CN103001508A - 开关磁阻电机的变换器、控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电机设备领域，提供了一种开关磁阻电机的变换器，所述开关磁阻电机包括多相绕组，所述开关磁阻电机的变换器包括整流单元、无极性电容、多组第一绕组功率电路、多组第二绕组功率电路利用PWM控制信号控制所述导通相功率电路驱动所述开关磁阻电机转动，且利用PWM控制信号控制所述非导通相功率电路维持所述无极性电容维持电压平衡。上述开关磁阻电机的变换器通过用无极性电容替换传统的电解电容，减少了开关磁阻电机的体积及成本，提升了控制系统的寿命，利用PWM控制信号对非导通相电路的控制以对无极性电容进行充电，以维持两个直流母线电压的稳定，保持开关磁阻电机工作稳定。

Description

开关磁阻电机的变换器、控制系统及方法

技术领域

本发明属于电机设备领域，尤其涉及一种开关磁阻电机的变换器、控制系统及方法。

背景技术

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，SRM）具有结构简单牢固、寿命长、控制灵活、较宽转速及功率控制范围等优点，广泛应用在交通运输、民用电动车、家用电器、通用工业、航空航天、国防工业等众多领域。电解电容是当前SRM控制器的重要组成部分，作为控制系统的储能元件，用于稳定控制器系统的直流母线电压，但SRM控制系统电解电容的引入，增加了体积和成本，降低了系统功率因数，减少了系统寿命等。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种无电解电容、结构简单、稳定性好、寿命长的开关磁阻电机功率变换器，旨在解决具有电解电容的SRM控制系统的存在体积大和成本高，系统功率因数和系统寿命低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种开关磁阻电机的变换器，所述开关磁阻电机包括多相绕组，所述开关磁阻电机的变换器包括整流单元、两个无极性电容、多组第一绕组功率电路、多组第二绕组功率电路，其中，

所述整流单元的输入端与交流电源的一个输出端连接、正极输出端与第一直流母线连接、负极输出端与第二直流母线连接；

所述两个无极性电容连接在所述第一直流母线和第二直流母线之间，所述两个无极性电容串联连接的节点与所述交流电源的另一个输出端连接；

所述第一绕组功率电路和所述第二绕组功率电路的交流输入端与所述交流电源的另一个输出端连接、正极输入端与所述第一直流母线连接、负极输入端与所述第二直流母线连接，所述第一绕组功率电路和所述第二绕组功率电路中驱动所述开关磁阻电机转动的为导通相功率电路、维持所述两个无极性电容电压平衡的为非导通相功率电路；

利用PWM控制信号控制所述导通相功率电路驱动所述开关磁阻电机转动，且利用PWM控制信号控制所述非导通相功率电路维持所述两个无极性电容电压平衡。

在优选的实施例中，所述第一绕组功率电路包括第一端作为所述交流输入端的一相绕组、低电位端与所述一相绕组的第二端连接的第一功率开关管以及第一端与所述一相绕组的第二端连接的第一续流器件，所述第一功率开关管的高电位端作为所述正极输入端，所述第一续流器件的第二端作为所述负极输入端；

所述第二绕组功率电路包括作为所述交流输入端的一相绕组的二相绕组、高电位端与所述二相绕组的第二端连接的第二功率开关管以及第二端与所述二相绕组的第二端连接的第二续流器件，所述第二功率开关管的低电位端作为所述负极输入端，所述第二续流器件的第一端与作为所述正极输入端，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的控制端均外接PWM控制信号。

在优选的实施例中，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管均为N沟道MOS管，所述N沟道MOS管的栅极、源极及漏极依次为所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的控制端、低电位端及高电位端；

或所述第一功率开关管和所述第二功率开关管均为IGBT，所述IGBT的门极、集电极及发射极依次为所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的控制端、低电位端及高电位端。

在优选的实施例中，所述第一续流器件和第二续流器件均为续流二极管，其中，所述第一续流器件的第一端、第二端分别为续流二极管的阳极、阴极，所述第二续流器件的第一端、第二端分别为续流二极管的阳极、阴极。

