CN111404408B - 开关磁阻电机容错功率变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了开关磁阻电机容错功率变换器。对于电机系统，故障的发生不可避免，因此容错技术的研究十分必要。本发明提出的开关管磁阻电机容错功率变换器每相仅增加一个开关，开关管/相数较目前大多数同类型容错功率变换器小，因此具有成本低的优势。同时，本发明提出的开关管磁阻电机容错功率变换器具有良好的容错性能，在至多两相发生断路故障时，能够保证性能较正常运行时基本不变。

Description

开关磁阻电机容错功率变换器
技术领域
本发明涉及开关磁阻电机功率变换器领域。
背景技术
开关磁阻电机结构坚固简单、成本低，各相独立工作，系统可靠性高，适用于高速、环境恶劣的场合。但由于元器件老化、过流过压等原因，在电机的运行过程中，故障的发生是不可避免的。当故障出现时，有时设备不具备停机条件，需要设备在故障状态下继续运行一段时间。因此，为了提高设备的带故障运行能力以及避免故障带来的重大损失，有必要进行容错技术的研究。
发明内容
本发明提出的开关磁阻电机容错功率变换器如下。
一种三相开关磁阻电机容错功率变换器，其特征在于：
该容错功率变换器由直流电压源U12，A、B、C三相桥臂和三相桥臂间的第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72构成。A相桥臂由第四开关管T13、第五开关管T42和第一续流二极管D23、第二续流二极管D41构成；B相桥臂由第六开关管T15、第七开关管T62和第三续流二极管D25、第四续流二极管D61构成；C相桥臂由第八开关管T17、第九开关管T82和第五续流二极管D27、第六续流二极管D81构成；第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82内分别集成有第一反并联二极管D31、第二反并联二极管D24、第三反并联二极管D51、第四反并联二极管D26、第五反并联二极管D71、第六反并联二极管D28，其中，第一反并联二极管D31反并联在第四开关管T13两端，第二反并联二极管D24反并联在第五开关管T42两端，第三反并联二极管D51反并联在第六开关管T15两端，第四反并联二极管D26反并联在第七开关管T62两端，第五反并联二极管D71反并联在第八开关管T17两端，第六反并联二极管D28反并联在第九开关管T82两端；第四开关管T13、第六开关管T15、第八开关管T17的集电极与直流电压源U12的正极相连，构成节点1；第五开关管T42、第七开关管T62、第九开关管T82的发射极与直流电压源U12的负极相连，构成节点2；第四开关管T13的发射极与第一续流二极管D23的阴极相连，构成节点3；第六开关管T15的发射极与第三续流二极管D25的阴极相连，构成节点5；第八开关管T17的发射极与第五续流二极管D27的阴极相连，构成节点7；第五开关管T42的集电极与第二续流二极管D41的阳极相连，构成节点4；第七开关管T62的集电极与第四续流二极管D61的阳极相连，构成节点6；第九开关管T82的集电极与第六续流二极管D81的阳极相连，构成节点8；第二续流二极管D41、第四续流二极管D61、第六续流二极管D81的阴极与节点1相连；第一续流二极管D23、第三续流二极管D25、第五续流二极管D27的阳极与节点2相连；第一开关管T36的集电极与节点3相连，第一开关管T36的发射极与节点6相连；第二开关管T58的集电极与节点5相连，第二开关管T58的发射极与节点8相连；第三开关管T72的集电极与节点7相连，第三开关管T72的发射极与节点4相连；节点3和节点4为A相输出节点；节点5和节点6为B相输出节点；节点7和节点8为C相输出节点。
其中，节点3和节点4之间接绕组L34，节点5和节点6之间接绕组L56，节点7和节点8之间接绕组L78。
其中，第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82采用门极关断晶闸管(GTO)、双极型晶体管(BJT)、功率MOS场效应晶体管(powerMOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)其中之一。第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72采用不带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
其中，第一开关管T36的作用为：当第六开关管T15断路时，连接A、B两相，使第四开关管T13代替第六开关管T15的作用，此时，回路：节点1-节点3-节点6-节点5-节点8-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点5-节点6-节点2-节点1；当第五开关管T42断路时，连接A、B两相，使第七开关管T62代替第五开关管T42的作用，此时，回路：节点1-节点7-节点4-节点3-节点6-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点3-节点4-节点2-节点1。
