CN100574086C

CN100574086C - 用于电动和混合动力汽车的y形开关变换器

Info

Publication number: CN100574086C
Application number: CNB2007101053260A
Authority: CN
Inventors: B·韦尔奇科
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: JP2007252192A; CN101060302A; US7193378B1; DE102007012090A1

Abstract

一种用于控制具有带有定子绕组的定子的多相电机的电路包括控制器、初级换向开关对、中性线端和换向控制开关。每个开关对包括连接在一节点处的第一初级换向开关和第二初级换向开关。每个换向控制开关被耦合到一绕组，使得在中性线端与节点中的相应的一个节点之间形成定子绕组电路。每个换向控制开关包括与串联开关电路并联的第一二极管。每个串联开关电路包括第二二极管和串联的开关元件。控制器被耦合到该开关元件和初级换向开关对，以相对于其中电源电压等于反向电动势的一点来控制初级换向开关的接通时间和断开时间。

Description

用于电动和混合动力汽车的Y形开关变换器

技术领域

本发明涉及永磁交流同步电动机和无刷直流电动机的电动机控制。

背景技术

在图1中，描绘一种公知的用于电动机PM的三相电动机驱动系统，该系统具有功率变换器和包括电池BAT及电容CAP的电源。功率变换器包括初级换向开关Q1-Q6以及如所示的那样配置的旁路二极管D1-D6。永磁电动机PM是由三个定子绕组A、B和C所驱动的三相电动机。为了用一个方向的电流激励绕组A和B，开关Q1和Q5被接通，而所有其它开关被断开。为了用另一方向的电流激励绕组A和B，开关Q2和Q4被接通，而所有其它开关被断开。为了用一个方向的电流激励绕组A和C，开关Q1和Q6被接通，而所有其它开关被断开。为了用另一方向的电流激励绕组A和C，开关Q3和Q4被接通，而所有其它开关被断开。为了用一个方向的电流激励绕组B和C，开关Q2和Q6被接通，而所有其它开关被断开。为了用另一方向的电流激励绕组B和C，开关Q3和Q5被接通，而所有其它开关被断开。

如在Lawler等人的美国专利No.6,236,179中所讨论的那样，该美国专利在此引入作为参考，交流同步电动机和无刷直流电动机通过被连接到其定子绕组的固态开关装置的换向来控制。这些电动机可以是永磁(PM)型的，其中永久磁铁被用在转子上而不是被用在转子绕组上。当转子速度增加时，定子中产生的电压(被称作“反向电动势”)也增长。这又要求施加越来越高的终端电压来产生所期望的转矩。基本速度是在恒转矩范围顶部和在恒马力范围的起始处的速度。在许多应用中，期望以某种速度限定终端电压并还在高于基本速度的某一速度范围上维持恒定的马力。所能达到的最高速度与以其达到终端电压的界限的基本速度之比被称为恒功率速度比。当电动机感应系数处于微亨范围内时，达到期望的恒功率速度比会更困难。

具有内置式磁铁的PM电动机(IPM)已表明具有7.5∶1的恒功率速度比。然而，这些类型的PM电动机无法买到。

在诸如电动车辆的牵引设备中，转矩-速度技术规范要求高达某个基本速度的恒转矩，并且然后要求高达更高速度的恒马力运行。具有稀土表面组装的永久磁铁的PM电动机由于其功率密度和效率而是用于这样的应用的可行的候选对象。这些电动机被电气换向并由变换器驱动。

Camber等人在1997年10月14日被授权的美国专利No.5,677,605中公开了无刷直流电动机的驱动系统，该驱动系统使用PWM变换器和相位定时提前，以控制在高于基本速度的恒功率范围中的运行。该专利公开了由六步PWM(six-step PWM)驱动器所驱动的三相无刷直流电动机。对于与旁路二极管并联的初级开关装置，换向开关包括IGBT(绝缘栅双极晶体管)和MOSFET(MOS场效应晶体管)。