在优选的实施例中，所述第一续流器件和第二续流器件均为N沟道MOS管，其中，所述第一续流器件和所述第二续流器件两者的第一端、第二端分别所述N沟道MOS管的漏极、源极，所述N沟道MOS管栅极外接PWM控制信号；

或所述第一续流器件和第二续流器件均为IGBT，所述第一续流器件和所述第二续流器件两者的第一端、第二端分别所述IGBT的发射极、集电极，所述IGBT门极外接PWM控制信号。

上述开关磁阻电机的变换器通过用两个无极性电容替换传统的电解电容，减少了开关磁阻电机的体积及成本，增加了使用寿命，同时第一绕组功率电路和第二绕组功率电路在开关磁阻电机在转动的过程中上述两个电路中的一个用去驱动电机的转动，另一个电路用于维持两个无极性电容的电压平衡，如此，利用PWM控制信号对非导通相电路的控制以对无极性电容进行充电，省略了需要增加额外电路模块来对无极性电容进行充电，以维持两个直流母线电压的稳定，保持开关磁阻电机工作稳定。

本发明实施例的另一目的在于提供一种开关磁阻电机的控制系统，所述开关磁阻电机包括多相绕组，所述开关磁阻电机的控制系统包括上述的开关磁阻电机的变换器，还包括：

检测所述交流电源的交流电压信息的交流电压检测单元；

检测所述两个无极性电容的直流电压信息的直流母线电压检测单元；

检测所述开关磁阻电机的转速信息的转速检测单元；

主控制器，根据所述交流电压信息、直流电压信息和电机转速信息发出PWM控制信号控制所述导通相功率电路驱动所述开关磁阻电机转动，且利用PWM控制信号控制所述非导通相功率电路维持所述两个无极性电容电压平衡。

在优选的实施例中，所述开关磁阻电机的控制系统包括还包括：

过流检测电路，用于检测所述主功率电路的电流大小并发送到所述主控制器；

驱动电路，连接于所述导通相功率电路与所述主控制器之间以及所述非导通相功率电路与所述主控制器之间，利用所述控制器发出的PWM控制信号驱动所述导通相功率电路和所述非导通相功率电路工作。

上述开关磁阻电机的控制系统通过用两个无极性电容替换传统的电解电容，减少了开关磁阻电机的体积及成本，增加了使用寿命，同时在开关磁阻电机在转动的过程中第一绕组功率电路和第二绕组功率电路中的一个用去驱动电机的转动，另一个电路用于维持两个无极性电容的电压平衡，如此，利用控制器根据交流电压信息、直流电压信息和电机转速信息的变化输出PWM控制信号对非导通相电路的控制以对无极性电容进行充电，省略了需要增加额外电路模块来对无极性电容进行充电，以维持两个直流母线电压的稳定，保持开关磁阻电机工作稳定。

本发明实施例的另一目的在于提供一种基于上述开关磁阻电机的控制系统的开关磁阻电机控制方法，包括以下步骤：

检测所述交流电源的交流电压信息、检测所述两个无极性电容的直流电压信息以及、检测所述开关磁阻电机的转速；

判断所述转速是否小于等于预设值，若是，根据所述交流电压信息调制用于控制所述导通相电路的PWM控制信号的占空比以驱动所述开关磁阻电机转动，根据所述直流电压信息调制用于控制所述非导通相电路的所述PWM控制信号以维持所述两个无极性电容电压平衡；

若否，所述导通相电路利用单脉冲PWM控制信号控制以驱动所述开关磁阻电机转动，所述非导通相电路不工作。

在优选的实施例中，所述根据所述交流电压信息调制用于控制所述导通相电路的PWM控制信号的占空比以驱动所述开关磁阻电机转动，根据所述直流电压信息调制用于控制所述非导通相电路的所述PWM控制信号以维持所述两个无极性电容电压平衡的步骤具体为：

判断所述交流电压是否在正半周，若是，则根据所述交流电压信息调制用于控制所述导通相电路的所述PWM控制信号的占空比以驱动所述开关磁阻电机转动，根据所述直流电压信息调制用于控制所述非导通相电路的所述PWM控制信号以维持所述两个无极性电容电压平衡；

若否，则固定用于控制所述导通相电路的所述PWM控制信号的占空比以驱动所述开关磁阻电机转动，根据所述直流电压信息调制于控制所述非导通相电路的所述PWM控制信号以维持所述两个无极性电容电压平衡。

