[发明专利]一种开关磁阻电动机变流器及其控制方法

说明书

一种开关磁阻电动机变流器及其控制方法，变流器由两个电感、六个二极管、五个开关管、三个电容器、三相绕组组合而成，解决了连续可变的并且反极性的电源电压调节电路与系统其它结构有机的简易的结合问题，第一开关管和第二开关管的开关控制实现供电电源电压的宽范围调节，尤其第四模式下适应超高速运行场合，第一电容器可有效加快相绕组电流关断速度，整个系统结构简单，但解决了宽速度控制、超高速控制、快速退磁等多样功能，并且超高速以下工况时仅由一个开关管为PWM控制方式，减小了开关损耗；本发明的变流器非常适合于宽速度范围、超高速、高效率需求、性价比高的开关磁阻电动机调速系统领域中应用。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机领域，具体涉及一种通过硬件电路实现电源电压宽范围调节以及简易变流电路并能快速关断电流的开关磁阻电动机变流器及其简易控制模式。

背景技术

开关磁阻电动机结构简单坚固，转子上无绕组、无永磁体，成本低，具有广阔的应用前景。

开关磁阻电动机无法自启动及运行，而变流器是其起动和运行的中枢。

传统的不对称半桥式变流器，开关管数量众多，结构复杂。

开关磁阻电动机运行是根据转子相对定子的实时位置信息而各绕组分别供电的，从而确保产生正向转矩，并且到关断时必须快速关断，防止产生反向转矩即制动转矩，但相绕组由于相当于一个电感元件，关断时要给其储存的磁能一个释放的通路，所以往往要提前关断连接该相绕组的开关管，以利于储能的释放，否则储能释放时的电流会产生制动转矩。

开关磁阻电动机的控制方式，主流的有电流PWM、电压PWM、开关角控制三类，前两类极大的加大了开关管的开关损耗，后者则增加了控制系统的复杂度，需要很长的运算时间，尤其面对超高速运行场合，对控制器的要求很高。

开关磁阻电动机本身比较适应高速运行，为了适应不同速度要求，对调速系统的要求中，更宽的调速范围是业界期待的。

发明内容

根据以上的背景技术，本发明就提出了一种变流电路结构简单、快速关断相电流、低开关损耗的宽范围调节电源电压以便大范围调速的开关磁阻电动机变流器及其控制方法。

本发明的技术方案为：

一种开关磁阻电动机变流器，由两个电感、六个二极管、五个开关管、三个电容器、三相绕组组成，其技术特征是，所述第一电感一端与所述第一二极管阴极连接，并作为变流器输入直流电源的正极，第一电感另一端连接所述第一开关管阳极和所述第二二极管阳极，第二二极管阴极连接所述第二电容器正极和所述第二开关管阳极，第二开关管阴极连接所述第二电感一端和所述第三二极管阴极，第三二极管阳极连接所述第三电容器负极、所述第三开关管阴极、所述第四开关管阴极、所述第五开关管阴极，第三开关管阳极连接所述第一相绕组一端和所述第四二极管阳极，第四开关管阳极连接所述第二相绕组一端和所述第五二极管阳极，第五开关管阳极连接所述第三相绕组一端和所述第六二极管阳极，第一二极管阳极连接所述第一电容器正极、第四二极管阴极、第五二极管阴极、第六二极管阴极，第一电容器负极连接第一开关管阴极、第二电容器负极、第二电感另一端、第三电容器正极、第一相绕组另一端、第二相绕组另一端、第三相绕组另一端，并作为变流器输入直流电源的负极。

一种开关磁阻电动机变流器的控制方法，其特征是，指五个开关管的开关控制方法；其中第一开关管和第二开关管的开关控制，具体分为四种工作模式：

(1)第一开关管断开状态，第二开关管斩波PWM控制方式并且占空比小于二分之一；

(2)第一开关管断开状态，第二开关管斩波PWM控制方式并且占空比等于二分之一；

(3)第一开关管断开状态，第二开关管斩波PWM控制方式并且占空比大于二分之一；

(4)第一开关管斩波PWM控制方式，第二开关管斩波PWM控制方式并且占空比大于二分之一；