随着速度的增加和换向的快速发生，这种装置考虑到相电流的连续导通和通过旁路二极管在不期望的时间的导通，从而导致功率和效率的损失。变换器和电动机变热，由此要求额外的冷却措施。

2001年5月22日被授予Lawler等人的美国专利No.6,236,179的主题在此被引入。图2描绘了图1中所描绘的公知系统的、由Lawler等人所教导的修改。用于控制具有带有三个定子绕组的定子的三相电机PM的电路包括控制器(如图1中所示)、三个初级换向开关对、中性线端N和三个定子绕组电路。第一开关对包括连接在节点NA处的第一初级换向开关(Q1，D1)和第二初级换向开关(Q4，D4)。第二开关对包括连接在节点NB处的第一初级换向开关(Q2，D2)和第二初级换向开关(Q5，D5)。第三开关对包括连接在节点NC处的第一初级换向开关(Q3，D3)和第二初级换向开关(Q6，D6)。第一定子绕组电路包括被连接在节点NA与三相电动机PM的绕组A的一端之间的换向控制开关SWA。绕组A的另一端被连接到中性线端N。第二定子绕组电路包括被连接在节点NB与三相电动机PM的绕组B的一端之间的换向控制开关SWB。绕组B的另一端被连接到中性线端N。第三定子绕组电路包括被连接在节点NC与三相电动机PM的绕组C的一端之间的换向控制开关SWC。绕组C的另一端被连接到中性线端N。

换向控制开关SWA、SWB和SWC中的每个由两个反并联的硅控整流器组成。这些硅控整流器(被称为SCR)在反向偏置的情形下是不导通的，并且即使在正向偏置时，这些硅控整流器也是不导通的，除非SCR被正向偏置时接收到触发信号。一旦在正向偏置时被触发，SCR就变成导通的。在SCR导通之后，将该SCR保持导通，直到SCR两端的电压降到零或者SCR变成反向偏置。这样，控制器能给SCR提供触发脉冲并由此在SCR被正向偏置时的任何时候起动接通循环；然而，当SCR两端的电压反向时，仅在循环结束时，SCR能返回到不导通状态。控制器被耦合到SCR，以控制初级换向开关相对于其中电源电压等于反向电动势的一点的相位提前导通角。

Lawler等人的电路被用于具有低电动机感应系数的三相电动机。该电路意图用于以大大高于基本速度的速度运行的电动机，其中基本速度是以其获得特定转矩的最高速度。例如，电动机可被指定要求高达YYY rpm的速度的XXX转矩。当电动机速度增加时，定子绕组产生反向电动势，当来自定子绕组的反向电动势幅度大于电源电压时，必须找到某些装置来进一步驱动电动机，因为电流仍需被注入电动机PM的定子绕组中，以便电动机继续产生功率。通过以提前超过在来自电动机绕组的反向电动势幅度变得大于电源电压的时候的角度的电动机旋转角来将电流注入定子绕组，Lawler等人的电路高于基本速度地驱动该电动机。Lawler等人的电路通过在提前角使用控制器来触发合适的换向控制开关SWA、SWB或SWC中的SCR之一而在提前角提供该电流。在Lawler等人的电路中，提前角被设置在零到六十度的范围中。如在Lawler等人的专利中所解释的那样，该提前角控制所产生的功率。当SCR两端的电压变为零或负值时，SCR被断开。以仅仅稍大于基本速度的某些速度和在某些提前角，Lawler等人的电路在该相位被切换回工作之前不会导致输出相电流达到零。这导致“换向失败”，“换向失败”不是灾难但的确减小了平均输出功率和增加了均方根电流。

发明内容

一种用于控制具有带有定子绕组的定子的多相电机的电路包括控制器、初级换向开关对、中性线端和换向控制开关。每个开关对包括连接在一节点处的第一初级换向开关和第二初级换向开关。每个换向控制开关被耦合到一绕组，使得在中性线端与节点中的相应一个节点之间形成定子绕组电路。每个换向控制开关包括与串联开关电路并联的第一二极管。每个串联开关电路包括第二二极管和串联的开关元件。控制器被耦合到开关元件和初级换向开关对，以相对于其中电源电压等于反向电动势的一点来控制初级换向开关的接通时间和断开时间。