在优选的实施例中，所述导通相电路利用单脉冲PWM控制信号控制以驱动所述开关磁阻电机转动，所述非导通相电路不工作的步骤具体为：

所述导通相电路利用单脉冲PWM控制信号控制以驱动所述开关磁阻电机转动，且判断所述交流电压是否在正半周，若是，则根据所述转速调制用于控制所述导通相电路的所述单脉冲PWM控制信号周期，根据所述交流电压信息调制用于控制所述导通相电路的所述单脉冲PWM控制信号的占空比；

若否，则根据所述转速调制用于控制所述导通相电路的所述PWM控制信号的占空比。

上述开关磁阻电机的控制方法通过用两个无极性电容替换传统的电解电容，减少了开关磁阻电机的体积及成本，增加了使用寿命，同时在开关磁阻电机在转动的过程中第一绕组功率电路和第二绕组功率电路中的一个用去驱动电机的转动，另一个电路用于维持两个无极性电容的电压平衡，如此，利用控制器根据交流电压信息、直流电压信息和电机转速信息的变化输出PWM控制信号对非导通相电路的控制以对无极性电容进行充电，省略了需要增加额外电路模块来对无极性电容进行充电，以维持两个直流母线电压的稳定，保持开关磁阻电机工作稳定。

附图说明

图1是本发明第一个实施例提供的开关磁阻电机的变换器电路原理图；

图2（a）是本发明第二个实施例提供的开关磁阻电机的变换器的电路原理图；

图2（b）是本发明第三个实施例提供的开关磁阻电机的变换器的电路原理图;

图3是本发明实施例提供的开关磁阻电机的变换器中升降压电路的电路原理图；

图4（a）是本发明实施例提供的开关磁阻电机的变换器在交流电处于正半周功率开关管导通时的工作电流线路图；

图4（b）是本发明实施例提供的开关磁阻电机的变换器在交流电处于正半周功率开关管关断时的工作电流线路图；

图4（c）是本发明实施例提供的开关磁阻电机的变换器在交流电处于负半周功率开关管导通时的工作电流线路图；

图4（d）是本发明实施例提供的开关磁阻电机的变换器在交流电处于负半周功率开关管关断时的工作电流线路图；

图5是本发明实施例提供的开关磁阻电机的控制系统的结构图；

图6是本发明实施例提供的开关磁阻电机的控制方法的工作流程图；

图7是本发明实施例提供的开关磁阻电机转速低于预设值的工作流程图；

图8是本发明实施例提供的开关磁阻电机转速高于预设值的工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为一个优选的实施例中的开关磁阻电机的变换器电路原理图，开关磁阻电机（下面称作电机）包括多相绕组，开关磁阻电机的变换器包括整流单元100、两个无极性电容C1和C2、多组第一绕组功率电路320、多组第二绕组功率电路340。

整流单元100的输入端与交流电源AC的一个输出端连接、正极输出端与第一直流母线202连接、负极输出端与第二直流母线204连接；两个无极性电容C1和C2连接在第一直流母线202和第二直流母线204之间，两个无极性电容C1和C2串联连接的节点a与交流电源AC的另一个输出端连接。

第一绕组功率电路320和第二绕组功率电路340的交流输入端与交流电源AC的另一个输出端连接、正极输入端与第一直流母线202连接、负极输入端与第二直流母线204连接，第一绕组功率电路320和第二绕组功率电路340中驱动开关磁阻电机转动的为导通相功率电路、维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡的为非导通相功率电路；利用PWM控制信号控制导通相功率电路驱动开关磁阻电机转动，且利用PWM控制信号控制非导通相功率电路维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡。

上述开关磁阻电机的变换器通过用两个无极性电容C1和C2替换传统的电解电容，减少了开关磁阻电机的体积及成本，增加了使用寿命，同时第一绕组功率电路320和第二绕组功率电路340在开关磁阻电机在转动的过程中上述两个电路中的一个用去驱动电机的转动，另一个电路用于维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡，如此，利用PWM控制信号对非导通相电路的控制以对无极性电容进行充电，省略了需要增加额外电路模块来对无极性电容进行充电，以维持两个直流母线（第一直流母线202和第二直流母线204）电压的稳定，保持开关磁阻电机工作稳定。

