开关磁阻电机调速装置和开关磁阻电机调速系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种开关磁阻电机调速装置和开关磁阻电机调速系统，涉及电力电子技术领域，能够通过一种简单的方式实现较大电压驱动开关磁阻电机，从而降低了成本。该开关磁阻电机调速装置，包括：相互串联的m个逆变单元，m为大于或等于2的整数；每个所述逆变单元包括分别对应n相的n个驱动模块，每个所述逆变单元中的n个驱动模块相互并联，n为大于或等于1的整数；所述m个逆变单元中的对应第i相的m个驱动模块用于分别连接对应第i相的m组定子凸极上的绕组，每组定子凸极包括p个定子凸极，每组定子凸极具有同一个绕组，不同组定子凸极上分别具有独立的绕组，p为大于或等于1的整数，i为取值从1至n的整数。
【专利说明】
开关磁阻电机调速装置和开关磁阻电机调速系统
技术领域
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种开关磁阻电机调速装置和开关磁阻电机调速系统。
【背景技术】
[0002]开关磁阻电机是一种利用转子磁阻不均匀而产生转矩进行工作的电机。如图1所示，开关磁阻电机包括转子I和定子2，例如三相的电机，每一相对应两个定子凸极，其中凸极A1、A2为第一相凸极，凸极B1、B2为第二相凸极，凸极Cl、C2为第三相凸极，对应同一相的两个凸极上具有同一个绕组(图1中只示意了第一相凸极上的一个绕组)，al、a2为对应第一相凸极上的绕组两端，bl、b2为对应第二相凸极上的绕组两端，Cl、c2为对应第三相凸极上的绕组两端。如图2所示，开关磁阻电机通过开关磁阻电机调速装置进行驱动，开关磁阻电机调速装置包括逆变单元3，逆变单元3包括三个驱动模块31，每个驱动模块31的两个输出端分别连接于对应同一相的两个凸极上的绕组两端，三个驱动模块分别为三个绕组提供驱动电流。
[0003]然而，上述的驱动方式无法满足较大电压的驱动，要满足较大电压的驱动，则需要对开关磁阻电机调速装置中的电路结构进行较大的改变，例如使用中点箝位三电平、多电平调速方式，不但需要增加额外功能的器件，并且对于开关管的控制也需要较大的逻辑变化，使得在开关磁阻电机在实现较大电压的驱动时复杂程度较大，成本较高。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种开关磁阻电机调速装置和开关磁阻电机调速系统，能够通过一种简单的方式实现较大电压驱动开关磁阻电机，从而降低了成本。
[0005]为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案:
[0006]—方面，提供一种开关磁阻电机调速装置，包括:
[0007]相互串联的m个逆变单元，m为大于或等于2的整数；
[0008]每个所述逆变单元包括分别对应η相的η个驱动模块，每个所述逆变单元中的η个驱动模块相互并联，η为大于或等于I的整数；
[0009]所述m个逆变单元中的对应第i相的m个驱动模块用于分别连接对应第i相的m组定子凸极上的绕组，每组定子凸极包括P个定子凸极，每组定子凸极具有同一个绕组，不同组定子凸极上分别具有独立的绕组，P为大于或等于I的整数，i为取值从I至η的整数。
[0010]具体地，所述开关磁阻电机调速装置，还包括:
[0011]与所述m个逆变单元分别并联的m个滤波电容。
[0012]具体地，每个所述驱动模块包括一组不对称半桥，所述一组不对称半桥包括并联的两个半桥，每个半桥包括相互串联的开关管和续流二极管，在每个半桥中，开关管与续流二极管的连接处为该半桥的输出端，每个所述驱动模块中，两个半桥的输出端用于分别连接同一个绕组的两端。
[0013]具体地，所述开关磁阻电机调速装置，还包括:
[0014]连接于每个所述逆变单元中的η个驱动模块的控制单元，所述控制单元用于控制所述m个逆变单元中的对应第i相的m个驱动模块同步工作。
[0015]具体地，所述开关磁阻电机调速装置，还包括:
[0016]整流单元；
[0017]所述m个逆变单元串联于正负母线之间，所述正负母线连接于所述整流单元。