一种机动车辆引擎包括具有带有多个定子绕组的定子的多相电机、控制器、初级换向开关对、中性线端和被耦合到多相电机的换向控制开关。每个开关对包括连接在一节点处的第一初级换向开关和第二初级换向开关。每个换向控制开关被耦合到一绕组，使得在中性线端与节点中的相应一个节点之间形成定子绕组电路。每个换向控制开关包括与串联开关电路并联的第一二极管。每个串联开关电路包括第二二极管和串联的开关元件。控制器被耦合到开关元件和初级换向开关对，以相对于其中电源电压等于反向电动势的一点来控制初级换向开关的接通时间和断开时间。

电动机系统包括电源、具有带有多个定子绕组的定子的多相电机、控制器、被耦合到电源的初级换向开关对、中性线端和被耦合到多相电机的换向控制开关。每个开关对包括连接在一节点处的第一初级换向开关和第二初级换向开关。每个换向控制开关被耦合到绕组，以便在中性线端与节点中的相应一个节点之间形成定子绕组电路。每个换向控制开关包括与串联开关电路并联的第一二极管。每个串联开关电路包括第二二极管和串联的开关元件。控制器被耦合到开关元件和初级换向开关对，以相对于其中电源电压等于反向电动势的一点来控制初级换向开关的接通时间和关断时间。

附图说明

参考下列附图将在下面对优选实施例的描述中对本发明进行说明。

图1是用于电动和混合动力汽车的公知类型的变换器的示意图。

图2是用于电动和混合动力汽车的另一公知类型的变换器的示意图。

图3是根据本发明的实施例的变换器的示意图。

图4是图3的变换器的变形的示意图。

图5是图3的变换器的另一变形的示意图。

图6是图3的变换器的又一变形的示意图。

具体实施方式

在图3中，描绘了用于控制具有带有多个定子绕组的定子的多相电机的电路。该电路包括控制器(未示出)、中性线端N、多个初级换向开关对和多个换向控制开关。多个初级换向开关对中的每个开关对包括连接在相应节点处的第一初级换向开关和第二初级换向开关。第一开关对包括连接在节点NA处的第一初级换向开关(Q1，D1)和第二初级换向开关(Q4，D4)。第二开关对包括连接在节点NB处的第一初级换向开关(Q2，D2)和第二初级换向开关(Q5，D5)。第三开关对包括连接在节点NC处的第一初级换向开关(Q3，D3)和第二初级换向开关(Q6，D6)。

多个换向控制开关中的每个被耦合到定子绕组的相对应绕组，使得相对应的定子绕组电路被形成在中性线端与节点中的相应的一个节点之间。多个定子绕组电路中的每个被耦合在中性线端N与节点NA、NB和NC中的相应的一个节点之间。对设计者来说，两种可替换的结构可用于每个定子绕组电路。

在第一可替换的结构中，第一定子绕组电路包括连接在节点NA与三相电动机PM的绕组A的一端之间的换向控制开关SWA，而绕组A的另一端被连接到中性线端N。第二定子绕组电路包括连接在节点NB与三相电动机PM的绕组B的一端之间的换向控制开关SWB，而绕组B的另一端被连接到中性线端N。第三定子绕组电路包括连接在节点NC与三相电动机PM的绕组C的一端之间的换向控制开关SWC，而绕组C的另一端被连接到中性线端N。

在第二可替换的结构中，第一定子绕组电路包括连接在中性线端N与三相电动机PM的绕组A的一端之间的换向控制开关SWA，而绕组A的另一端被连接到节点NA。第二定子绕组电路包括连接在中性线端N与三相电动机PM的绕组B的一端之间的换向控制开关SWB，而绕组B的另一端被连接到节点NB。第三定子绕组电路包括连接在中性线端N与三相电动机PM的绕组C的一端之间的换向控制开关SWC，而绕组C的另一端被连接到节点NC。设计者甚至可选择在电动机PM与中性线端N之间连接一个或多个换向控制开关，并选择在电动机PM与节点中的相应一个节点之间连接其它换向控制开关。