其中，第二开关管T58的作用为：当第八开关管T17断路时，连接B、C两相，使第六开关管T15代替第八开关管T17的作用，此时，回路：节点1-节点5-节点8-节点7-节点4-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点7-节点8-节点2-节点1；当第七开关管T62断路时，连接B、C两相，使第九开关管T82代替第七开关管T62的作用，此时，回路：节点1-节点3-节点6-节点5-节点8-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点5-节点6-节点2-节点1。
其中，第三开关管T72的作用为：当第四开关管T13断路时，连接C、A两相，使第八开关管T17代替第四开关管T13的作用，此时，回路：节点1-节点7-节点4-节点3-节点6-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点3-节点4-节点2-节点1；当第九开关管T82断路时，连接C、A两相，使第五开关管T42代替第九开关管T82的作用，此时，回路：节点1-节点5-节点8-节点7-节点4-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点7-节点8-节点2-节点1。
一种四相开关磁阻电机容错功率变换器，其特征在于：
该容错功率变换器由直流电压源U12，A、B、C、D四相桥臂和四相桥臂间的第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72、第十二开关管T96构成；A相桥臂由第四开关管T13、第五开关管T42和第一续流二极管D23、第二续流二极管D41构成；B相桥臂由第六开关管T15、第七开关管T62和第三续流二极管D25、第四续流二极管D61构成；C相桥臂由第八开关管T17、第九开关管T82和续流二极管第五续流二极管D27、第六续流二极管D81构成；D相桥臂由第十开关管T19、第十一开关管T102和续流二极管第七续流二极管D29、第八续流二极管D101构成；第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82、第十开关管T19、第十一开关管T102内分别集成有第一反并联二极管D31、第二反并联二极管D24、第三反并联二极管D51、第四反并联二极管D26、第五反并联二极管D71、第六反并联二极管D28、第七反并联二极管D91、第八反并联二极管D210，其中，第一反并联二极管D31反并联在第四开关管T13两端，第二反并联二极管D24反并联在第五开关管T42两端，第三反并联二极管D51反并联在第六开关管T15两端，第四反并联二极管D26反并联在第七开关管T62两端，第五反并联二极管D71反并联在第八开关管T17两端，第六反并联二极管D28反并联在第九开关管T82两端，第七反并联二极管D91反并联在第十开关管T19两端，第八反并联二极管D210反并联在第十一开关管T102两端；第四开关管T13、第六开关管T15、第八开关管T17、第十开关管T19的集电极与直流电压源U12的正极相连，构成节点1；第五开关管T42、第七开关管T62、第九开关管T82、第十一开关管T102的发射极与直流电压源U12的负极相连，构成节点2；第四开关管T13的发射极与第一续流二极管D23的阴极相连，构成节点3；第六开关管T15的发射极与第三续流二极管D25的阴极相连，构成节点5；第八开关管T17的发射极与第五续流二极管D27的阴极相连，构成节点7；第十开关管T19的发射极与第七续流二极管D29的阴极相连，构成节点9；第五开关管T42的集电极与第二续流二极管D41的阳极相连，构成节点4；第七开关管T62的集电极与第四续流二极管D61的阳极相连，构成节点6；第九开关管T82的集电极与第六续流二极管D81的阳极相连，构成节点8；第十一开关管T102的集电极与第八续流二极管D101的阳极相连，构成节点10；第二续流二极管D41、第四续流二极管D61、第六续流二极管D81、第八续流二极管D101的阴极与节点1相连；第一续流二极管D23、第三续流二极管D25、第五续流二极管D27、第七续流二极管D29的阳极与节点2相连；第一开关管T36的集电极与节点3相连，第一开关管T36的发射极与节点8相连；第二开关管T58的集电极与节点5相连，第二开关管T58的发射极与节点10相连；第三开关管T72的集电极与节点7相连，第三开关管T72的发射极与节点4相连；第十二开关管T96的集电极与节点9相连，第十二开关管T96的发射极与节点6相连；节点3和节点4为A相输出节点；节点5和节点6为B相输出节点；节点7和节点8为C相输出节点；节点9和节点10为D相输出节点。
