CN104330641B - 一种开关磁阻电机功率变换器杂散电感提取方法 - Google Patents

Abstract

一种开关磁阻电机功率变换器杂散电感提取方法，让开关磁阻电机功率变换器同一主开关开通和关断两次，检测该主开关第一次关断开始时的电流值I₁和该主开关第一次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₁，再检测该主开关第二次关断开始时的电流值I₂和该主开关第二次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₂，由此可计算出开关磁阻电机功率变换器杂散电感L值。是在功率变换器带负载运行过程中实现测试，无需测试电流变化率，降低了实验测试难度，对于开关磁阻电机功率变换器叠层母排设计，具有良好的工程应用价值。

Description

一种开关磁阻电机功率变换器杂散电感提取方法

技术领域

本发明涉及一种开关磁阻电机功率变换器杂散电感提取方法，尤其是一种适用于多种相数、多种拓扑结构的开关磁阻电机功率变换器叠层母排设计的杂散电感测试提取方法。

背景技术

大容量、高功率密度电机系统是现代电力电子设备发展的重要发展方向。伴随着功率等级的提高，高电压、电流等级也为功率变换器带来诸多问题。杂散电感是一种广泛存在于电路中的寄生参数。伴随功率等级的提高，电路中杂散参数对功率器件关断过程的影响也愈发明显：在关断瞬态产生尖峰电压、增大器件电压应力、增大电磁干扰、影响器件通断，影响电机调速效果等。针对杂散电感对电力电子电路的影响，国内外已建立了功率电路分析模型，对比了不同杂散参数对器件开关特性的影响，对三电平变流器分析了电路杂散电感。现阶段针对电力电子装置中的杂散电感的提取与分析可归纳为仿真分析法与实验分析法两种，如通过数值计算得到叠层母排杂散电感推导公式，但由于开关过程基极电流变化不一，难以用单一的电流变化率di/dt描述整个关断过程中电流作用，且电路中存在的缓冲电容等也会给电压尖峰造成影响，使计算结果不准确；选取某个开关过程中电压过冲与电流变化率可实验分析计算叠层母排杂散电感，该方法有效考虑了反并联二极管的恢复时间以及缓冲电容的作用，但测试过程需要准确知道电力电子线路中瞬时电流和高集成度的叠层母线结构，具有较大难度。针对开关磁阻电机功率变换器和集成度较高的母排结构，其瞬态电流值难以精确获得，利用线路中缓冲电容放电过程提取线路中杂散电感的方法，是当前开关磁阻电机功率变换器叠层母排设计和开发的关键技术之一。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在问题，提供一种方法简单、操作方便、数据准确的开关磁阻电机功率变换器杂散电感提取方法。

本发明的开关磁阻电机功率变换器杂散电感提取方法：

让开关磁阻电机功率变换器同一主开关开通和关断两次，检测该主开关第一次关断开始时的电流值I₁和该主开关第一次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₁，再检测该主开关第二次关断开始时的电流值I₂和该主开关第二次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₂，由计算式：

$L=C\frac{U_1^2-U_2^2}{I_1^2-I_2^2}$

即可计算出开关磁阻电机功率变换器杂散电感L值，式中C是并联在该主开关两端缓冲电容的电容值。

有益效果：本发明对多种相数、多种拓扑结构的开关磁阻电机功率变换器叠层母排设计的杂散电感测试提取方法适用。让开关磁阻电机功率变换器同一主开关开通和关断两次，检测该主开关第一次关断开始时的电流值I₁和该主开关第一次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₁，再检测该主开关第二次关断开始时的电流值I₂和该主开关第二次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₂，由此可计算出开关磁阻电机功率变换器杂散电感L值，达到本发明的目的。该开关磁阻电机功率变换器杂散电感提取方法，是在功率变换器带负载运行过程中实现测试，无需测试电流变化率，降低了实验测试难度，对于开关磁阻电机功率变换器叠层母排设计，具有良好的工程应用价值。

附图说明

图1是三相双开关式开关磁阻电机功率变换器主电路的拓扑结构图；

图2是开关磁阻电机功率变换器同一主开关两次关断过程中的电流、电压波形；

图3是三相公共开关式开关磁阻电机功率变换器主电路的拓扑结构图；

图4是三相双绕组开关磁阻电机功率变换器主电路的拓扑结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：

实施例一、如图1所示，为三相双开关式开关磁阻电机功率变换器主电路，

三相双开关功率变换器的每相均有两只主开关和两只续流二极管，A相、B相、C相并联在供电电源U_S正极“+”和负极“-”上，Cs是电源滤波电容。A相的上主开关S₁一端与供电电源U_S正极“+”相连、上主开关S₁另一端与A相绕组一端相连，下主开关S₂一端与供电电源U_S负极“-”相连、下主开关S₂另一端与A相绕组另一端相连，上续流二极管VD₁一端与供电电源U_S正极“+”相连、上续流二极管VD₁另一端与A相绕组另一端相连，下续流二极管VD₂一端与供电电源U_S负极“-”相连、下续流二极管VD₂另一端与A相绕组一端相连，主开关S₁两端接缓冲电容C_snubber。B相、C相内部连接方式与A相内部连接方式相同，略。主开关S₂两端接缓冲电容C_snubber，主开关S₃两端接缓冲电容C_snubber，主开关S₄两端接缓冲电容C_snubber，主开关S₅两端接缓冲电容C_snubber，主开关S₆两端接缓冲电容C_snubber。