在图3中，每个换向控制开关SWA、SWB和SWC包括与串联开关电路并联的第一二极管，并且每个串联开关电路包括第二二极管和开关元件，该开关元件与第二二极管串联。例如，换向控制开关SWA包括与含有与开关元件QA串联的第二二极管DA2的串联开关电路并联的第一二极管DA1。同样地，换向控制开关SWB包括与含有与开关元件QB串联的第二二极管DB2的串联开关电路并联的第一二极管DB1，而换向控制开关SWC包括与含有与开关元件QC串联的第二二极管DC2的串联开关电路并联的第一二极管DC1。开关元件QA、QB和QC中的每个优选的是PNP IGBT、NPN IGBT或者是MOSFET。在图3中描绘了NPN IGBT。开关二极管对QA和DA2、QB和DB2、QC和DC2中的每对在本发明中还可利用能够既正向又反向阻断电压的IGBT开关来实现。这种类型的开关通常被称作反向阻断IGBT(RBIGBT)。

应该注意到，对于每个换向控制开关SWA、SWB和SWC，Lawler等人的美国专利No.6,236,179使用了两个反并联硅控整流器(SCR)或Lawler等人所称的半导体闸流管。当SCR既被正向偏置又被触发时，这些反并联SCR可运行来形成电流，并且只有当SCR两端的电压减小到零或变成反向偏置时，这些SCR才可运行来自动中断电流。

再次参考图3，当三个开关元件QA、QB和QC中的每一个闭合或被接通时，电流可沿任一方向流过换向控制开关SWA、SWB和SWC。结果，随着换向控制开关的闭合，可使用任意控制方法来控制初级换向开关Q1-Q6并由此控制电动机PM。

另一方面，当三个开关元件QA、QB和QC打开或被断开时，即使二极管DA1、DB1和DC1仍在该电路中，电流也无法流过电动机绕组。这是因为，当二极管DA1、DB1和DC1如图3所示连接时，Y形连接的电动机PM没有针对电流的来源。此外，当三个开关元件QA、QB和QC中只有两个打开或被断开时，即使第三开关元件仍是闭合的或被接通，电流仍然无法流经电动机绕组。基尔霍夫(Kirchoff)法则要求，流经Y形连接的电动机PM的绕组的电流总和为零，否则，在Y形连接的电动机PM的中性连接上聚集电荷，或从Y形连接的电动机PM的中性连接放电。

控制器被耦合到每个换向控制开关中的开关元件以及被耦合到初级换向开关对，以相对于其中电源电压等于反向电动势的一点来控制初级换向开关的接通时间和断开时间。这样，流到电动机的电流可在任何时间停止，而不是等待其中SCR两端的电压降到零的循环结束，。

在电动机PM高速运行期间，电动机的基于磁铁的反向电动势可上升至比变换器的初级换向开关的可能的输出电压大一过电压。在公知的用于控制电动机PM的电路中，该过电压使得功率从电动机流入变换器并通过变换器流到电池BAT。这就是发电模式，该发电模式引起了两个效应。第一，电动机作为发电机运行且电池被再充电。第二，电动机产生的转矩是负的，并且这充当断路器。在当电动机高速运行期间期望零转矩时的情形中，磁场削弱电流(fieldweakening current)必须由变换器的初级换向开关施加到电动机上，以便将反向电动势减小到其中反向电动势精确地等于变换器的初级换向开关的输出电压的点，使得电动机转矩为零。为了实现零转矩，即使电动机不产生转矩，该磁场削弱电流也必须被施加到电动机上。必须流过的磁场削弱电流引起电池上的功率消耗，并且这损失高速运行期间的功率，其中不产生转矩被称作“自旋损失(spin loss)”。

