CN103647483A - 一种集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，包括设置在每个电机绕组处的H型的不对称半桥，至少为三相绕组，每个电机绕组形成的不对称半桥电路并联设置在储能模块的两端，稳压电容与所述不对称半桥电路并联，在储能模块的两端并联设置有充电电容，且在其中的一个不对称半桥电路中，在第一电力电子开关器件的第二电极与第二二极管的阴极之间设置有开关部件，所述稳压电容和充电电容分别位于所述接触器开关的两侧；交流电网单相电源通过电网接口分别与另外两个不对称半桥电路连接。该装置实现了电机驱动和电池充电的双重功能分时复用，有效的避免了现有技术中需要增加额外的器件、结构复杂、成本高的缺点，提供了一种结构简单、成本低、使用方便的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置。

Description

一种集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置

技术领域

本发明涉及一种供电和充电的功率变换装置，具体地说是一种集成了开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置。

背景技术

开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。现有技术中开关磁阻电机的驱动电路，主要包括直流电源、直流电容、N相电机绕组、上部的开关器件、下部的开关器件，上部的续流二极管以及下部的续流二极管。上述的直流电容主要作用是给整流电路或电池提供缓冲，稳定直流母线电压。N相电机绕组通过开关器件和续流二极管并联到直流母线上。上述的上部的开关器件和下部的续流二极管连接到相电机绕组一端，上述的下部开关器件和下部的续流二极管连接到相电机绕组的另一端。

上述的开关磁阻电机驱动电路广泛应用在家庭、工业和车辆上。传统地，基于开关磁阻电机的移动式电机系统装备有向直流变换器传递DC电流的蓄电池，该直流变换器将该DC电流变换为所需的电流使得可以对开关磁阻电机供电，该电动发动机确保该系统的运行。为确保这些蓄电池的再充电，需要在电路中装备包括AC/DC转换器的充电设备使得可以整流来自电网的AC电力以充电这些电池。此外，该设备也要利用DC-DC转换器，用于将输出的电压电平适配于这些电池的电压电平。由于这些充电设备需要电源控制器和充电相关的电子元器件，还需要散热相关的散热器，导致该设备结构复杂且成本较高。

如中国专利文献CN201956913U中，公开了一种集成开关磁阻电机驱动和充电变换装置，包括储能模块和与所述储能模块串联的驱动模块，还包括整流模块和控制模块，控制模块分别与所述储能模块、驱动模块和整流模块连接，并根据预设程序控制整流模块的工作，根据不同电压制式来控制输出电压，实现在放电时对设备进行对外供电，在不对外供电时对储能装置进行充电。该方案中的优点是每相电机绕组的驱动都可以构建一个独立充电器。因此这个方案的充电总功率是多相电机绕组充电功率的总和。但是它的电机绕组和非对称半桥驱动电路只充当充电器电路中的升压电路部分。所以要完成充电器的功能时，该方案需要在原有的开关磁阻电机变换器增加一些器件，这些器件包括将整流桥，二极管和开关器件等器件，不仅使得电路的机构更加复杂，而且增加了系统的成本。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的开关磁阻电机的驱动和充电变换装置，充电时需要增加其他器件，结构复杂，成本高，从而提出一种无需增加另外整流器件和开关器件通过复用实现的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置。