在其中一个的实施例中，上述的两个无极性电容C1和C2均可以分别用若干个无极性电容串并联替换。

在优选的实施例中，第一绕组功率电路320包括第一端作为交流输入端的一相绕组L1、低电位端与一相绕组L1的第二端连接的第一功率开关管322以及第一端与一相绕组L1的第二端连接的第一续流器件324，第一功率开关管322的高电位端作为正极输入端，第一续流器件324的第二端作为负极输入端；

第二绕组功率电路340包括作为交流输入端的一相绕组L1的二相绕组L2、高电位端与二相绕组L2的第二端连接的第二功率开关管342以及第二端与二相绕组L2的第二端连接的第二续流器件344，第二功率开关管342的低电位端作为负极输入端，第二续流器件344的第一端与作为正极输入端，第一功率开关管322和第二功率开关管342的控制端均外接PWM控制信号。

在优选的实施例中，如图2（a）所示，第一功率开关管322和第二功率开关管342均为N沟道MOS管，N沟道MOS管的栅极、源极及漏极依次为第一功率开关管322和第二功率开关管342的控制端、低电位端及高电位端。其中，第一功率开关管322为N沟道MOS管Q1，第二功率开关管342为N沟道MOS管Q2。或者，如图2（b）所示，第一功率开关管322和第二功率开关管342均为IGBT，IGBT的门极、集电极及发射极依次为第一功率开关管322和第二功率开关管342的控制端、低电位端及高电位端。其中，第一功率开关管322为N沟道IGBT（Q3），第二功率开关管342为IGBT（Q4）。

在优选的实施例中，如图2（a）所示，第一续流器件324和第二续流器件344均为续流二极管，其中，第一续流器件324的第一端、第二端分别为续流二极管D1的阳极、阴极，第二续流器件344的第一端、第二端分别为续流二极管D2的阳极、阴极。

在另一个优选的实施例中，第一续流器件324和第二续流器件344均为N沟道MOS管。第一续流器件324和第二续流器件344两者的第一端、第二端分别N沟道MOS管的漏极、源极，N沟道MOS管栅极外接PWM控制信号（图未示）。或者，如图2（b）所示，第一续流器件324和第二续流器件344均为IGBT，第一续流器件324和第二续流器件344两者的第一端、第二端分别IGBT的发射极、集电极，IGBT门极外接PWM控制信号。本实施例中，第一续流器件324为N沟道IGBT（Q5），第二续流器件344为IGBT（Q6）。

在优选的实施例中，整流单元100为半波整流，其包括二极管D3和二极管D4，二极管D3的阳极、二极管D4的阴极均与交流电源AC的一个输出端连接，二极管D3的阴极与第一直流母线202连接，二极管D4的阳极与第二直流母线204连接。在其他实施例中，整流单元100可以为全波整流。

如图3所示，以第一功率开关管322为N沟道MOS管Q1，第二续流器件344为N沟道MOS管Q2，第一续流器件324和第二续流器件344分别为续流二极管D1、续流二极管D2作为一个实施例说明。此时第一绕组功率电路320为导通相功率电路，第二绕组功率电路340为非导通相功率电路，那么第一绕组功率电路320驱动开关磁阻电机转动，第二绕组功率电路340维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡，图3中粗线条所标出的线路为典型的BUCK-BOOST电路（升降压斩波电路），第一绕组功率电路320中的无极性电容C1需要给电机的一相绕组L1供电使得其电量下降，那么第二绕组功率电路340和无极性电容C2组成BUCK-BOOST电路给无极性电容C1充电以维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡以维持两个直流母线电压的稳定，保持开关磁阻电机工作稳定。

同理，当开关磁阻电机的变换器进入第二绕组功率电路340驱动开关磁阻电机转动，第一绕组功率电路320维持两个无极性电容C1和C2电压平衡时，无极性电容C2需要给电机的二相绕组L2供电使得其电量下降，那么第一绕组功率电路320和无极性电容C1组成BUCK-BOOST电路给无极性电容C2充电（图未示出）。

