CN106100244A - 一种开关磁阻电机功率电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关磁阻电机功率电路，包括第一绕组A、第二绕组B、第一可控功率开关K1、第二可控功率开关K2、第三可控功率开关K3、第一被动功率开关D1、第二被动功率开关D2和第三被动功率开关D3；本发明相对于传统不对称H桥，降低功率器件用量，降低功率线数量，在降低功率器件用量的同时，不破坏绕组控制的独立性，在降低功率器件用量的同时，桥臂不存在直通危险性。
Description
技术领域
本发明涉及开关磁阻电机，特别是指一种开关磁阻电机功率电路。
背景技术
功率电路作为将电能转换为机械能的控制部件，其拓扑结构直接决定了电机的控制方式及电机自身性能的发挥，也影响着整个开关磁阻电机系统的小型化、集成化。
传统方案的开关磁阻电机功率电路是典型的不对称半桥结构，每相需要2个可控功率开关及2个不控功率开关，当电机相数增加时，功率器件成比例增加，成本提升明显。另外有部分拓扑采用二极管导向方式降低功率开关用量。使用不对称半桥驱动相位相差180°电角度周期的两相绕组，只从通电角度看此方案好像可行，但是在实际应用中，由于电机绕组为感性负载，在一相导通180°电角度后，需要经历绕组电流续流阶段，在该绕组电流续流阶段，另外一相绕组是无法导通的，必须在绕组电流续流结束后，续流相的导向二极管反压截止，另外一相绕组才可导通。由此可知，实际使用中，两相相差180°电角度的绕组，导通宽度并不能达到180°电角度，只能降额使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种在相对传统功率电路降低功率器件用量的同时，保证电机每相绕组的独立控制，进而保证电机性能的开关磁阻电机功率电路。
本发明采用的技术方案是：
一种开关磁阻电机功率电路，包括第一绕组A、第二绕组B、第一可控功率开关K1、第二可控功率开关K2、第三可控功率开关K3、第一被动功率开关D1、第二被动功率开关D2和第三被动功率开关D3；该第一可控功率开关K1与第一被动功率开关D1串联后连接在直流输入的两输入端之间，该第二可控功率开关K2与第二被动功率开关D2串联后连接在直流输入的两输入端之间，该第三可控功率开关K3与第三被动功率开关D3串联后连接在直流输入的两输入端之间；第一绕组A的一端连接第一可控功率开关K1与第一被动功率开关D1之间的连接点，另一端连接第二可控功率开关K2与第二被动功率开关D2之间的连接点；第二绕组B的一端连接第三可控功率开关K3与第三被动功率开关D3之间的连接点，另一端连接第二可控功率开关K2与第二被动功率开关D2之间的连接点。
所述第一可控功率开关K1包括但不限于晶闸管（SCR）、双极型功率晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、功率场效应晶体管（Power MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中的其中之一。
所述第二可控功率开关K2包括但不限于晶闸管（SCR）、双极型功率晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、功率场效应晶体管（Power MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中的其中之一。
所述第三可控功率开关K3包括但不限于晶闸管（SCR）、双极型功率晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、功率场效应晶体管（Power MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中的其中之一。
所述第一被动功率开关D1、第二被动功率开关D2和第三被动功率开关D3包括但不限于二极管或绝缘栅双极型晶体管（IGBT，其自身寄生二极管）。
所述直流输入的两输入端之间连接有电容C。
本发明的有益效果：
1）本发明适用于2×N（N≥1）相开关磁阻电机。
2）本发明相对于传统不对称H桥，降低功率器件用量，降低功率线数量。
3）本发明在降低功率器件用量的同时，不破坏绕组控制的独立性。
4) 本发明在降低功率器件用量的同时，桥臂不存在直通危险性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明的功率电路图。
具体实施方式
参阅图1所示，本发明一种开关磁阻电机功率电路，包括第一绕组A、第二绕组B、第一可控功率开关K1、第二可控功率开关K2、第三可控功率开关K3、第一被动功率开关D1、第二被动功率开关D2和第三被动功率开关D3；该第一可控功率开关K1与第一被动功率开关D1串联后连接在直流输入的两输入端之间，该第二可控功率开关K2与第二被动功率开关D2串联后连接在直流输入的两输入端之间，该第三可控功率开关K3与第三被动功率开关D3串联后连接在直流输入的两输入端之间；第一绕组A的一端连接第一可控功率开关K1与第一被动功率开关D1之间的连接点，另一端连接第二可控功率开关K2与第二被动功率开关D2之间的连接点；第二绕组B的一端连接第三可控功率开关K3与第三被动功率开关D3之间的连接点，另一端连接第二可控功率开关K2与第二被动功率开关D2之间的连接点。
