]本发明目的是为了解决现有开关磁阻电机驱动功率结构的各相绕组在关断续流时能量回馈给电源，电源电压不会升高，续流时间短，系统工作效率低的问题，提供了ー种开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构。
[0004]本发明所述开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构，它包括A相绕组、B相绕组、C相绕组、电源滤波电容CO、六个开关管S1、S2、S3、S4、S5和S6、六个续流ニ极管D1、D3、D5、Dab、Dbc 和 Dca ；
[0005]供电电源V的正极同时连接开关管SI的源极、续流ニ极管Dab的阴极、开关管S3的源极、续流ニ极管Dbc的阴极、开关管S5的源极和续流ニ极管Dca的阴极，供电电源V的负极同时连接续流ニ极管Dl的阳极、开关管S2的漏极、续流ニ极管D3的阳极、开关管S4的漏极、续流ニ极管D5的阳极和开关管S6的漏极，续流ニ极管Dl的阳极接地，电源滤波电容CO并联连接在供电电源V的两极，A相绕组的一端同时连接开关管SI的漏极和续流ニ极管Dl的阴极，A相绕组的另一端同时连接续流ニ极管Dab的阳极和开关管S2的源扱，B相绕组的一端同时连接开关管S3的漏极和续流ニ极管D3的阴极，B相绕组的另一端同时连接续流ニ极管Dbc的阳极和开关管S4的源扱，C相绕组的一端同时连接开关管S5的漏极和续流ニ极管D5的阴极，C相绕组的另一端同时连接续流ニ极管Dca的阳极和开关管S6的源极；
[0006]所述开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构还包括三个隔离反回流ニ极管D2、D4、D6、A相绕组母线电容Cca、B相绕组母线电容Cab和C相绕组母线电容Cbc ；
[0007]三个隔离反回流ニ极管D2、D4和D6的阳极同时连接在供电电源V的正极上，隔离反回流ニ极管D2的阴极连接开关管SI的源极和续流ニ极管Dca的阴极，隔离反回流ニ极管D4的阴极同时连接开关管S3的源极和续流ニ极管Dab的阴极，隔离反回流ニ极管D6的阴极同时连接连接开关管S5的源极和续流ニ极管Dbc的阴极；
[0008]B相绕组母线电容Cab的一端连接在续流ニ极管Dab的阴极上，另一端连接在开关管S2的漏极上，C相绕组母线电容Cbc的一端连接在续流ニ极管Dbc的阴极上，另一端连接在开关管S4的漏极上，A相绕组母线电容Cca的一端连接在续流ニ极管Dca的阴极上，另一端连接在开关管S5的漏极上。[0009]本发明的优点:本发明提出一种开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构。该功率拓扑结构用来驱动三相开关磁阻电机三相绕组，拓扑结构采用半对称桥结构，三相驱动桥电压相互独立，用三个ニ极管与电源分离，A相的续流电流给B相绕组母线充电，B相绕组续流电流给C相绕组母线充电，C相绕组续流电流给A相绕组母线充电。使得各项绕组在下个开通阶段具有较高的母线电压，同时使绕组续流时间缩短。该功率拓扑结构能有效地减小绕组电机励磁上升时间，降低绕组电流关断后的续流时间，提高系统效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是开关磁阻电机ー相绕组半对称驱动电路示意图；
[0011]图2是本发明所述开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构电路示意图；
[0012]图3是本发明所述A相绕组斩波工作时电流路径示意图；
[0013]图4是本发明所述绕组工作时A相关断给B相母线充电示意图；
[0014]图5是本发明所述绕组工作时B相开通利用充电后的电压不意图；图6是本发明所述各相绕组工作电流和母线电压示意图。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:下面结合图2说明本实施方式，本实施方式所述轴开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构，它包括A相绕组、B相绕组、C相绕组、电源滤波电容CO、六个开关管 S1、S2、S3、S4、S5 和 S6、六个续流ニ极管 Dl、D3、D5、Dab、Dbc 和 Dca ；