在公知电路中，自旋损失在电动机PM的无负载高速运行期间被引起。然而，在图3的电路中，换向控制开关SWA、SWB和SWC可在任何时间被断开(也就是开路)，以通过消除否则会承载磁场削弱电流的导通路径来完全消除自旋损失。因此，电流并不必由变换器施加来可控制地产生零输出转矩。通过断开换向控制开关SWA、SWB和SWC的所有开关元件QA、QB和QC，能消除流过电动机的电流，以及因此消除自旋损失。

电动机PM的无负载高速运行还具有其它后果，其中电动机的反向电动势能够升高到大于变换器的初级换向开关的可能输出电压一过电压。无需断开电路中的换向控制开关，变换器的节点上的电压将穿过初级换向开关中的通常被反向偏置的二极管D1一D6。在电动机PM的无负载高速运行期间，电流可从电动机PM的一个或多个绕组通过一个或多个二极管D1-D3流到充电电池BAT，并通过一个或多个二极管D4-D6返回以及流入电动机PM的一个或多个绕组中。这被称作不受控制的发电机模式。不受控制的发电机模式中的充电电流能引起要由电动机经历的制动力矩并能损害变换器、电容CAP或者甚至损害电池BAT。如果电池不能以由不受控制的发电机模式所施加的速率充电，则电容CAP将充电直至反向电动势的电压并然后电流中断。为了避免对变换器的损害，电池BAT、电容CAP、和包括二极管D1-D6的初级换向开关Q1-Q6必须被认为能承受最大预期反向电动势电压以及电动机PM可能产生的任何有关的电流浪涌。

然而，在图3的电路中，换向控制开关SWA、SWB和SWC能在任何时间被断开(也就是开路)，以通过消除否则会将磁场反向电动势电压带给变换器的导通路径来完全消除不受控制的发电机模式。通过断开换向控制开关SWA、SWB和SWC的所有开关元件QA、QB和QC，可能在不受控制的发电机模式下产生的反向电动势电压没有被施加在电池BAT、电容CAP、和包括二极管D1-D6的初级换向开关Q1-Q6的两端，并且这些部件不必被认为能承受可能在不受控制的发电机模式下产生的反向电动势电压。结果，在电动机PM的无负载高速运行期间避免变换器损害。换向控制开关SWA、SWB和SWC的二极管DA1、DA2、DB1、DB2、DC1和DC2以及开关元件QA、QB和QC需要被认为能承受可能在不受控制的发电机模式下产生的反向电动势电压；然而，由于增加的额定值仅在换向控制开关SWA、SWB和SWC上被要求，所以这相对于现有技术表现出显著的成本节省。

相反，当循环将SCR两端的电压减小到零时，Lawler等人的电路只能断开换向控制开关SWA、SWB和SWC。

在图4中描绘图3中所描绘的电路的变形，其中，每个换向控制开关SWA、SWB或SWC中的开关元件QA、QB或QC包括NPN IGBT。图4描绘了换向控制开关SWA的二极管DA1，该二极管DA1的阳极被连接到电动机PM而其阴极被连接到初级换向开关对的节点。二极管DA2的阴极被连接到二极管DA1的阳极，并且开关元件QA被连接到初级换向开关对的节点。换向控制开关SWB或SWC类似地被配置。

可替换地，换向控制开关SWA、SWB和SWC可首尾反向连接，并且这些开关运行良好。利用首尾反向连接的换向控制开关SWA，二极管DA1的阴极被连接到电动机PM，而二极管DA1的阳极被连接到初级换向开关对的节点。二极管DA2的阴极仍被连接到二极管DA1的阳极，并且开关元件QA被连接到电动机PM。换向控制开关SWB或SWC类似地首尾反向连接。

在图5中描绘图3中所描绘的电路的另一变形，其中，每个换向控制开关SWA、SWB或SWC中的开关元件QA、QB或QC包括PNP IGBT。图5描绘了换向控制开关SWA的二极管DA1，该二极管DA1的阳极被连接到电动机PM而其阴极被连接到初级换向开关对的节点。二极管DA1的阴极被连接到二极管DA2的阳极，并且开关元件QA被连接到电动机PM。换向控制开关SWB或SWC类似地被配置。