其中，节点3和节点4之间接绕组L34，节点5和节点6之间接绕组L56，节点7和节点8之间接绕组L78，节点9和节点10之间接绕组L910。
其中，第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82、第十开关管T19、第十一开关管T102采用门极关断晶闸管、双极型晶体管、功率MOS场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管其中之一；第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72、第十二开关管T96采用不带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管。(IGBT)。
其中，第一开关管T32的作用为：当第八开关管T17断路时，连接A、C两相，使第四开关管T13代替第八开关管T17的作用，此时，回路：节点1-节点3-节点8-节点7-节点4-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点7-节点8-节点2-节点1；当第五开关管T42断路时，连接A、C两相，使第九开关管T82代替第五开关管T42的作用，此时，回路：节点1-节点7-节点4-节点3-节点8-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点3-节点4-节点2-节点1。
其中，第二开关管T58的作用为：当第十开关管T19断路时，连接B、D两相，使第六开关管T15代替第十开关管T19的作用，此时，回路：节点1-节点5-节点10-节点9-节点6-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点9-节点10-节点2-节点1；当第七开关管T62断路时，连接B、D两相，使第十一开关管T102代替第七开关管T62的作用，此时，回路：节点1-节点9-节点6-节点5-节点10-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点5-节点6-节点2-节点1。
其中，第三开关管T72的作用为：当第四开关管T13断路时，连接C、A两相，使第八开关管T17代替第四开关管T13的作用，此时，回路：节点1-节点7-节点4-节点3-节点8-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点3-节点4-节点2-节点1；当第九开关管T82断路时，连接C、A两相，使第五开关管T42代替第九开关管T82的作用，此时，回路：节点1-节点3-节点8-节点7-节点4-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点7-节点8-节点2-节点1。
其中，第十二开关管T96的作用为：当第六开关管T15断路时，连接D、B两相，使第十开关管T19代替第六开关管T15的作用，此时，回路：节点1-节点9-节点6-节点5-节点10-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点5-节点6-节点2-节点1；当第十一开关管T102断路时，连接D、B两相，使第七开关管T62代替第十一开关管T102的作用，此时，回路：节点1-节点5-节点10-节点9-节点6-节点2-节点1，替代了回路：节点1-节点9-节点10-节点2-节点1。
在每相只增加一个开关管的条件下，以不对称半桥功率变换器为基础结构，穷举所有可能构造的容错功率变换器，通过对比其容错性能可以验证本发明提出的容错功率变换器具有最优容错性能。
附图说明
图1为三相开关磁阻电机容错功率变换器。
图2为三相开关磁阻电机容错功率变换器的B相开关管断路故障时的仿真结果。
图3为三相开关磁阻电机容错功率变换器的A相下桥臂开关管和B相开关管断路故障时的仿真结果。
图4为为三相开关磁阻电机容错功率变换器的B相开关管断路故障时的实验结果。
图5为三相开关磁阻电机容错功率变换器的A相下桥臂开关管和B相开关管断路故障时的实验结果。
图6为四相开关磁阻电机容错功率变换器。
具体实施方式
实施例1。
如图1所示。三相开关磁阻电机容错功率变换器由直流电压源U12，A、B、C三相桥臂和三相桥臂间的第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72构成；A相桥臂由第四开关管T13、第五开关管T42和第一续流二极管D23、第二续流二极管D41构成；B相桥臂由第六开关管T15、第七开关管T62和第三续流二极管D25、第四续流二极管D61构成；C相桥臂由第八开关管T17、第九开关管T82和第五续流二极管D27、第六续流二极管D81构成；第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82内分别集成有第一反并联二极管D31、第二反并联二极管D24、第三反并联