[0018]另一方面，提供一种开关磁阻电机调速系统，包括开关磁阻电机和开关磁阻电机调速装置，
[0019]所述开关磁阻电机调速装置包括相互串联的m个逆变单元，m为大于或等于2的整数；
[0020]每个所述逆变单元包括分别对应η相的η个驱动模块，每个所述逆变单元中的η个驱动模块相互并联，η为大于或等于I的整数；
[0021]所述开关磁阻电机包括nXm组定子凸极，每组定子凸极包括P个定子凸极，每组定子凸极具有同一个绕组，不同组定子凸极上分别具有独立的绕组，P为大于或等于I的整数；
[0022]所述m个逆变单元中的对应第i相的m个驱动模块分别连接对应第i相的m组定子凸极上的绕组，每组定子凸极包括至少一个定子凸极，每组定子凸极具有同一个绕组，不同组定子凸极上分别具有独立的绕组，i为取值从I至η的整数。
[0023]具体地，所述开关磁阻电机调速装置还包括:与所述m个逆变单元分别并联的m个滤波电容。
[0024]具体地，每个所述驱动模块包括一组不对称半桥，所述一组不对称半桥包括并联的两个半桥，每个半桥包括相互串联的开关管和续流二极管，在每个半桥中，开关管与续流二极管的连接处为该半桥的输出端，每个所述驱动模块中，两个半桥的输出端分别连接同一个绕组的两端。
[0025]具体地，所述开关磁阻电机调速装置还包括:连接于每个所述逆变单元中的η个驱动模块的控制单元，所述控制单元用于控制所述m个逆变单元中的对应第i相的m个驱动模块同步工作。
[0026]具体地，所述开关磁阻电机调速装置还包括整流单元；
[0027]所述m个逆变单元串联于正负母线之间，所述正负母线连接于所述整流单元。
[0028]本发明提供的开关磁阻电机调速装置和开关磁阻电机调速系统，通过将开关磁阻电机调速装置中多个逆变单元进行串联，同时通过多个逆变单元中的多个驱动模块同时驱动同一相定子凸极上的多个绕组，减少了每个驱动模块需要驱动的定子凸极个数，虽然单个驱动模块的驱动能力没有改变，但是对于每一相定子凸极来说，可以接收更大的输入电压，开关磁阻电机调速装置结构简单，不需要增加额外功能的器件，并且控制方式与现有的电机控制方式类似，因此通过一种简单的方式实现了较大电压驱动开关磁阻电机，从而降低了成本。
【附图说明】
[0029]图1为现有技术中一种开关磁阻电机的结构示意图；
[0030]图2为现有技术中一种开关磁阻电机调速装置的示意图；
[0031]图3为本发明实施例中一种开关磁阻电机调速装置的示意图；
[0032]图4为本发明实施例中一种开关磁阻电机的结构示意图；
[0033]图5为本发明实施例中另一种开关磁阻电机调速装置的示意图；
[0034]图6为本发明实施例中另一种开关磁阻电机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0036]如图3所示，本发明实施例提供了一种开关磁阻电机调速装置，包括:相互串联的m个逆变单元3，m为大于或等于2的整数；每个逆变单元3包括分别对应η相的η个驱动模块31，每个逆变单元3中的η个驱动模块31相互并联，η为大于或等于I的整数；如图3和图4所示，m个逆变单元3中的对应第i相的m个驱动模块用于分别连接对应第i相的m组定子凸极上的绕组，每组定子凸极包括P个定子凸极，每组定子凸极具有同一个绕组，不同组定子凸极上分别具有独立的绕组，P为大于或等于I的整数，i为取值从I至η的整数。
[0037]以下通过一种具体的开关磁阻电机的驱动过程来说明本实施例中的开关磁阻电机调速装置，例如，m = 2、η = 3、P = 1，m取值具体可以根据电机每一相对应的定子凸极个数来确定，例如开关磁阻电机为三相电机，每一相对应两个定子凸极，则m = 2，以使多个驱动模块31来驱动每一相对应的定子凸极，每组定子凸极包括一个定子凸极，其中定子凸极A1、A2为第一相定子凸极，定子凸极B1、B2为第二相定子凸极，定子凸极C1、C2为第三相定子凸极，al、al’为定子凸极Al上的绕组两端，a2、a2’为定子凸极A2上的绕组两端，bl、bl’为定子凸极BI上的绕组两端，b2、b2’为定子凸极B2上的绕组两端，Cl、Cl’为定子凸极Cl上的绕组两端，c2、c2’为定子凸极C2上的绕组两端。