[0016]供电电源V的正极同时连接开关管SI的源极、续流ニ极管Dab的阴极、开关管S3的源极、续流ニ极管Dbc的阴极、开关管S5的源极和续流ニ极管Dca的阴极，供电电源V的负极同时连接续流ニ极管Dl的阳极、开关管S2的漏极、续流ニ极管D3的阳极、开关管S4的漏极、续流ニ极管D5的阳极和开关管S6的漏极，续流ニ极管Dl的阳极接地，电源滤波电容CO并联连接在供电电源V的两极，A相绕组的一端同时连接开关管SI的漏极和续流ニ极管Dl的阴极，A相绕组的另一端同时连接续流ニ极管Dab的阳极和开关管S2的源扱，B相绕组的一端同时连接开关管S3的漏极和续流ニ极管D3的阴极，B相绕组的另一端同时连接续流ニ极管Dbc的阳极和开关管S4的源扱，C相绕组的一端同时连接开关管S5的漏极和续流ニ极管D5的阴极，C相绕组的另一端同时连接续流ニ极管Dca的阳极和开关管S6的源极；
[0017]所述开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构还包括三个隔离反回流ニ极管D2、D4、D6、A相绕组母线电容Cca、B相绕组母线电容Cab和C相绕组母线电容Cbc ；
[0018]三个隔离反回流ニ极管D2、D4和D6的阳极同时连接在供电电源V的正极上，隔离反回流ニ极管D2的阴极连接开关管SI的源极和续流ニ极管Dca的阴极，隔离反回流ニ极管D4的阴极同时连接开关管S3的源极和续流ニ极管Dab的阴极，隔离反回流ニ极管D6的阴极同时连接连接开关管S5的源极和续流ニ极管Dbc的阴极；
[0019]B相绕组母线电容Cab的一端连接在续流ニ极管Dab的阴极上，另一端连接在开关管S2的漏极上，C相绕组母线电容Cbc的一端连接在续流ニ极管Dbc的阴极上，另一端连接在开关管S4的漏极上，A相绕组母线电容Cca的一端连接在续流ニ极管Dca的阴极上，另一端连接在开关管S5的漏极上。[0020]【具体实施方式】一:下面结合图说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进ー步说明，所述六个开关管S1、S2、S3、S4、S5和S6结构相同。
[0021 ] 本发明开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构由供电电源V、电源滤波电容CO、隔离反回流二极管D2、D4、D6、开关磁阻电机绕组A、B、C，A相绕组开关管S1、S2、B相绕组开关管S3、S4、C相绕组开关管S5、S6、A相绕组续流二极管Dl、Dab，B相绕组续流二极管D3、Dbc, C相绕组续流二极管D5、Dca，A相绕组母线电容Cca，B相绕组母线电容Cab，C相绕组母线电容Cbc构成。电机绕组母线相互独立，各绕组母线利用二极管D2、D4、D6隔离，母线电压低于电源电压V时，电源V通过二极管D2、D4、D6给母线充电，当母线电压高于电源电压V吋，母线上的电能不能通过二极管D2、D4、D6给电源V回充。如图2所示。
[0022]图3为开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构一部分，当A相开始工作时，功率管S1、S2开通，电流流经路径沿图中9和7虚线所示；绕组A相斩波期间，SI关断，S2开通，电流斩波续流路径沿图中7和8虚线所示；绕组A相关断时，功率管SI和S2关断，电流续流路径如图4中3和4虚线所示，续流电流给B相绕组母线电容Cab充电，使得B相绕组母线电源电压Vb升高，充电过程如图6中的LI所示。为B相绕组ー个工作周期做准备。 [0023]工作原理:三相开关磁阻电机工作是每相绕组轮流通电进行励磁，绕组励磁的顺序为A相->C相->B相->A相……。A相开始工作吋，功率管SI和S2开通，A相母线上的电压Va给A相绕组励磁，电流流经路线为A相母线电源正极->S1->A相绕组->S2->A相母线电源负极。在A相工作期间，A相绕组为电流斩波控制方式，斩波过程中，SI关断，S2开通，电流流经路线为A相绕组->S2->续流二极管D1->A相绕组。A相绕组停止工作吋，SI和S2都关断，A相绕组电流进行续流，续流路径为电容Cab负极-> 续流二级管D1->A相绕组_>续流二级管Dab_>B相母线电容Cab正极，给B相母线电容Cab充电，使得B相母线电压Vb升高，这个过程把A相绕组的能量传递给B相母线电源电容Cab，同时使得A相绕组续流能迅速下降，缩短了续流时间。