下面将结合附图4以第一绕组功率电路320驱动开关磁阻电机转动，第二绕组功率电路340维持两个无极性电容C1和C2电压平衡为实施例，其中，以第一功率开关管322和第二功率开关管342均为N沟道MOS管，第一功率开关管322，第一续流器件324和第二续流器件344均为续流二极管为例，说明开关磁阻电机的变换器的几种工作状态。

由于受交流电周期的影响，无极性电容C1的电容电压会存在波动，所以N沟道MOS管Q1必须采用PWM控制信号进行控制，以弥补交流电周期变换对无极性电容C1电容电压波动造成的影响。

当交流电处于正半周时，当N沟道MOS管Q1导通，工作电流流经路线如图4（a）粗黑线所示，交流电通过二极管D3给无极性电容C1充电，一相绕组L1通电，在交流电正半周过零点后，PWM控制信号占空比随着交流电压的升高逐渐降低，到达峰值时，PWM控制信号占空比最小，过零点及交流电压大小通过交流电压检测电路实现。当N沟道MOS管Q1关断，工作电流流经路线如图4（b）粗黑线所示，则交流电通过二极管D3给无极性电容C1充电，一相绕组L1中的储存能量将通过续流二极管D1对无极性电容C2充电。

此时交流电处于负半周，当N沟道MOS管Q1导通，工作电流流经路线如图4（c）粗黑线所示，此时无极性电容C1通过第一功率开关管322给一相绕组L1通电，电机可以持续运转，交流电通过二极管D4给无极性电容C2充电。N沟道MOS管Q1的PWM控制信号的占空比仅由电机的转速速决定。在此工作过程中，由于无极性电容C1向一相绕组L1相通电，会导致无极性电容C1电压降低，因此无极性电容C1消耗的能量可由第二绕组功率电路340（非导通相功率电路）及无极性电容C2组成的升降压电路充电以维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡。当N沟道MOS管Q1关断，工作电流流经路线如图4（d）粗黑线所示，一相绕组L1中的储存能量将通过续流二级管D1对无极性电容C2充电，同时交流电通过二极管D4给无极性电容C2充电。

同理，可以理解的是，以第二绕组功率电路340驱动开关磁阻电机转动，第一绕组功率电路320维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡工作时，其工作原理与上述一样，这里就不在赘述。

终上所述，该开关磁阻电机的变换器有三种方式可以对两个无极性电容C1和C2进行充电以维持两者的电压平衡进而维持两个直流母线电压的稳定。第一种是通过交流电源AC直接对两个无极性电容C1和C2充电；第二种是利用电机的绕组中的储存能量通过续流二级管D1和续流二极管D2分别对两个无极性电容C1和C2充电；第三种是，通过非导通相功率电路及其中一个无极性电容组成的升降压电路对另一个无极性电容充电。

本发明实施例的另一目的在于提供一种开关磁阻电机的控制系统，如图5所示，开关磁阻电机包括多相绕组，开关磁阻电机的控制系统包括上述的开关磁阻电机的变换器，还包括交流电压检测单元400、直流母线电压检测单元500、转速检测单元600以及主控制器700。

交流电压检测单元400检测交流电源AC的交流电压信息；直流母线电压检测单元500检测两个无极性电容C1和C2的直流电压信息；转速检测单元600检测开关磁阻电机的转速信息；

主控制器700根据交流电压信息、直流电压信息和电机转速信息发出PWM控制信号控制导通相功率电路驱动开关磁阻电机转动，且利用PWM控制信号控制非导通相功率电路维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡。

上述开关磁阻电机的控制系统通过用两个无极性电容替换传统的电解电容，减少了开关磁阻电机的体积及成本，增加了使用寿命，同时在开关磁阻电机在转动的过程中第一绕组功率电路320和第二绕组功率电路340中的一个用去驱动电机的转动，另一个电路用于维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡，如此，利用控制器根据交流电压信息、直流电压信息和电机转速信息的变化输出PWM控制信号对非导通相电路的控制以对无极性电容进行充电，省略了需要增加额外电路模块来对无极性电容进行充电，以维持两个直流母线电压的稳定，保持开关磁阻电机工作稳定。