上述开关磁阻电机调速装置在工作时，3个逆变单元中的对应同一相的2个驱动模块31同步工作，例如，连接第一相定子凸极Al、A2的两个驱动模块31同步工作，使al、al’和a2、a2’所在的两个绕组同时导通和截止，这样，对于开关磁阻电机来说，其工作过程并没有改变，只是将现有的通过一个驱动模块驱动同一相对应的两个定子凸极的方式变为了通过一个驱动模块分别驱动同一相对应的两个定子凸极的方式，减少了每个驱动模块需要驱动的定子凸极个数，虽然单个驱动模块的驱动能力没有改变，但是对于每一相定子凸极来说，可以接收更大的输入电压。
[0038]本发明实施例中的开关磁阻电机调速装置，通过将多个逆变单元进行串联，同时通过多个逆变单元中的多个驱动模块同时驱动同一相定子凸极上的多个绕组，减少了每个驱动模块需要驱动的定子凸极个数，虽然单个驱动模块的驱动能力没有改变，但是对于每一相定子凸极来说，可以接收更大的输入电压，开关磁阻电机调速装置结构简单，不需要增加额外功能的器件，并且控制方式与现有的电机控制方式类似，因此通过一种简单的方式实现了较大电压驱动开关磁阻电机，从而降低了成本。
[0039]具体地，上述开关磁阻电机调速装置还包括:与m个逆变单元3分别并联的m个滤波电容C，滤波电容C起到滤波以及为多个逆变单元3分压的作用。
[0040]具体地，每个驱动模块31包括一组不对称半桥，上述一组不对称半桥包括并联的两个半桥，每个半桥包括相互串联的开关管和续流二极管，在每个半桥中，开关管与续流二极管的连接处为该半桥的输出端，每个驱动模块31中，两个半桥的输出端用于分别连接同一个绕组的两端。能够理解的，驱动模块31除了不对称半桥的实现方式外，也可以为其他的实现方式，只要能够实现对定子凸极上绕组的驱动即可。
[0041]具体地，上述开关磁阻电机调速装置还包括:连接于每个逆变单元3中的η个驱动模块31的控制单元4，控制单元4用于控制m个逆变单元3中的对应第i相的m个驱动模块31同步工作。例如，当驱动模块31通过不对称半桥的方式现实时，控制单元4连接于每个驱动模块31中开关管的控制端。
[0042]具体地，上述开关磁阻电机调速装置还包括:整流单元5 个逆变单元串联于正负母线之间，该正负母线连接于整流单元5，整流单元5用于对输入信号进行整流。
[0043]以下通过另一种具体的开关磁阻电机的驱动过程来说明本实施例中的开关磁阻电机调速装置，例如，如图5和图6所示，m = 2、η = 3、P = 2，m取值具体可以根据电机每一相对应的定子凸极个数来确定，例如开关磁阻电机为三相电机，每一相对应4个定子凸极，则可以使m = 2，以使多个驱动模块31来驱动每一相对应的定子凸极，每组定子凸极包括两个定子凸极，其中，定子凸极Dl、D2、D3、D4为第一相定子凸极，Dl和D3为一组且具有同一个绕组，D2和D4为同一组且具有同一个绕组，定子凸极E1、E2、E3、E4为第二相定子凸极，El和E3为同一组且具有同一个绕组，E2和E4为一组且具有同一个绕组，定子凸极F1、F2、F3、F4为第三相定子凸极，Fl和F3为一组且具有同一个绕组，dl、d3为Dl、D3上的绕组两端，d2、d4为D2、D4上的绕组两端，el、e3为El、E3上的绕组两端，e2、e4为E2、E4上的绕组两端，fl、f3为F1、F3上的绕组两端，f2、f4为F2、F4上的绕组两端。该开关磁阻电机调速装置在工作时，3个逆变单元中的对应同一相的2个驱动模块31同步工作，例如，连接第一相定子凸极Dl、D2、D3、D4的两个驱动模块31同步工作，使dl、d3和d2、d4所在的两个绕组同时导通和截止，这样，对于开关磁阻电机来说，其工作过程并没有改变，只是将现有的通过一个驱动模块驱动对应同一相的4个定子凸极的方式变为了通过两个驱动模块来驱动对应同一相的4个定子凸极的方式，虽然单个驱动模块的驱动能力没有改变，但是对于每一相定子凸极来说，可以接收更大的输入电压。