可替换地，以与相对于图4所讨论的方式类似的方式，换向控制开关SWA、SWB和SWC可首尾反向连接，并且这些开关运行良好。

在图6中描绘图3中所描绘的电路的另一变形，其中，每个换向控制开关SWA、SWB或SWC中的开关元件QA、QB或QC包括MOSFET。图6描绘了换向控制开关SWA的二极管DA1，该二极管DA1的阳极被连接到电动机PM而其阴极被连接到初级换向开关对的节点。二极管DA1的阴极被连接到二极管DA2的阳极，并且开关元件QA被连接到电动机PM。换向控制开关SWB或SWC类似地被配置。

可替换地，二极管DA2和开关元件QA的位置也可互换，使得二极管DA2的阴极被连接到二极管DA1的阳极。

在本发明的另一实施例中，机动车辆引擎包括具有带有多个定子绕组A、B、C的定子的多相电机PM、控制器、多个初级换向开关对Q1-Q6和D1-D6、中性线端N以及多个换向控制开关SWA、SWB和SWC。该多相电机可以是三相电动机或是任何在定子中具有多于三个相绕组的电动机。多个初级换向开关对中的每一对包括连接在相应节点处的第一初级换向开关和第二初级换向开关。第一开关对包括连接在节点NA处的第一初级换向开关(Q1，D1)和第二初级换向开关(Q4，D4)。第二开关对包括连接在节点NB处的第一初级换向开关(Q2，D2)和第二初级换向开关(Q5，D5)。第三开关对包括连接在节点NC处的第一初级换向开关(Q3，D3)和第二初级换向开关(Q6，D6)。

多个换向控制开关中的每个被耦合到定子绕组中的相对应的绕组，使得相对应的定子绕组电路形成于中性线端与节点中的相应的一个节点之间。多个定子绕组电路中的每个被耦合在中性线端N与节点NA、NB或NC中的相应的一个节点之间。对设计者来说，两种可替换的结构都可用于每个定子绕组电路。

在第二可替换的结构中，第一定子绕组电路包括连接在中性线端N与三相电动机PM的绕组A的一端之间的换向控制开关SWA，而绕组A的另一端被连接到节点NA。第二定子绕组电路包括连接在中性线端N与三相电动机PM的绕组B的一端之间的换向控制开关SWB，而绕组B的另一端被连接到节点NB。第三定子绕组电路包括连接在中性线端N与三相电动机PM的绕组C的一端之间的换向控制开关SWC，而绕组C的另一端被连接到节点NC。设计者甚至可选择在电动机PM与中性线端N之间连接一个或多个换向控制开关，并选择在电动机PM与节点中的相应的一个节点之间连接其它换向控制开关。

如上面相对于图3所讨论的那样，每个换向控制开关包括与串联开关电路并联的第一二极管，并且每个串联开关电路包括第二二极管和开关元件。该开关元件与第二二极管串联。同样如上面相对于图3所讨论的那样，控制器被耦合到每个换向控制开关中的开关元件以及被耦合到初级换向开关对，以相对于其中电源电压等于反向电动势的一点来控制初级换向开关的接通时间和断开时间。

在根据本发明的又一实施例中，电动机系统包括电源、具有带有多个定子绕组A、B、C的定子的多相电机PM、控制器、被耦合到电源的多个初级换向开关对Q1-Q6和D1-D6、中性线端N以及被耦合到该多相电机的多个换向控制开关SWA、SWB和SWC。该多相电机可以是三相电动机或可以是任何在定子中具有多于三个相绕组的电动机。该电源可以是电池BAT、燃料电池等等。优选地，电容CAP与电源并联。多个初级换向开关对中的每个开关对包括连接在相应节点处的第一初级换向开关和第二初级换向开关。第一开关对包括连接在节点NA处的第一初级换向开关(Q1，D1)和第二初级换向开关(Q4，D4)。第二开关对包括连接在节点NB处的第一初级换向开关(Q2，D2)和第二初级换向开关(Q5，D5)。第三开关对包括连接在节点NC处的第一初级换向开关(Q3，D3)和第二初级换向开关(Q6，D6)。