二极管D51、第四反并联二极管D26、第五反并联二极管D71、第六反并联二极管D28，其中，第一反并联二极管D31反并联在第四开关管T13两端，第二反并联二极管D24反并联在第五开关管T42两端，第三反并联二极管D51反并联在第六开关管T15两端，第四反并联二极管D26反并联在第七开关管T62两端，第五反并联二极管D71反并联在第八开关管T17两端，第六反并联二极管D28反并联在第九开关管T82两端；第四开关管T13、第六开关管T15、第八开关管T17的集电极与直流电压源U12的正极相连，构成节点1；第五开关管T42、第七开关管T62、第九开关管T82的发射极与直流电压源U12的负极相连，构成节点2；第四开关管T13的发射极与第一续流二极管D23的阴极相连，构成节点3；第六开关管T15的发射极与第三续流二极管D25的阴极相连，构成节点5；第八开关管T17的发射极与第五续流二极管D27的阴极相连，构成节点7；第五开关管T42的集电极与第二续流二极管D41的阳极相连，构成节点4；第七开关管T62的集电极与第四续流二极管D61的阳极相连，构成节点6；第九开关管T82的集电极与第六续流二极管D81的阳极相连，构成节点8；第二续流二极管D41、第四续流二极管D61、第六续流二极管D81的阴极与节点1相连；第一续流二极管D23、第三续流二极管D25、第五续流二极管D27的阳极与节点2相连；第一开关管T36的集电极与节点3相连，第一开关管T36的发射极与节点6相连；第二开关管T58的集电极与节点5相连，第二开关管T58的发射极与节点8相连；第三开关管T72的集电极与节点7相连，第三开关管T72的发射极与节点4相连；节点3和节点4为A相输出节点；节点5和节点6为B相输出节点；节点7和节点8为C相输出节点。
第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82采用门极关断晶闸管(GTO)、双极型晶体管(BJT)、功率MOS场效应晶体管(powerMOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)其中之一。第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72采用不带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
节点3和节点4之间接绕组L34，节点5和节点6之间接绕组L56，节点7和节点8之间接绕组L78。
设定电机负载为0.2N·m。通过图2-5的仿真和实验结果可知，当故障发生时，转矩脉动和电流幅值会明显增加，进入容错运行后，转矩脉动和电流幅值逐渐恢复正常。对比正常运行和容错运行时的转矩波形和电流波形可知，该容错功率变换器具有良好的容错性能。
实施例2。
如图6所示。四相开关磁阻电机容错功率变换器由直流电压源U12，A、B、C、D四相桥臂和四相桥臂间的第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72、第十二开关管T96构成；A相桥臂由第四开关管T13、第五开关管T42和第一续流二极管D23、第二续流二极管D41构成；B相桥臂由第六开关管T15、第七开关管T62和第三续流二极管D25、第四续流二极管D61构成；C相桥臂由第八开关管T17、第九开关管T82和续流二极管第五续流二极管D27、第六续流二极管D81构成；D相桥臂由第十开关管T19、第十一开关管T102和续流二极管第七续流二极管D29、第八续流二极管D101构成；第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82、第十开关管T19、第十一开关管T102内分别集成有第一反并联二极管D31、第二反并联二极管D24、第三反并联二极管D51、第四反并联二极管D26、第五反并联二极管D71、第六反并联二极管D28、第七反并联二极管D91、第八反并联二极管D210，其中，第一反并联二极管D31反并联在第四开关管T13两端，第二反并联二极管D24反并联在第五开关管T42两端，第三反并联二极管D51反并联在第六开关管T15两端，第四反并联二极管D26反并联在第七开关管T62两端，第五反并联二极管D71反并联在第八开关管T17两端，第六反并联二极管D28反并联在第九开关管T82两端，第七反并联二极管D91反并联在第十开关管T19两端，第八反并联二极管D210反并联在第十一开关管T102两端；第四开关管T13、第六开关管T15、第八开关管T17、第十开关管T19的集电极与直流电压源U12的正极相连，构成节点1；第五开关管T42、第七开关管T62、第九开关管T82、第十一开关管T102的发射极与直流电压源U12的负极相连，构成节点2；第四开关管T13的发射极与第一续流二极管D23的阴极相连，构成节点3；第六开关管T15的发射极与第三续流二极管D25的阴极相连，构成节点5；第八开关管T17的发射极与第五续流二极管D27的阴极相连，构成节点7