[0044]需要说明的是，上述实施例仅针对三相(即η = 3)电机进行了介绍，对于单相电机或其他相数的电机，其驱动方式和原理与上述实施例相同，在此不再赘述。另外，对于每一相对应4个定子凸极的电机结构，上述实施例仅介绍了每组定子凸极包括两个定子凸极的方式(即P = 2且m = 2)，对于每组定子凸极包括一个定子凸极的方式(即P = I且m=4)，其驱动方式和原理与上述实施例类似，区别在于当P = I时，每个定子凸极都具有独立的绕组，通过每个驱动模块来驱动每个定子凸极，与P = 2的方式相比，结构更加复杂，但是驱动开关磁阻电机的电压可以更大，P的取值具体可以根据电机中定子凸极的个数以及需求来确定。
[0045]本发明实施例中的开关磁阻电机调速装置，通过将多个逆变单元进行串联，同时通过多个逆变单元中的多个驱动模块同时驱动同一相定子凸极上的多个绕组，减少了每个驱动模块需要驱动的定子凸极个数，虽然单个驱动模块的驱动能力没有改变，但是对于每一相定子凸极来说，可以接收更大的输入电压，开关磁阻电机调速装置结构简单，不需要增加额外功能的器件，并且控制方式与现有的电机控制方式类似，因此通过一种简单的方式实现了较大电压驱动开关磁阻电机，从而降低了成本。
[0046]本发明实施例提供一种开关磁阻电机调速系统，包括如图4所示的开关磁阻电机和如图3所示开关磁阻电机调速装置，如图3所示，开关磁阻电机调速装置包括相互串联的m个逆变单元3，m为大于或等于2的整数；每个逆变单元3包括分别对应η相的η个驱动模块31，每个逆变单元3中的η个驱动模块31相互并联，η为大于或等于I的整数；如图4所示，开关磁阻电机包括nXm组定子凸极，每组定子凸极包括P个定子凸极，每组定子凸极具有同一个绕组，不同组定子凸极上分别具有独立的绕组，P为大于或等于I的整数；m个逆变单元3中的对应第i相的m个驱动模块31分别连接对应第i相的m组定子凸极上的绕组，每组定子凸极包括至少一个定子凸极，每组定子凸极具有同一个绕组，不同组定子凸极上分别具有独立的绕组，i为取值从I至η的整数。
[0047]本实施例中开关磁阻电机和开关磁阻电机调速装置的具体原理和工作过程与上述实施例相同，在此不再赘述。
[0048]本发明实施例中的开关磁阻电机调速系统，通过将开关磁阻电机调速装置中多个逆变单元进行串联，同时通过多个逆变单元中的多个驱动模块同时驱动同一相定子凸极上的多个绕组，减少了每个驱动模块需要驱动的定子凸极个数，虽然单个驱动模块的驱动能力没有改变，但是对于每一相定子凸极来说，可以接收更大的输入电压，开关磁阻电机调速装置结构简单，不需要增加额外功能的器件，并且控制方式与现有的电机控制方式类似，因此通过一种简单的方式实现了较大电压驱动开关磁阻电机，从而降低了成本。
[0049]具体地，上述开关磁阻电机调速装置还包括:与所述m个逆变单元分别并联的m个滤波电容C，滤波电容C起到滤波以及为多个逆变单元3分压的作用。
[0050]具体地，每个驱动模块31包括一组不对称半桥，一组不对称半桥包括并联的两个半桥，每个半桥包括相互串联的开关管和续流二极管，在每个半桥中，开关管与续流二极管的连接处为该半桥的输出端，每个驱动模块31中，两个半桥的输出端分别连接同一个绕组的两端。能够理解的，驱动模块31除了不对称半桥的实现方式外，也可以为其他的实现方式，只要能够实现对定子凸极上绕组的驱动即可。
[0051]具体地，上述开关磁阻电机调速装置还包括:连接于每个所述逆变单元3中的η个驱动模块31的控制单元4，控制单元4用于控制m个逆变单元3中的对应第i相的m个驱动模块31同步工作。例如，当驱动模块31通过不对称半桥的方式现实时，控制单元4连接于每个驱动模块31中开关管的控制端。
[0052]具体地，上述开关磁阻电机调速装置还包括整流单元5 个逆变单元串联于正负母线之间，该正负母线连接于整流单元5，整流单元5用于对输入信号进行整流。
[0053]本实施例中开关磁阻电机和开关磁阻电机调速装置的具体原理和工作过程与上述实施例相同，在此不再赘述。