开关磁阻电机的变换器的电路原理如上所述，这里不再赘述。

具体地，主控制器700包括与转速检测单元600连接的转速判断模块、与交流电压检测单元400连接的电压判断模块以及分别与转速判断模块和电压判断模块连接的控制模块。

转速判断模块判断电机转速是否小于等于预设值。本实施例中，预设值为3000转/每分钟。在其他实施例中，预设值可以是2500转/每分钟，也可以是3500转/每分钟。

若转速小于等于预设值时，控制模块根据交流电压信息调制用于控制导通相功率电路的PWM控制信号的占空比以驱动开关磁阻电机转动，控制模块根据直流电压信息调制用于控制非导通相功率电路的PWM控制信号以维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡。

在更具体的实施例中，电压判断模块判断交流电压是否在正半周。

若电压在正半周，则控制模块根据交流电压信息调制用于控制导通相功率电路的PWM控制信号的占空比以驱动开关磁阻电机转动，控制模块根据直流电压信息调制用于控制非导通相功率电路的PWM控制信号以维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡；

若电压在负半周，则控制模块固定用于控制导通相功率电路的PWM控制信号的占空比以驱动开关磁阻电机转动，控制模块根据直流电压信息调制于控制非导通相功率电路的PWM控制信号以维持两个无极性电容C1和C2的电压平衡。

在优选的实施例中，导通相功率电路利用单脉冲PWM控制信号控制以驱动开关磁阻电机转动，非导通相电路不工作的步骤具体为：

若转速大于预设值时，控制模块利用单脉冲PWM控制信号控制导通相功率电路以驱动开关磁阻电机转动，非导通相功率电路不工作。

在更具体的实施例中，电压判断模块判断判断交流电压是否在正半周，若电压在正半周，则控制模块根据转速调制用于控制导通相功率电路的单脉冲PWM控制信号周期，控制模块根据交流电压信息调制用于控制导通相功率电路的单脉冲PWM控制信号的占空比；

若电压在负半周，则根据转速调制用于控制导通相功率电路的PWM控制信号的占空比。

在优选的实施例中，开关磁阻电机的控制系统包括还包括过流检测电路80和驱动电路900。

过流检测电路900用于检测主功率电路的电流大小并发送到主控制器700；

驱动电路900连接于导通相功率电路与主控制器700之间以及非导通相功率电路与主控制器700之间，驱动电路900利用控制器700发出的PWM控制信号驱动导通相功率电路和所述非导通相功率电路工作。具体是通过控制导通相功率电路和导通相功率电路上的第一功率开关管322和第二功率开关管342以控制导通相功率电路和非导通相功率电路工作的

如图6所示，本发明实施例的另一目的在于提供一种基于上述开关磁阻电机的控制系统的开关磁阻电机控制方法，且开关磁阻电机的控制系统是基于上述开关磁阻电机的变换器设计的，这里就再重复对开关磁阻电机的控制系统和开关磁阻电机的变换器的说明。开关磁阻电机控制方法包括以下步骤。

步骤S110，检测交流电源AC的交流电压信息、检测两个无极性电容的直流电压信息以及、检测开关磁阻电机的转速。

步骤S120，判断转速是否小于等于预设值。本实施例中，预设值为3000转/每分钟。在其他实施例中，预设值可以是2500转/每分钟，也可以是3500转/每分钟。

步骤S130，若是，根据交流电压信息调制用于控制导通相功率电路的PWM控制信号的占空比以驱动开关磁阻电机转动，根据直流电压信息调制用于控制非导通相功率电路的PWM控制信号以维持两个无极性电容电压平衡；

步骤S140，若否，利用单脉冲PWM控制信号控制导通相功率电路以驱动开关磁阻电机转动，非导通相功率电路不工作。

在优选的实施例中，步骤S130，根据交流电压信息调制用于控制导通相功率电路的PWM控制信号的占空比以驱动开关磁阻电机转动，根据直流电压信息调制用于控制非导通相功率电路的PWM控制信号以维持两个无极性电容电压平衡的步骤具体为，如图7所示。

步骤S132，判断交流电压是否在正半周。步骤S134，若是，则根据交流电压信息调制用于控制导通相功率电路的PWM控制信号的占空比以驱动开关磁阻电机转动，根据直流电压信息调制用于控制非导通相功率电路的PWM控制信号以维持两个无极性电容电压平衡。