为解决上述技术问题，本发明的提供一种集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，包括至少三相电机绕组，在每相电机绕组处形成一个不对称半桥电路，所述不对称半桥电路包括：一相电机绕组，所述电机绕组的一端与第一电力电子开关器件的第一电极和第一二极管的阴极连接，另一端与第二电力电子开关器件的第二电极和第二二极管的阳极连接，且第一电力电子开关器件的第二电极与第二二极管的阴极连接，第二电力电子开关器件的第一电极与第一二极管的阳极连接；每个电机绕组形成的不对称半桥电路并联设置在储能模块的两端，稳压电容与所述不对称半桥电路并联，在储能模块的两端并联设置有充电电容，交流电网的两根输出线分别与两个不对称半桥电路的第一电力电子开关器件的第一电极连接；在另外的至少一个不对称半桥电路中，在其第一电力电子开关器件的第二电极与第二二极管的阴极之间设置有开关部件，所述稳压电容和充电电容分别位于所述开关部件的两侧。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，驱动模式下，交流电网通过电网接口断开且开关部件闭合；充电模式下，交流电网通过电网接口连接且开关部件断开。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述开关部件为接触器开关或双向导通电力电子模块。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，还包括锁定结构，充电时通过所述锁定结构把转子固定。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，充电时将所述转子固定在设置接触器开关的电机绕组所对应的电机相的定子极中心线与转子极中心线相互重合的位置。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述电力电子开关器件并联设置有二极管；所述电力电子开关器件为IGBT，所述第一电极为发射极，所述第二电极为集电极；或所述电力电子开关器件为MOSFET，所述第一电极为源极，所述第二电极为漏极。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，其包括三相电机绕组、四相电机绕组及四相以上的电极绕组。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述电极绕组为四相时，所述接触器开关设置在与交流电网不连接的其他两个不对称半桥电路中，所述接触器的一侧连接两个不对称半桥的第一电力电子开关器件的第二电极，所述接触器的另一侧连接两个不对称半桥的第二二极管的阴极。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述电机绕组为三相，包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，所述接触器开关设置在C相绕所在的不对称半桥电路中，所述电网接口的一端连接交流电网，另一端分别与A相电机绕组所在的不对称半桥电路的第一二极管的阴极、B相电机绕组所在的不对称半桥电路的第一二极管的阴极连接。

所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述每个不对称半桥电路的第一电力电子开关器件和第二电力电子开关器件分别与控制器和驱动板连接。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

（1）本发明所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，包括设置在每个电机绕组处的H型的不对称半桥，至少为三相绕组，每个电机绕组形成的不对称半桥电路并联设置在蓄电池的两端，稳压电容与所述不对称半桥电路并联，在蓄电池的两端并联设置有充电电容，且在其中的一个不对称半桥电路中，在第一电力电子开关器件的第二电极与第二二极管的阴极之间设置有开关部件如接触器开关或双向导通模块，所述稳压电容和充电电容分别位于所述接触器开关的两侧；交流电网通过电网接口分别与另外两个不对称半桥电路连接。该装置使用两相绕组和两个不对称半桥电路拓扑作为升压和无桥PFC功能的实现机构，即与交流电网连接的半桥电路；另外的绕组和不对称半桥拓扑电路作为升降压变换器满足蓄电池充电的需要，驱动模式下，电网接口断开且开关部件闭合；充电模式下，电网接口连接且开关不见断开，实现了该功率转化装置的分时复用，无需其他附加整流桥的元件，则实现了电机驱动和电池充电的双重功能分时复用，有效的避免了现有技术中需要增加额外的器件、结构复杂、成本高的缺点，提供了一种结构简单、成本低、使用方便的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置。

（2）所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，还包括锁定结构，充电时通过所述锁定结构把转子固定，只需要把转子固定就可以充电，为了保证更好的充电效果，可以把所述转子固定在负责充电的电机绕组所对应的电机相的定子极中心线与转子极中心线相互重合的位置。在本装置充电的过程中，电动机的绕组通入充电电流，电流在电机中产生磁场。根据开关磁阻电机的运行原理，此时转子可以在能量存储的充电期间由于电磁力而产生振动或开始旋转，这些不必要的振动和旋转将增加能量存储过程中的损耗，同时也干扰了能量存储过程。为了提高能量存储的效率和稳定性，本装置采用锁定结构把转子固定在特定的位置改善充电的效果。这个特定的位置可以选择负责控制蓄电池充电的电机绕组所对应的电机相的定子极中心线与转子极中心线相互重合的位置。通过锁定结构把转子固定上述位置，保证能量存储的高效和稳定运行。

（3）所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，可根据三相电机或四相电机的类型来设置，如果是三相电机，其具有三相电机绕组，形成三个不对称电路，如果是四相电机，则为四相电机绕组，设置4个不对称半桥电路。根据具体的类型来选择设置。

（4）所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述每个不对称半桥电路的第一电力电子开关器件和第二电力电子开关器件与控制器和驱动板连接，系统通过控制板和驱动板直接控制桥臂上的电力电子开关器件可以实现功率因素校正功能和根据负载情况实现稳压电容两端的稳定电压。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置的一个实施例的结构示意图；