；第十开关管T19的发射极与第七续流二极管D29的阴极相连，构成节点9；第五开关管T42的集电极与第二续流二极管D41的阳极相连，构成节点4；第七开关管T62的集电极与第四续流二极管D61的阳极相连，构成节点6；第九开关管T82的集电极与第六续流二极管D81的阳极相连，构成节点8；第十一开关管T102的集电极与第八续流二极管D101的阳极相连，构成节点10；第二续流二极管D41、第四续流二极管D61、第六续流二极管D81、第八续流二极管D101的阴极与节点1相连；第一续流二极管D23、第三续流二极管D25、第五续流二极管D27、第七续流二极管D29的阳极与节点2相连；第一开关管T36的集电极与节点3相连，第一开关管T36的发射极与节点8相连；第二开关管T58的集电极与节点5相连，第二开关管T58的发射极与节点10相连；第三开关管T72的集电极与节点7相连，第三开关管T72的发射极与节点4相连；第十二开关管T96的集电极与节点9相连，第十二开关管T96的发射极与节点6相连；节点3和节点4为A相输出节点；节点5和节点6为B相输出节点；节点7和节点8为C相输出节点；节点9和节点10为D相输出节点。
第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82、第十开关管T19、第十一开关管T102采用门极关断晶闸管、双极型晶体管、功率MOS场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管其中之一；第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72、第十二开关管T96采用不带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
节点3和节点4之间接绕组L34，节点5和节点6之间接绕组L56，节点7和节点8之间接绕组L78。节点9和节点10之间接绕组L910。
本发明提出的开关管磁阻电机容错功率变换器每相仅增加一个开关，开关管/相数较目前大多数同类型容错功率变换器小，因此具有成本低的优势。同时，本发明提出的开关管磁阻电机容错功率变换器具有良好的容错性能，在至多两相发生断路故障时，能够保证性能较正常运行时基本不变。

Claims (13)

1.一种三相开关磁阻电机容错功率变换器，其特征在于：该容错功率变换器由直流电压源U12，A、B、C三相桥臂和三相桥臂间的第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72构成；A相桥臂由第四开关管T13、第五开关管T42和第一续流二极管D23、第二续流二极管D41构成；B相桥臂由第六开关管T15、第七开关管T62和第三续流二极管D25、第四续流二极管D61构成；C相桥臂由第八开关管T17、第九开关管T82和第五续流二极管D27、第六续流二极管D81构成；第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82内分别集成有第一反并联二极管D31、第二反并联二极管D24、第三反并联二极管D51、第四反并联二极管D26、第五反并联二极管D71、第六反并联二极管D28，其中，第一反并联二极管D31反并联在第四开关管T13两端，第二反并联二极管D24反并联在第五开关管T42两端，第三反并联二极管D51反并联在第六开关管T15两端，第四反并联二极管D26反并联在第七开关管T62两端，第五反并联二极管D71反并联在第八开关管T17两端，第六反并联二极管D28反并联在第九开关管T82两端；第四开关管T13、第六开关管T15、第八开关管T17的集电极与直流电压源U12的正极相连，构成节点1；第五开关管T42、第七开关管T62、第九开关管T82的发射极与直流电压源U12的负极相连，构成节点2；第四开关管T13的发射极与第一续流二极管D23的阴极相连，构成节点3；第六开关管T15的发射极与第三续流二极管D25的阴极相连，构成节点5；第八开关管T17的发射极与第五续流二极管D27的阴极相连，构成节点7；第五开关管T42的集电极与第二续流二极管D41的阳极相连，构成节点4；第七开关管T62的集电极与第四续流二极管D61的阳极相连，构成节点6；第九开关管T82的集电极与第六续流二极管D81的阳极相连，构成节点8；第二续流二极管D41、第四续流二极管D61、第六续流二极管D81的阴极与节点1相连；第一续流二极管D23、第三续流二极管D25、第五续流二极管D27的阳极与节点2相连；第一开关管T36的集电极与节点3相连，第一开关管T36的发射极与节点6相连；第二开关管T58的集电极与节点5相连，第二开关管T58的发射极与节点8相连；第三开关管T72的集电极与节点7相连，第三开关管T72的发射极与节点4相连；节点3和节点4为A相输出节点；节点5和节点6为B相输出节点；节点7和节点8为C相输出节点。
2.根据权利要求1所述的三相开关磁阻电机容错功率变换器，其中，节点3和节点4之间接绕组L34，节点5和节点6之间接绕组L56，节点7和节点8之间接绕组L78。