步骤S136，若否，则固定用于控制导通相功率电路的PWM控制信号的占空比以驱动开关磁阻电机转动，根据直流电压信息调制于控制非导通相功率电路的PWM控制信号以维持两个无极性电容电压平衡。

在优选的实施例中，步骤S140，导通相功率电路利用单脉冲PWM控制信号控制以驱动开关磁阻电机转动，非导通相电路不工作的步骤具体为。如图8所示。

步骤S142，导通相功率电路利用单脉冲PWM控制信号控制以驱动开关磁阻电机转动，且判断交流电压是否在正半周。

步骤S144，若是，则根据转速调制用于控制导通相功率电路的单脉冲PWM控制信号周期，根据交流电压信息调制用于控制导通相功率电路的单脉冲PWM控制信号的占空比.

步骤S146，若否，则根据转速调制用于控制导通相功率电路的PWM控制信号的占空比。

上述开关磁阻电机的控制方法通过用两个无极性电容替换传统的电解电容，减少了开关磁阻电机的体积及成本，增加了使用寿命，同时在开关磁阻电机在转动的过程中第一绕组功率电路和第二绕组功率电路中的一个用去驱动电机的转动，另一个电路用于维持两个无极性电容的电压平衡，如此，利用控制器根据交流电压信息、直流电压信息和电机转速信息的变化输出PWM控制信号对非导通相电路的控制以对无极性电容进行充电，省略了需要增加额外电路模块来对无极性电容进行充电，以维持两个直流母线电压的稳定，保持开关磁阻电机工作稳定。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关磁阻电机的变换器，所述开关磁阻电机包括多相绕组，其特征在于，所述开关磁阻电机的变换器包括整流单元、两个无极性电容、多组第一绕组功率电路、多组第二绕组功率电路，其中，

所述整流单元的输入端与交流电源的一个输出端连接、正极输出端与第一直流母线连接、负极输出端与第二直流母线连接；

所述两个无极性电容串联连接在所述第一直流母线和第二直流母线之间，所述两个无极性电容串联连接的节点与所述交流电源的另一个输出端连接；

所述第一绕组功率电路和所述第二绕组功率电路的交流输入端与所述交流电源的另一个输出端连接、正极输入端与所述第一直流母线连接、负极输入端与所述第二直流母线连接，所述第一绕组功率电路和所述第二绕组功率电路中驱动所述开关磁阻电机转动的为导通相功率电路、维持所述两个无极性电容电压平衡的为非导通相功率电路；

利用PWM控制信号控制所述导通相功率电路驱动所述开关磁阻电机转动，且利用PWM控制信号控制所述非导通相功率电路维持所述两个无极性电容电压平衡。

2.如权利要求1所述的开关磁阻电机的变换器，其特征在于，所述第一绕组功率电路包括第一端作为所述交流输入端的一相绕组、低电位端与所述一相绕组的第二端连接的第一功率开关管以及第一端与所述一相绕组的第二端连接的第一续流器件，所述第一功率开关管的高电位端作为所述正极输入端，所述第一续流器件的第二端作为所述负极输入端；

所述第二绕组功率电路包括作为所述交流输入端的一相绕组的二相绕组、高电位端与所述二相绕组的第二端连接的第二功率开关管以及第二端与所述二相绕组的第二端连接的第二续流器件，所述第二功率开关管的低电位端作为所述负极输入端，所述第二续流器件的第一端与作为所述正极输入端，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的控制端均外接PWM控制信号。

3.如权利要求2所述的开关磁阻电机的变换器，其特征在于，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管均为N沟道MOS管，所述N沟道MOS管的栅极、源极及漏极依次为所述第一功率开关管和所述第二功率开关管342的控制端、低电位端及高电位端；

或所述第一功率开关管和所述第二功率开关管均为IGBT，所述IGBT的门极、集电极及发射极依次为所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的控制端、低电位端及高电位端。

4.如权利要求2所述的开关磁阻电机的变换器，其特征在于，所述第一续流器件和第二续流器件均为续流二极管，其中，所述第一续流器件的第一端、第二端分别为续流二极管的阳极、阴极，所述第二续流器件的第一端、第二端分别为续流二极管的阳极、阴极。