图2是是本发明所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置的一个实施例的电路结构图；

图3是本发明所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置的一个实施例的连接结构图；

图4是本发明所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置的锁定机构连接图；

图5、图6是本发明所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置的另外一个实施方式的电路结构图；

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，其结构框图如图1所示，包括控制模块和与控制模块连接的集成电机驱动-充电模块，所述集成电极驱动-充电模块与电网接口和蓄电池分别连接，通过所述集成电机驱动-充电模块实现对蓄电池的充电和由蓄电池对电机进行驱动。本实施例所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，包括三相电机绕组，分别为绕组A、绕组B和绕组C。在每相电机绕组处形成一个不对称半桥电路，如图2所示，在绕组A处的不对称半桥电路包括：电机绕组A，所述电机绕组A的一端与电力电子开关器件Q_AH的第一电极和二极管D_AL的阴极连接，另一端与电力电子开关器件Q_AL的第二电极和二极管D_AH的阳极连接，且电力电子开关器件Q_AH的第二电极与二极管D_AH的阴极连接，电力电子开关器件Q_AL的第一电极与二极管D_AL的阳极连接。

在本实施例中，所述电力电子开关器件为IGBT，所述第一电极为发射极，所述第二电极为集电极。作为其他可以替换的实施方式，所述电力电子开关器件为MOSFET，所述第一电极为源极，所述第二电极为漏极。

为了保证所述电力电子开关器件的稳定性，提高其使用寿命，避免反向击穿，在所述电力电子开关器件上并联设置有二极管。

本实施例中，在绕组A处形成了一个上述H型的不对称半桥电路，在其余的绕组B和绕组C处也形成上述H型的不对称半桥电路。在绕组B处的不对称半桥电路包括：电机绕组B，所述电机绕组B的一端与电力电子开关器件Q_BH的发射极和二极管D_BL的阴极连接，另一端与电力电子开关器件Q_BL集电极和二极管D_BH的阳极连接，且电力电子开关器件Q_BH的集电极与二极管D_BH的阴极连接，电力电子开关器件Q_BL的发射极与二极管D_BL的阳极连接。

在绕组C处的不对称半桥电路包括：电机绕组C，所述电机绕组C的一端与电力电子开关器件Q_CH的发射极和二极管D_CL的阴极连接，另一端与电力电子开关器件Q_CL集电极和二极管D_CH的阳极连接，且电力电子开关器件Q_CH的集电极与二极管D_CH的阴极之间设置有接触器，电力电子开关器件Q_CL的发射极与二极管D_CL的阳极连接。

上述三相绕组A、B、C形成的三个不对称半桥电路并联设置在蓄电池模块的两端，此处的蓄电池模块可以是蓄电池，或者蓄电池与电池保护板的储能模块，本实施例中在蓄电池两端设置有充电电容C₂。此外，与不对称半桥电路并联设置有稳压电容C₁，此处的C1可以是单个电容或电容组，如图2所示。C₁的两端分别连接二极管D_BH的阴极和电力电子开关器件Q_BL的发射极。所述稳压电容C₁和充电电容C₂分别位于所述电机绕组C所在的不对称半桥电路中的接触器开关的两侧，交流电网通过电网接口分别与A相电机绕组的一端的二极管D_AL的阴极、B相电机绕组的一端的二极管D_BL的阴极分别连接。此处的A相电机绕组所在不对称半桥电路和B相绕组所在的不对称半桥电路作为升压整流电路，另外一组C相绕组所在的不对称半桥电路作为充电升降压电路。

上述集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，在驱动模式下，电网接口断开且接触器闭合；充电模式下，电网接口连接且接触器断开。

作为其他可变换的实施方案，所述电力电子开关器件还可以为除IGBT或MOSFET外的其他电力电子器件，如其他JBT等。另外，上述接触器开关也可以替换为其他方式的开关部件，如双向导通电力电子模块等。

该装置使用两相绕组和两个不对称半桥拓扑作为升压和无桥PFC功能的实现机构，另外的绕组和不对称半桥拓扑作为升降压变换器满足蓄电池充电的需要，驱动模式下，电网接口断开且接触器闭合；充电模式下，电网接口连接且接触器断开，实现了该能量转化装置的分时复用，无需其他附加的专用整流元件，则实现了电机驱动和电池充电的双重功能分时复用，有效的避免了现有技术中需要增加额外的器件、结构复杂、成本高的缺点，提供了一种结构简单、成本低、使用方便的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置。