[0024]在A相停止工作吋，C相开始工作，功率管S5和S6开通，C相母线上的电压Vc给C相绕组励磁，电流流经路线为C相母线电源正扱-〉S5->C相绕组->S6->C相母线电源负扱。在C相工作期间，C相绕组为电流斩波控制方式，斩波过程中，S5关断，S6开通，电流流经路线为C相绕组->S6->续流二极管D5->C相绕组。C相绕组停止工作吋，S5和S6都关断，C相绕组电流进行续流，续流路径为电容Cca负极-> 续流二级管D5->C相绕组-> 续流二级管Dca_>A相母线电容Cca正极,给A相母线电容Cca充电,使得A相母线电压Va升高，这个过程把C相绕组的能量传递给A相母线电源电容Cca，同时使得C相绕组续流能迅速下降，缩短了续流时间。
[0025]在C相停止工作吋，B相开始工作，功率管S3和S4开通，B相母线上的电压Vb给B相绕组励磁，电流流经路线为B相母线电源正极->S3->B相绕组->S4->B相母线电源负扱。在B相工作期间，B相绕组为电流斩波控制方式，斩波过程中，S3关断，S4开通，电流流经路线为B相绕组->S4->续流二极管D3->B相绕组。B相绕组停止工作吋，S3和S4都关断，B相绕组电流进行续流，续流路径为电容Cbc负极-> 续流二级管D3->B相绕组-> 续流二级管Dbc->C相母线电容Cbc正扱，给C相母线电容Cbc充电，使得C相母线电压Vc升高，这个过程把B相绕组的能量传递给C相母线电源电容Cbc，同时使得B相绕组续流能迅速下降，缩短了续流时间。 [0026] 下一刻又为B相停止工作，A相开始工作。如图6所示。
【权利要求】
1.开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构，它包括A相绕组、B相绕组、C相绕组、电源滤波电容CO、六个开关管S1、S2、S3、S4、S5和S6、六个续流二极管Dl、D3、D5、Dab、Dbc和Dca ； 供电电源V的正极同时连接开关管SI的源极、续流二极管Dab的阴极、开关管S3的源扱、续流二极管Dbc的阴极、开关管S5的源极和续流二极管Dca的阴极，供电电源V的负极同时连接续流二极管Dl的阳极、开关管S2的漏极、续流二极管D3的阳极、开关管S4的漏扱、续流二极管D5的阳极和开关管S6的漏极，续流二极管Dl的阳极接地，电源滤波电容CO并联连接在供电电源V的两极，A相绕组的一端同时连接开关管SI的漏极和续流二极管Dl的阴极，A相绕组的另一端同时连接续流二极管Dab的阳极和开关管S2的源扱，B相绕组的一端同时连接开关管S3的漏极和续流二极管D3的阴极，B相绕组的另一端同时连接续流二极管Dbc的阳极和开关管S4的源扱，C相绕组的一端同时连接开关管S5的漏极和续流二极管D5的阴极，C相绕组的另一端同时连接续流二极管Dca的阳极和开关管S6的源极；其特征在于:所述开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构还包括三个隔离反回流二极管D2、D4、D6、A相绕组母线电容Cca、B相绕组母线电容Cab和C相绕组母线电容Cbc ； 三个隔离反回流二极管D2、D4和D6的阳极同时连接在供电电源V的正极上，隔离反回流二极管D2的阴极连接开关管SI的源极和续流二极管Dca的阴极，隔离反回流二极管D4的阴极同时连接开关管S3的源极和续流二极管Dab的阴极，隔离反回流二极管D6的阴极同时连接连接开关管S5的源极和续流二极管Dbc的阴极； B相绕组母线电容Cab的一端连接在续流二极管Dab的阴极上，另一端连接在开关管S2的漏极上，C相绕组母线电容Cbc的一端连接在续流二极管Dbc的阴极上，另一端连接在开关管S4的漏极上，A相绕 组母线电容Cca的一端连接在续流二极管Dca的阴极上，另ー端连接在开关管S5的漏极上。
2.根据权利要求1所述开关磁阻电机分相励磁功率拓扑结构，其特征在于，所述六个开关管S1、S2、S3、S4、S5和S6结构相同。
【文档编号】H02P6/00GK103607145SQ201310641784
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】吴红星, 黄玉平, 仲悦, 郑再平, 杨旭强 申请人:哈尔滨工业大学