功率开关K1、K2、D1、D2构成绕组A的控制电路；功率开关K2、K3、D2、D3构成绕组B的控制电路。其中功率开关K2、D2为公用。在2×N（N≥1）相开关磁阻电机中，总有两相绕组具有相绕组电角度相差180°的特性，虽然K2、D2为公用，但图中所示功率拓扑单元驱动相差180°电角度的两相绕组时，其上电流负荷并不大于其余功率开关，无需特殊选择。功率模块用量相比传统不对称H桥结构，节省25%，且无需对拓扑中某个功率器件有特殊要求。
本实施例中，N等于1，也即是ＡＢ两相，但不仅限于两相，可以是更多相，更多相时仅需配置如本方案中相应的可控功率开关K与第一被动功率开关D即可，属于同一创造构思。
基于上述电路结构，本技术方案的绕组控制过程如下：
（1）当功率开关K1、K2导通时，绕组A通电，之后可以单独控制K1、K2或者同时控制K1、K2来控制绕组电流，单独控制K1时，绕组续流路径为D1~A~K2，单独控制K2时，绕组续流路径为K1~A~D2，同时控制K1、K2时，续流路径为D1~A~D2；
（2）当功率开关K2、K3导通时，绕组B通电，之后可以单独控制K2、K3或者同时控制K2、K3来控制绕组电流；单独控制K3时，绕组续流路径为D3~B~K2，单独控制K2时，绕组续流路径为K3~B~D2，同时控制K1、K2时，续流路径为D3~A~D2；
（3）K1、K2、K3同时导通时，绕组A、B同时通电，之后可以单独控制K1、K3来控制绕组电流，单独控制K1时，A相续流路径为D1~A~K2，单独控制K2时，B相续流路径为D3~B~K2；
由上可以看出，绕组A、B电流通路并不相互影响，可以独立控制。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述特定实施方式（例如：K1/D1;K2/D2;K3/D3两两互换位置，仍可实现本发明思想），只要以基本相同思想、手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种开关磁阻电机功率电路，其特征在于：包括第一绕组A、第二绕组B、第一可控功率开关K1、第二可控功率开关K2、第三可控功率开关K3、第一被动功率开关D1、第二被动功率开关D2和第三被动功率开关D3；该第一可控功率开关K1与第一被动功率开关D1串联后连接在直流输入的两输入端之间，该第二可控功率开关K2与第二被动功率开关D2串联后连接在直流输入的两输入端之间，该第三可控功率开关K3与第三被动功率开关D3串联后连接在直流输入的两输入端之间；第一绕组A的一端连接第一可控功率开关K1与第一被动功率开关D1之间的连接点，另一端连接第二可控功率开关K2与第二被动功率开关D2之间的连接点；第二绕组B的一端连接第三可控功率开关K3与第三被动功率开关D3之间的连接点，另一端连接第二可控功率开关K2与第二被动功率开关D2之间的连接点。
2.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机功率电路，其特征在于：所述第一可控功率开关K1为晶闸管（SCR）、双极型功率晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、功率场效应晶体管（Power MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中的其中之一。
3.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机功率电路，其特征在于：所述第二可控功率开关K2为晶闸管（SCR）、双极型功率晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、功率场效应晶体管（Power MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中的其中之一。
4.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机功率电路，其特征在于：所述第三可控功率开关K3为晶闸管（SCR）、双极型功率晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、功率场效应晶体管（Power MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中的其中之一。
5.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机功率电路，其特征在于：所述第一被动功率开关D1、第二被动功率开关D2和第三被动功率开关D3为二极管或绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。
6.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机功率电路，其特征在于：所述直流输入的两输入端之间连接有电容C。
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