本实施例所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，解决了现有技术中开关磁阻电机驱动与充电器的组合应用场景中的不足，目前，该应用场合一般使用单独设备、浪费设备与空间的技术问题，本实施例中提供的集成开关磁阻电机的电机驱动电池充电的功率变换装置有效克服了上述缺陷，实现了开关磁阻电机从蓄电池吸取驱动所需要的能量，而且能实现电网对蓄电池的充电。开关磁阻电机的直流变换器采用不对称半桥方案，使用两相绕组和两个不对称半桥拓扑作为升压和无桥PFC功能的实现机构，另外的绕组和不对称半桥拓扑作为升降压变换器满足蓄电池的充电需要。该装置把传统的母线直流电容分成两部分,一部分电容C₁作为直流母线的稳压电容，另一部分电容C₂作为升降压端的蓄电池稳压电源。该蓄电池充电设备使用开关磁阻电机的直流变换器来形成AC-DC转换器，并且使用开关磁阻电机的绕组形成电感。开关磁阻电机的运行模式和蓄电池充电模式从时间轴上分开，采用了分时复用的方法。开关磁阻电机的运行模式和蓄电池充电模式的切换可以采用具有接触器功能的开关部件(或其他包括电力电子的开关装置)连接或断开电网连接线和特定的连接点处理。开关磁阻电机的运行模式和蓄电池充电模式的正常运行是通过控制器对电力电子器件的控制完成，在充电时，开关磁阻电机的使用两相绕组来构建无桥的功率因数校正升压器，且使用剩余相构建蓄电池充电所需的升降压DC-DC直流变换来提供电池所需要的电压和电流。本实施例中的方案可以通过开关磁阻电机的元件和直流变换器的元件来驱动电机和提供蓄电池充电功能,因此该设备能克服外置蓄电池充电装置的缺点。

实施例2：

作为进一步的实施方式，本实施例中提供一种集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，在上述实施例的基础上，本实施例中的功率变换装置还包括锁定结构，充电时通过所述锁定结构把转子固定。由于开关磁阻电机的相电感随转子的位置改变而改变，因此固定电机转子的位置有助于减少相电感随转子位置的变化量。一般来说，充电时可以将所述的转子固定任何一个位置。通过对该装置的分析，充电时将所述转子固定在设置接触器开关的电机绕组所对应的电机相的定子极中心线与转子极中心线相互重合的位置是一个较好的充电位置，其它位置也同时适合充电。由于充电电流会产生磁场使得电机转子振动或转动，本发明将采用机械刹车结构把转子固定在特定的位置改善充电的效果。当在充电模式的情况中，充电电流将通过开关磁阻电机的绕组，由于电机不同绕组的相位引起的开关磁阻电机的转子转动或振动。实践中，可以通过增加一个机械刹车把转子固定在一些特定的位置来消除充电时的影响。

此外，作为可以替换的实施方式，本实施例中的接触器可以为机械接触器、电力接触器或特殊的接触器结构等。

本实施例中的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，参考图1，所述电网接口是指提供与电网相连接触式接口，所述集成电机驱动-充电模块包括电力电子开关器，半导体二极管，接触器、电容和电机本体。所述的蓄电池包括蓄电电池组。所述的控制模块包括数字处理器（或微机处理器）和驱动电路等。参见图2，集成电机驱动-充电模块包括3个H形状的非对称半桥，每个半桥都由半导体开关器件（Q_AH和Q_AL、Q_BH和Q_BL、Q_CH和Q_CL）半导体二极管（D_AH和D_AL、D_BH和D_BL、D_CH和D_CL）和开关磁阻电机中的一相绕组（A相绕组、B相绕组、C相绕组）组成，其中半导体开关器件应用IGBT或者MOSFET等相关的开关器件，并且上述半导体开关器件带有并联的二极管。本发明的设备也包括能量储存装置(蓄电池)、连接到母线上的电容C₁和电容C₂、还有接触器。接触器通过机械结构把接触器两端断开。交流电网通过一个插头接入到本发明设备。插头的一根线接到二极管D_AL的阴极上，另一根线接到二极管D_BL的阴极上。

该装置有两种运行模式：驱动模式和充电模式。

当本发明装置运行在驱动模式时，交流电网和电网的接口断开，并且接触器处于闭合状态。如图2，两个直流电容处于并联结构，而且蓄电池直接给3个不对称半桥供电。系统通过控制板和驱动板直接控制电力电子开关器件驱动电机按照指定的状态运行。