开关磁阻电机功率变换器杂散电感提取方法如下：

让开关磁阻电机功率变换器同一主开关S₁开通和关断两次，电流波形、电压波形如图2所示，检测该主开关S₁第一次关断开始时的电流值I₁和该主开关第一次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₁，再检测该主开关S₁第二次关断开始时的电流值I₂和该主开关第二次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₂，由计算式：

$L=C\frac{U_1^2-U_2^2}{I_1^2-I_2^2}$

即可得出开关磁阻电机功率变换器主开关S₁附近的杂散电感L值，式中C是并联在该主开关S₁两端缓冲电容C_snubber的电容值。同理，可计算出开关磁阻电机功率变换器主开关S₂、S₃、S₄、S₅、S₆附近的杂散电感值。

实施例二、如图3所示，为三相公共开关式开关磁阻电机功率变换器主电路，三相公共开关式功率变换器的每相均有一只主开关和一只续流二极管，A相、B相、C相并联；在供电电源U_S正极“+”和负极“-”上并联电源滤波电容Cs；公共开关S₁一端与供电电源U_S正极“+”相连、公共续流二极管VD₁一端与供电电源U_S负极“-”相连，公共开关S₁另一端与公共续流二极管VD₁另一端相连，A相的主开关S₂一端与供电电源U_S负极“-”相连、A相主开关S₂另一端与A相绕组一端相连，A相绕组另一端与公共开关S₁另一端和公共续流二极管VD₁另一端相连，续流二极管VD₂一端与供电电源U_S正极“+”相连、续流二极管VD₂另一端与A相绕组一端和A相主开关S₂另一端相连，主开关S₂两端接缓冲电容C_snubber。B相、C相内部连接方式与A相内部连接方式相同，略。同理，主开关S₃两端接缓冲电容C_snubber，主开关S₄两端接缓冲电容C_snubber；同理，公共开关S₁两端接缓冲电容C_snubber。

开关磁阻电机功率变换器杂散电感提取方法如下：

让开关磁阻电机功率变换器同一主开关S₂开通和关断两次，电流波形、电压波形如图2所示，检测该主开关S₂第一次关断开始时的电流值I₁和该主开关第一次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₁，再检测该主开关S₂第二次关断开始时的电流值I₂和该主开关第二次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₂，由计算式：

$L=C\frac{U_1^2-U_2^2}{I_1^2-I_2^2}$

即可得出开关磁阻电机功率变换器主开关S₂附近的杂散电感L值，式中C是并联在该主开关S₂两端缓冲电容C_snubber的电容值。同理，可计算出开关磁阻电机功率变换器主开关S₃、S₄附近的杂散电感值；同理，可计算出开关磁阻电机功率变换器公共开关S₁附近的杂散电感值。

实施例三、如图4所示，为三相双绕组式开关磁阻电机功率变换器主电路，三相双绕组功率变换器的每相均有一只主开关和一只续流二极管，A相、B相、C相并联在供电电源U_S正极“+”和负极“-”上，Cs是电源滤波电容。三相双绕组功率变换器的每相均有两个绕组，主、副两个绕组双线并绕、同名端反接。A相的主开关S₁一端与供电电源U_S负极“-”相连、主开关S₁另一端与A相主绕组一端相连，A相主绕组另一端与供电电源U_S正极“+”相连，续流二极管VD₁一端与供电电源U_S负极“-”相连，续流二极管VD₁另一端与A相副绕组一端相连，A相副绕组另一端与供电电源U_S正极“+”相连，主开关S₁两端接缓冲电容C_snubber。B相、C相内部连接方式与A相内部连接方式相同，略。同理，主开关S₂两端接缓冲电容C_snubber，主开关S₃两端接缓冲电容C_snubber。

开关磁阻电机功率变换器杂散电感提取方法如下：

让开关磁阻电机功率变换器同一主开关S₁开通和关断两次，电流波形、电压波形如图2所示，检测该主开关S₁第一次关断开始时的电流值I₁和该主开关第一次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₁，再检测该主开关S₁第二次关断开始时的电流值I₂和该主开关第二次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₂，由计算式：

$L=C\frac{U_1^2-U_2^2}{I_1^2-I_2^2}$

即可计算出开关磁阻电机功率变换器主开关S₁附近的杂散电感L值，同理，可计算出开关磁阻电机功率变换器主开关S₂、S₃附近的杂散电感值。式中：C是并联在该主开关S₁两端缓冲电容C_snubber的电容值。

Claims (1)

1.一种开关磁阻电机功率变换器杂散电感提取方法，其特征在于：让开关磁阻电机功率变换器同一主开关开通和关断两次，检测该主开关第一次关断开始时的电流值I₁和该主开关第一次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₁，再检测该主开关第二次关断开始时的电流值I₂和该主开关第二次关断后所承受的第一个电压尖峰值U₂，由计算式：

$L=C\frac{U_1^2-U_2^2}{I_1^2-I_2^2}$

即可计算出开关磁阻电机功率变换器杂散电感L值，式中C是并联在该主开关两端缓冲电容的电容值。