如上面相对于图3所讨论的那样，多个换向控制开关中的每个被耦合到定子绕组中的相对应的绕组，使得相对应的定子绕组电路形成于中性线端与节点中的相应的一个节点之间。多个定子绕组电路中的每个被耦合在中性线端N与节点NA、NB或NC中的相应的一个节点之间。如上文相对于图3所讨论的那样，对设计者来说，两种可替换的结构都可用于每个定子绕组电路。

已说明用于控制多相电机的新颖电路的优选实施例(这些实施例意图是示例性的而不是限制性的)，应注意，根据上面的教导，本领域技术人员可做出修改和变化。因此应理解，在所公开的本发明的特定实施例中可做出改变，这些改变在如由所附的权利要求所限定的本发明的范围内。

因此已对本发明进行了详细说明并且说明了专利法所要求的特性，在所附的权利要求中阐述了所要求保护的内容和期望被专利证书所保护的内容。

Claims

1、一种用于控制具有带有多个定子绕组的定子的多相电机的电路，该电路包括：

控制器；

多个初级换向开关对，每个开关对包括连接在相应节点处的第一初级换向开关和第二初级换向开关；

中性线端；以及

多个换向控制开关，每个换向控制开关被耦合到定子绕组中的相对应的绕组，使得在中性线端与所述节点中的相应的一个节点之间形成相对应的定子绕组电路；

其中，每个换向控制开关包括与串联开关电路并联的第一二极管；

其中，每个串联开关电路包括第二二极管和开关元件，该开关元件与第二二极管串联；以及

其中，控制器被耦合到每个换向控制开关中的开关元件以及被耦合到初级换向开关对，以相对于其中电源电压等于反向电动势的一点来控制初级换向开关的接通时间和断开时间。

2、根据权利要求1所述的电路，其中，每个换向控制开关中的开关元件包括NPNIGBT、PNPIGBT和MOSFET中的一个。

3、根据权利要求2所述的电路，其中，在每个换向控制开关中，第一二极管和第二二极管中的一个的阳极被连接到第一二极管和第二二极管中的另一个的阴极。

4、根据权利要求1所述的电路，其中，在每个换向控制开关中，第一二极管和第二二极管中的一个的阳极被连接到第一二极管和第二二极管中的另一个的阴极。

5、一种机动车辆引擎，其包括：

具有带有多个定子绕组的定子的多相电机；

控制器；

中性线端；和

被耦合到多相电机的多个换向控制开关，每个换向控制开关被耦合到定子绕组中的相对应的绕组，使得在中性线端与所述节点中的相应的一个节点之间形成相对应的定子绕组电路；

其中，每个换向控制开关包括与串联开关电路并联的第一二极管，

6、根据权利要求5所述的机动车辆引擎，其中，每个换向控制开关中的开关元件包括NPNIGBT、PNPIGBT和MOSFET中的一个。

7、根据权利要求6所述的机动车辆引擎，其中，在每个换向控制开关中，第一二极管和第二二极管中的一个的阳极被连接到第一二极管和第二二极管中的另一个的阴极。

8、根据权利要求5所述的机动车辆引擎，其中，在每个换向控制开关中，第一二极管和第二二极管中的一个的阳极被连接到第一二极管和第二二极管中的另一个的阴极。

9、一种电动机系统，其包括：

电源；

具有带有多个定子绕组的定子的多相电机；

控制器；

被耦合到电源的多个初级换向开关对，每个开关对包括连接在相应节点处的第一初级换向开关和第二初级换向开关；

中性线端；和

10、根据权利要求9所述的系统，其中，每个换向控制开关中的开关元件包括NPNIGBT、PNPIGBT和MOSFET中的一个。

11、根据权利要求10所述的系统，其中，在每个换向控制开关中，第一二极管和第二二极管中的一个的阳极被连接到第一二极管和第二二极管中的另一个的阴极。

12、根据权利要求9所述的系统，其中，在每个换向控制开关中，第一二极管和第二二极管中的一个的阳极被连接到第一二极管和第二二极管中的另一个的阴极。