当本发明装置运行在充电模式时，交流电网和电网的接口接通，并且接触器处于打开状态。这时候，两个直流电容被接触器分开，在两个电容上形成两个不同的直流电压，每个电容两端的电压通过系统对电力电子开关器件的控制和不同负载情况而定。如图2，电机绕组A所在不对称半桥、电机绕组B所在的不对称半桥和电容C₁组成无桥臂的升压电路。交流电源通过电网的插头接入到该装置上。系统通过控制板和驱动板直接控制桥臂上的电力电子开关器件Q_AL和Q_BL的控制可以实现功率因素校正功能和根据负载情况实现电容C₁两端的稳定电压。此时的电容C₁的电压高于输入电网电压的峰值。由于接触器打开，电容C₂两端的电压跟电容C₁两端的电容不再相等。系统装置可以通过控制电机绕组C所在不对称半桥上的电力电子开关器件Q_CH和Q_CL来控制蓄电池充电的电流和功率。

如图3，所示驱动板和控制器组成控制器模块，它提供电力电子开关器件的控制信号，同时它也接收整个系统的电流、电压、转子位置和温度等信号。控制器模块跟整车控制器使用CAN通信连接，转矩信号、充电信号从整车控制器获得。

在装置充电的过程中，电动机的绕组通入充电电流，电流在电机中产生磁场。根据开关磁阻电机的运行原理，由此对于转子可以在能量存储的充电期间在磁场的作用下振动或开始旋转。这些不必要的振动和旋转将增加能量存储过程中的损耗，同时也干扰了能量存储过程。为了提高能量存储的效率和稳定性，本装置采用机械刹车结构把转子固定在特定的位置改善充电的效果。这个特定的位置是负责控制蓄电池充电的电机绕组所对应的电机相的定子极中心线与转子极中心线相互重合的位置。如图4，机械刹车的结构固定在电机的定子外壳上，通过机械锁定结构把转子固定上述位置，保证能量存储的高效和稳定运行。

实施例3：

本实施例中的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，针对四相电机设置，因此其包括四相电机绕组，参见图5，包括绕组A、B、C、D，形成4个H形状的非对称半桥。每个半桥都由半导体开关器件（Q_AH和Q_AL、Q_BH和Q_BL、Q_CH和Q_CL、Q_DH和Q_DL）、半导体二极管（D_AH和D_AL、D_BH和D_BL、D_CH和D_CL、D_DH和D_DL）、和开关磁阻电机中的一相绕组（A相绕组、Ｂ相绕组、Ｃ相绕组、D相绕组）组成，其中半导体开关器件应用IGBT或者MOSFET等相关的开关器件，并且开关器件带有并联的二极管。还包括能量储存装置(蓄电池)、连接到母线上的电容C₁和电容C₂、还有接触器，接触器通过机械结构把接触器两端断开。所述接触器开关设置在两个不对称半桥电路中，此处设置在绕组C和绕组D所在的不对称半桥电路中间，所述接触器的一侧连接电力电子开关器件Q_DH和Q_CH的集电极，所述接触器的另一侧连接不对称半桥D_CH和D_DH的阴极。交流电网通过一个插头接入到本装置设备。插头的一根线接到二极管D_AL的阴极上，另一根线接到二极管D_BL的阴极上。充电电容C₂并联在电池的两端，稳压电容C₁并联到二极管D_BH的阴极和电力电子开关器件Q_BL的发射极。

该装置有两种运行模式：驱动模式和充电模式。当本发明装置运行在驱动模式时，交流电网和电网的接口断开，并且接触器处于闭合状态，两个直流电容C₁和C₂处于并联结构，而且蓄电池直接给4个不对称半桥供电。系统通过控制板和驱动板直接控制电力电子开关器件驱动电机按照指定的状态运行。

当本发明装置运行在充电模式时，交流电网和电网的接口接通，并且接触器处于打开状态。这时候，两个直流电容C₁和C₂被接触器分开，在两个电容上形成两个不同的直流电压，每个电容两端的电压通过系统对电力电子开关器件的控制和不同负载情况而定。如图5，电机绕组A所在不对称半桥、电机绕组B所在的不对称半桥和电容C₁组成无桥臂的升压电路。交流电源通过电网的插头接入到该装置上。系统通过控制板和驱动板直接控制桥臂上的电力电子开关器件Q_AL和Q_BL的控制可以实现功率因素校正功能和根据负载情况实现电容C₁两端的稳定电压。此时的电容C₁的电压高于输入电网电压的峰值。由于接触器打开，电容C₂两端的电压跟电容C₁两端的电容不再相等。系统装置可以通过控制电机绕组C和电机绕组所在不对称半桥上的电力电子开关器件（Q_CH、Q_CL、Q_DH、和Q_DL）来控制蓄电池充电的电流和功率。