[0054]本发明实施例中的开关磁阻电机调速系统，通过将开关磁阻电机调速装置中多个逆变单元进行串联，同时通过多个逆变单元中的多个驱动模块同时驱动同一相定子凸极上的多个绕组，减少了每个驱动模块需要驱动的定子凸极个数，虽然单个驱动模块的驱动能力没有改变，但是对于每一相定子凸极来说，可以接收更大的输入电压，开关磁阻电机调速装置结构简单，不需要增加额外功能的器件，并且控制方式与现有的电机控制方式类似，因此通过一种简单的方式实现了较大电压驱动开关磁阻电机，从而降低了成本。
[0055]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种开关磁阻电机调速装置，其特征在于，包括: 相互串联的m个逆变单元，m为大于或等于2的整数； 每个所述逆变单元包括分别对应η相的η个驱动模块，每个所述逆变单元中的η个驱动模块相互并联，η为大于或等于I的整数； 所述m个逆变单元中的对应第i相的m个驱动模块用于分别连接对应第i相的m组定子凸极上的绕组，每组定子凸极包括P个定子凸极，每组定子凸极具有同一个绕组，不同组定子凸极上分别具有独立的绕组，P为大于或等于I的整数，i为取值从I至η的整数。2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机调速装置，其特征在于，还包括: 与所述m个逆变单元分别并联的m个滤波电容。3.根据权利要求2所述的开关磁阻电机调速装置，其特征在于， 每个所述驱动模块包括一组不对称半桥，所述一组不对称半桥包括并联的两个半桥，每个半桥包括相互串联的开关管和续流二极管，在每个半桥中，开关管与续流二极管的连接处为该半桥的输出端，每个所述驱动模块中，两个半桥的输出端用于分别连接同一个绕组的两端。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的开关磁阻电机调速装置，其特征在于，还包括: 连接于每个所述逆变单元中的η个驱动模块的控制单元，所述控制单元用于控制所述m个逆变单元中的对应第i相的m个驱动模块同步工作。5.根据权利要求4所述的开关磁阻电机调速装置，其特征在于，还包括: 整流单元； 所述m个逆变单元串联于正负母线之间，所述正负母线连接于所述整流单元。6.一种开关磁阻电机调速系统，包括开关磁阻电机和开关磁阻电机调速装置，其特征在于， 所述开关磁阻电机调速装置包括相互串联的m个逆变单元，m为大于或等于2的整数；每个所述逆变单元包括分别对应η相的η个驱动模块，每个所述逆变单元中的η个驱动模块相互并联，η为大于或等于I的整数；所述开关磁阻电机包括nXm组定子凸极，每组定子凸极包括P个定子凸极，每组定子凸极具有同一个绕组，不同组定子凸极上分别具有独立的绕组，P为大于或等于I的整数；所述m个逆变单元中的对应第i相的m个驱动模块分别连接对应第i相的m组定子凸极上的绕组，每组定子凸极包括至少一个定子凸极，每组定子凸极具有同一个绕组，不同组定子凸极上分别具有独立的绕组，i为取值从I至η的整数。7.根据权利要求6所述的开关磁阻电机调速系统，其特征在于， 所述开关磁阻电机调速装置还包括:与所述m个逆变单元分别并联的m个滤波电容。8.根据权利要求7所述的开关磁阻电机调速系统，其特征在于， 每个所述驱动模块包括一组不对称半桥，所述一组不对称半桥包括并联的两个半桥，每个半桥包括相互串联的开关管和续流二极管，在每个半桥中，开关管与续流二极管的连接处为该半桥的输出端，每个所述驱动模块中，两个半桥的输出端分别连接同一个绕组的两端。9.根据权利要求6至8中任意一项所述的开关磁阻电机调速系统，其特征在于， 所述开关磁阻电机调速装置还包括:连接于每个所述逆变单元中的η个驱动模块的控制单元，所述控制单元用于控制所述m个逆变单元中的对应第i相的m个驱动模块同步工作。10.根据权利要求9所述的开关磁阻电机调速系统，其特征在于， 所述开关磁阻电机调速装置还包括整流单元； 所述m个逆变单元串联于正负母线之间，所述正负母线连接于所述整流单元。
【文档编号】H02P27/06GK105939136SQ201510609626
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年9月22日
【发明人】丁金龙, 高超
【申请人】尼得科（北京）传动技术有限公司