CN117200643A - 一种多模态柔性切换的电机驱动器及其切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多模态柔性切换的电机驱动器及其切换方法，包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂以及第一双向晶闸管、第二双向晶闸管。通过控制切换电路中两个双向晶闸管的导通与关断，可以实现电机驱动器拓扑在三相串联绕组拓扑、单相反接的三相半桥拓扑、单相反接的三相四桥臂拓扑等三种模态之间切换，使得电机驱动器可以根据不同的电机运行工况需求，采用不同的拓扑结构，从而提升电机驱动器的恒转矩调速范围、控制自由度和容错能力；本发明所提出的拓扑结构切换方法，在拓扑结构切换时无暂态过渡过程，能提升电机在全速范围内的驱动性能，而且所用双向晶闸管少，硬件成本低，可靠性高。

Description

一种多模态柔性切换的电机驱动器及其切换方法

技术领域

本发明涉及交流电机与驱动控制技术领域，尤其是一种多模态柔性切换的电机驱动器及其切换方法。

背景技术

电机驱动系统是电动汽车、无人机、工业机器人等应用的关键核心，电力电子变换器的拓扑结构直接关系着电机驱动系统的性能。目前应用较多的交流电机驱动拓扑主要有常规三相逆变器接Y型电机的三相半桥拓扑、双逆变器开绕组电机拓扑^[1-2]、三相四桥臂拓扑^[3]。三相半桥拓扑，单逆变器连接Y型电机负载，包含了三个桥臂，它的拓扑结构简单，但无容错运行能力；双逆变器开绕组电机拓扑，将Y型连接电机定子绕组的中性点打开，绕组两端分别由两个逆变器供电，逆变器利用率高、可输出多电平，而且拓扑结构具有冗余性，具备容错运行能力，但是开关数量多、成本较高、控制复杂；三相四桥臂拓扑为电机提供了零序电流通路，可以实现电机的断线容错，但其他性能没有改进。近年来，一种三相串联绕组拓扑结构^[4]被提出，该结构将电机三相定子绕组中性点打开，并将三相绕组串联，并四桥臂变换器驱动该电机，三相串联绕组拓扑结构直流母线电压利用率高、恒转矩调速范围宽、开关器件需求量更少，但该拓扑导致部分桥臂电流应力增加，功率损耗变大，限制了电机在低速时的转矩输出能力，难以同时保证转矩输出能力和转速输出范围，不能最大化的利用电机的工作区间。

可见，目前应用较多的几种电机驱动器拓扑结构均存在自身难以克服的性能缺陷。为了克服以上缺陷，文献[5]提出一种三相半桥-串联绕组拓扑结构切换的逆变器及其切换方法，在三相串联绕组拓扑结构基础上增加四个双向晶闸管，使得低速时逆变器变换为三相半桥拓扑结构、电机定子绕组为星型接线方式，高速时逆变器变换为三相串联绕组拓扑结构、电机定子绕组为串联绕组接线方式，从而保证电机在全速范围内转矩输出能力和转速输出范围，但是该拓扑使用双向晶闸管器件较多，切换时存在暂态过程，必然影响电机驱动性能。文献[6]提出一种多模态柔性切换的电机驱动器及拓扑切换控制方法，在不影响电机工作的情况下，实现多种拓扑的切换，保证低速时的转矩输出能力和高速时的转速输出能力，实现电机工作区间的最大化，并提升电机驱动系统的控制自由度和容错能力，但是该拓扑使用双向晶闸管器件较多，损耗增加。

为弥补三相半桥拓扑、双逆变器开绕组电机拓扑、三相四桥臂拓扑、三相串联绕组拓扑等电机驱动方法的不足，现有基于四桥臂变换器的拓扑结构切换方法，虽然可以保证电机在全速范围内转矩输出能力和转速输出范围，但是拓扑使用了较多双向晶闸管器件，切换过程存在暂态过渡过程，必然影响电机驱动性能。

参考文献

[1]Takahashi I，Ohmori Y．High—performance direct torque control of aninduction motor[J]．Industry Applications，IEEE Transactions on，1989，25（2）：257-264．

[2]Stemmler H，Guggenbach P．Configurations of high-power voltagesource inverter drives：PowerElectronics and Applications，1993．，Fifth EuropeanConference on，Brighton，1993[C]．

[3]Ca ricci，F.Cres cimb in i，T.A.Lipo.Converter Topology with Load-Neutral Modulation for Trapezoidal-EMF PM Motor Drives[J].IEEE Trans.on PowerElectronics，1994，9(2) ：232-239.