3.根据权利要求1所述的三相开关磁阻电机容错功率变换器，其中，第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82采用门极关断晶闸管、双极型晶体管、功率MOS场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管其中之一；第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72采用不带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管。
4.根据权利要求1所述的三相开关磁阻电机容错功率变换器，其中，第一开关管T36的作用为：当第六开关管T15断路时，连接A、B两相，使第四开关管T13代替第六开关管T15的作用；当第五开关管T42断路时，连接A、B两相，使第七开关管T62代替第五开关管T42的作用。
5.根据权利要求1所述的三相开关磁阻电机容错功率变换器，其中，第二开关管T58的作用为：当第八开关管T17断路时，连接B、C两相，使第六开关管T15代替第八开关管T17的作用；当第七开关管T62断路时，连接B、C两相，使第九开关管T82代替第七开关管T62的作用。
6.根据权利要求1所述的三相开关磁阻电机容错功率变换器，其中，第三开关管T72的作用为：当第四开关管T13断路时，连接C、A两相，使第八开关管T17代替第四开关管T13的作用；当第九开关管T82断路时，连接C、A两相，使第五开关管T42代替第九开关管T82的作用。
7.一种四相开关磁阻电机容错功率变换器，其特征在于：该容错功率变换器由直流电压源U12，A、B、C、D四相桥臂和四相桥臂间的第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72、第十二开关管T96构成；A相桥臂由第四开关管T13、第五开关管T42和第一续流二极管D23、第二续流二极管D41构成；B相桥臂由第六开关管T15、第七开关管T62和第三续流二极管D25、第四续流二极管D61构成；C相桥臂由第八开关管T17、第九开关管T82和续流二极管第五续流二极管D27、第六续流二极管D81构成；D相桥臂由第十开关管T19、第十一开关管T102和续流二极管第七续流二极管D29、第八续流二极管D101构成；第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82、第十开关管T19、第十一开关管T102内分别集成有第一反并联二极管D31、第二反并联二极管D24、第三反并联二极管D51、第四反并联二极管D26、第五反并联二极管D71、第六反并联二极管D28、第七反并联二极管D91、第八反并联二极管D210，其中，第一反并联二极管D31反并联在第四开关管T13两端，第二反并联二极管D24反并联在第五开关管T42两端，第三反并联二极管D51反并联在第六开关管T15两端，第四反并联二极管D26反并联在第七开关管T62两端，第五反并联二极管D71反并联在第八开关管T17两端，第六反并联二极管D28反并联在第九开关管T82两端，第七反并联二极管D91反并联在第十开关管T19两端，第八反并联二极管D210反并联在第十一开关管T102两端；第四开关管T13、第六开关管T15、第八开关管T17、第十开关管T19的集电极与直流电压源U12的正极相连，构成节点1；第五开关管T42、第七开关管T62、第九开关管T82、第十一开关管T102的发射极与直流电压源U12的负极相连，构成节点2；第四开关管T13的发射极与第一续流二极管D23的阴极相连，构成节点3；第六开关管T15的发射极与第三续流二极管D25的阴极相连，构成节点5；第八开关管T17的发射极与第五续流二极管D27的阴极相连，构成节点7；第十开关管T19的发射极与第七续流二极管D29的阴极相连，构成节点9；第五开关管T42的集电极与第二续流二极管D41的阳极相连，构成节点4；第七开关管T62的集电极与第四续流二极管D61的阳极相连，构成节点6；第九开关管T82的集电极与第六续流二极管D81的阳极相连，构成节点8；第十一开关管T102的集电极与第八续流二极管D101的阳极相连，构成节点10；第二续流二极管D41、第四续流二极管D61、第六续流二极管D81、第八续流二极管D101的阴极与节点1相连；第一续流二极管D23、第三续流二极管D25、第五续流二极管D27、第七续流二极管D29的阳极与节点2相连；第一开关管T36的集电极与节点3相连，第一开关管T36的发射极与节点8相连；第二开关管T58的集电极与节点5相连，第二开关管T58的发射极与节点10相连；第三开关管T72的集电极与节点7相连，第三开关管T72的发射极与节点4相连；第十二开关管T96的集电极与节点9相连，第十二开关管T96的发射极与节点6相连；节点3和节点4为A相输出节点；节点5和节点6为B相输出节点；节点7和节点8为C相输出节点；节点9和节点10为D相输出节点。