5.如权利要求2所述的开关磁阻电机的变换器，其特征在于，所述第一续流器件和第二续流器件均为N沟道MOS管，其中，所述第一续流器件和所述第二续流器件两者的第一端、第二端分别所述N沟道MOS管的漏极、源极，所述N沟道MOS管栅极外接PWM控制信号；

或所述第一续流器件和第二续流器件均为IGBT，所述第一续流器件和所述第二续流器件两者的第一端、第二端分别所述IGBT的发射极、集电极，所述IGBT门极外接PWM控制信号。

6.一种开关磁阻电机的控制系统，所述开关磁阻电机包括多相绕组，其特征在于，所述开关磁阻电机的控制系统包括如权利要求1或2所述的开关磁阻电机的变换器，还包括：

检测所述交流电源的交流电压信息的交流电压检测单元；

检测所述两个无极性电容的直流电压信息的直流母线电压检测单元；

检测所述开关磁阻电机的转速信息的转速检测单元；

主控制器，根据所述交流电压信息、直流电压信息和电机转速信息发出PWM控制信号控制所述导通相功率电路驱动所述开关磁阻电机转动，且利用PWM控制信号控制所述非导通相功率电路维持所述两个无极性电容电压平衡。

7.如权利要求6所述的开关磁阻电机的控制系统，其特征在于，所述开关磁阻电机的控制系统包括还包括：

过流检测电路，用于检测所述主功率电路的电流大小并发送到所述主控制器；

驱动电路，连接于所述导通相功率电路与所述主控制器之间以及所述非导通相功率电路与所述主控制器之间，利用所述控制器发出的PWM控制信号驱动所述导通相功率电路和所述非导通相功率电路工作。

8.一种基于如权利要求6所述的开关磁阻电机的控制系统的开关磁阻电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测所述交流电源的交流电压信息、检测所述两个无极性电容的直流电压信息以及、检测所述开关磁阻电机的转速；

判断所述转速是否小于等于预设值，若是，根据所述交流电压信息调制用于控制所述导通相功率电路的PWM控制信号的占空比以驱动所述开关磁阻电机转动，根据所述直流电压信息调制用于控制所述非导通相功率电路的所述PWM控制信号以维持所述两个无极性电容电压平衡；

若否，所述导通相功率电路利用单脉冲PWM控制信号控制以驱动所述开关磁阻电机转动，所述非导通相功率电路不工作。

9.如权利要求8所述的开关磁阻电机的控制方法，其特征在于，所述根据所述交流电压信息调制用于控制所述导通相功率电路的PWM控制信号的占空比以驱动所述开关磁阻电机转动，根据所述直流电压信息调制用于控制所述非导通相功率电路的所述PWM控制信号以维持所述两个无极性电容电压平衡的步骤具体为：

判断所述交流电压是否在正半周，若是，则根据所述交流电压信息调制用于控制所述导通相功率电路的所述PWM控制信号的占空比以驱动所述开关磁阻电机转动，根据所述直流电压信息调制用于控制所述非导通相功率电路的所述PWM控制信号以维持所述两个无极性电容电压平衡；

若否，则固定用于控制所述导通相功率电路的所述PWM控制信号的占空比以驱动所述开关磁阻电机转动，根据所述直流电压信息调制于控制所述非导通相功率电路的所述PWM控制信号以维持所述两个无极性电容电压平衡。

10.如权利要求8所述的开关磁阻电机的控制方法，其特征在于，所述导通相功率电路利用单脉冲PWM控制信号控制以驱动所述开关磁阻电机转动，所述非导通相功率电路不工作的步骤具体为：

所述导通相功率电路利用单脉冲PWM控制信号控制以驱动所述开关磁阻电机转动，且判断所述交流电压是否在正半周，若是，则根据所述转速调制用于控制所述导通相功率电路的所述单脉冲PWM控制信号周期，根据所述交流电压信息调制用于控制所述导通相功率电路的所述单脉冲PWM控制信号的占空比；

若否，则根据所述转速调制用于控制所述导通相功率电路的所述PWM控制信号的占空比。

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