本实施例所述的装置充电的过程中，电动机的绕组通入充电电流，电流在电机中产生磁场。根据开关磁阻电机的运行原理和磁阻转子，由此对于转子可以在能量存储的充电期间振动或开始旋转。这些不必要的振动和旋转将增加能量存储过程中的损耗，同时也干扰了能量存储过程。为了提高能量存储的效率和稳定性，本装置采用锁定结构把转子固定在特定的位置改善充电的效果。这个特定的位置是负责控制蓄电池充电的两个电机绕组C和电机绕组D对应的电机相的定子极之间中心线的与转子极中心线相互重合的位置。如图4，机械刹车的结构固定在电机的定子外壳上，通过机械的锁定结构把转子固定上述位置，保证能量存储的高效和稳定运行。

作为四相电机的另外一个实施方式，如图6所示，开关部件也可以设置在一相电机绕组和不对称半桥电路中，也可以实现该方案的功能。在该电路图中，所述接触器开关设置在C相绕组所在的不对称半桥电路中，其一端连接电力电子开关器件Q_DH的集电极、所述接触器的另一侧连接不对称半桥D_CH的阴极。在该实现方式中，C相绕组和D相绕组和互换，均能实现本发明的目的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，包括至少三相电机绕组，在每相电机绕组处形成一个不对称半桥电路，所述不对称半桥电路包括：一相电机绕组，所述电机绕组的一端与第一电力电子开关器件的第一电极和第一二极管的阴极连接，另一端与第二电力电子开关器件的第二电极和第二二极管的阳极连接，且第一电力电子开关器件的第二电极与第二二极管的阴极连接，第二电力电子开关器件的第一电极与第一二极管的阳极连接；每个电机绕组形成的不对称半桥电路并联设置在储能模块的两端，稳压电容与所述不对称半桥电路并联，其特征在于：在储能模块的两端并联设置有充电电容，交流电网的两根输出线分别与两个不对称半桥电路的第一电力电子开关器件的第一电极连接；在另外的至少一个不对称半桥电路中，在其第一电力电子开关器件的第二电极与第二二极管的阴极之间设置有开关部件，所述稳压电容和充电电容分别位于所述开关部件的两侧。

2.根据权利要求1所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，其特征在于：驱动模式下，交流电网通过电网接口断开且开关部件闭合；充电模式下，交流电网通过电网接口连接且开关部件断开。

3.根据权利要求1或2所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，所述开关部件为接触器开关或双向导通电力电子模块。

4.根据权利要求1-3任一所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，其特征在于：还包括锁定结构，充电时通过所述锁定结构把转子固定。

5.根据权利要求4所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，其特征在于：充电时将所述转子固定在设置接触器开关的电机绕组所对应的电机相的定子极中心线与转子极中心线相互重合的位置。

6.根据权利要求1-5中任一所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，其特征在于：所述电力电子开关器件并联设置有二极管；所述电力电子开关器件为IGBT，所述第一电极为发射极，所述第二电极为集电极；或所述电力电子开关器件为MOSFET，所述第一电极为源极，所述第二电极为漏极。

7.根据权利要求1-6任一所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，其特征在于其包括三相电机绕组、四相电机绕组及四相以上的电极绕组。

8.根据权利要求7所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，其特征在于：电机绕组为四相时，所述接触器开关设置在与交流电网不连接的其他两个不对称半桥电路中，所述接触器开关的一侧连接两个不对称半桥的第一电力电子开关器件的第二电极，所述接触器开关的另一侧连接两个不对称半桥的第二二极管的阴极。

9.根据权利要求7所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，其特征在于：电机绕组为三相，包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，所述接触器开关设置在C相绕所在的不对称半桥电路中，所述电网接口的一端连接交流电网，另一端分别与A相电机绕组所在的不对称半桥电路的第一二极管的阴极、B相电机绕组所在的不对称半桥电路的第一二极管的阴极连接。

10.根据权利要求1-9任一所述的集成开关磁阻电机驱动和电池充电的功率变换装置，其特征在于：每个不对称半桥电路的第一电力电子开关器件和第二电力电子开关器件分别与控制器和驱动板连接。

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