8.根据权利要求7所述的四相开关磁阻电机容错功率变换器，其中，节点3和节点4之间接绕组L34，节点5和节点6之间接绕组L56，节点7和节点8之间接绕组L78，节点9和节点10之间接绕组L910。
9.根据权利要求7所述的四相开关磁阻电机容错功率变换器，其中，第四开关管T13、第五开关管T42、第六开关管T15、第七开关管T62、第八开关管T17、第九开关管T82、第十开关管T19、第十一开关管T102采用门极关断晶闸管、双极型晶体管、功率MOS场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管其中之一；第一开关管T36、第二开关管T58、第三开关管T72、第十二开关管T96采用不带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管。
10.根据权利要求7所述的四相开关磁阻电机容错功率变换器，其中，第一开关管T36的作用为：当第八开关管T17断路时，连接A、C两相，使第四开关管T13代替第八开关管T17的作用；当第五开关管T42断路时，连接A、C两相，使第九开关管T82代替第五开关管T42的作用。
11.根据权利要求7所述的四相开关磁阻电机容错功率变换器，其中，第二开关管T58的作用为：当第十开关管T19断路时，连接B、D两相，使第六开关管T15代替第十开关管T19的作用；当第七开关管T62断路时，连接B、D两相，使第十一开关管T102代替第七开关管T62的作用。
12.根据权利要求7所述的四相开关磁阻电机容错功率变换器，其中，第三开关管T72的作用为：当第四开关管T13断路时，连接C、A两相，使第八开关管T17代替第四开关管T13的作用；当第九开关管T82断路时，连接C、A两相，使第五开关管T42代替第九开关管T82的作用。
13.根据权利要求7所述的四相开关磁阻电机容错功率变换器，其中，第十二开关管T96的作用为：当第六开关管T15断路时，连接D、B两相，使第十开关管T19代替第六开关管T15的作用；当第十一开关管T102断路时，连接D、B两相，使第七开关管T62代替第十一开关管T102的作用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113472263B (zh) * 2021-07-12 2023-01-17 中国矿业大学 一种开关磁阻电机发电容错功率变换器及容错方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101145747A (zh) * 2007-10-19 2008-03-19 河北工业大学 含智能功率模块的开关磁阻电机功率电路装置及实现方法
CN101478229A (zh) * 2008-09-28 2009-07-08 南京航空航天大学 一种用于开关磁阻电机的容错功率变换器
CN101582671A (zh) * 2009-06-23 2009-11-18 南京航空航天大学 一种开关磁阻起动/发电机功率变换器
CN101777863A (zh) * 2009-01-14 2010-07-14 北京中纺锐力机电有限公司 开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁方法
CN105870969A (zh) * 2016-05-19 2016-08-17 山东大学 一种可进行架构重组的并联逆变器系统及其控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103941142B (zh) * 2014-05-07 2016-05-18 中国矿业大学 一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断相电流积分方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101145747A (zh) * 2007-10-19 2008-03-19 河北工业大学 含智能功率模块的开关磁阻电机功率电路装置及实现方法
CN101478229A (zh) * 2008-09-28 2009-07-08 南京航空航天大学 一种用于开关磁阻电机的容错功率变换器
CN101777863A (zh) * 2009-01-14 2010-07-14 北京中纺锐力机电有限公司 开关磁阻电机的双管串联变换器脉冲封锁方法
CN101582671A (zh) * 2009-06-23 2009-11-18 南京航空航天大学 一种开关磁阻起动/发电机功率变换器
CN105870969A (zh) * 2016-05-19 2016-08-17 山东大学 一种可进行架构重组的并联逆变器系统及其控制方法

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