[4]蒋栋，李安，曲荣海.一种开绕组电机驱动器拓扑及其调制方法[P].中国专利：CN108258976A,2018.07.06

[5]三相半桥-串联绕组拓扑结构切换的逆变器及其切换方法[P]，CN，发明授权，CN201910866276.0，2021.

[6]蒋栋,李安,刘自程等. 一种多模态柔性切换的电机驱动器及拓扑切换控制方法[P]. 湖北省：CN112532144B,2021-12-17。

发明内容

本发明提出一种多模态柔性切换的电机驱动器及其切换方法，能保证电机驱动器拓扑可以根据运行需要切换为三相半桥拓扑、三相四桥臂拓扑、三相串联绕组拓扑等三种模态，切换所用双向晶闸管少，切换时无暂态过渡过程，能提升电机在全速范围内的驱动性能。

本发明采用以下技术方案。

一种多模态柔性切换的电机驱动器，所述电机驱动器拓扑包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2；每个桥臂均包括上桥臂功率开关器件和下桥臂功率开关器件；每个桥臂的上桥臂功率开关器件的上节点连接直流母线电压，下桥臂功率开关器件的下节点连接电源地，上桥臂功率开关器件的下节点与下桥臂功率开关器件的上节点连接，作为桥臂的输出节点；

电机驱动器拓扑中，A相绕组的左节点连接第一桥臂的输出节点，A相绕组的右节点连接第二桥臂的输出节点，

B相绕组的左节点连接第二桥臂的输出节点，B相绕组的右节点连接第三桥臂的输出节点，

C相绕组的左节点连接第一双向晶闸管S1的右节点和第二双向晶闸管S2的右节点，C相绕组的右节点连接第四桥臂的输出节点；

第一双向晶闸管S1的左节点连接第三桥臂的输出节点，第二双向晶闸管S2的左节点连接第二桥臂的输出节点；

所述电机驱动器拓扑的电机定子绕组极性和相序可变，第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2用于切换电机驱动器的拓扑结构；

电机驱动器的拓扑结构包括单相反接的三相半桥拓扑、单相反接的三相四桥臂拓扑切换、三相串联绕组拓扑。

所述电机驱动器拓扑中，第一桥臂包含上桥臂功率开关器件T1和下桥臂功率开关器件T2，第二桥臂包含上桥臂功率开关器件T3和下桥臂功率开关器件T4，第三桥臂包含上桥臂功率开关器件T5和下桥臂功率开关器件T6，第四桥臂包含上桥臂功率开关器件T7和下桥臂功率开关器件T8；

所述电机驱动器中，功率开关器件为全控型功率开关器件，包括MOSFET或IGBT；电机驱动器中第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2的可替代器件包括具有灭弧能力的开关电器，或是整流电路与IGBT构成的具备导通和关断电流能力的开关。

一种多模态柔性切换的电机驱动器拓扑的切换方法，用于以上所述的电机驱动器，所述切换方法包括：

方法A1、第一双向晶闸管S1关断和第二双向晶闸管S2导通、第二桥臂的功率开关器件关断，由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成单相反接的三相半桥拓扑结构，电机绕组星型联结；电机驱动器切换为电机相电压低电压模式，用于电机低速工况运行；

方法A2、第一双向晶闸管S1导通和第二双向晶闸管S2关断，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成三相串联绕组拓扑结构，电机绕组串联联结；电机驱动器切换为电机相电压高电压模式，用于电机在高速工况运行；

方法A3、第一双向晶闸管S1关断和第二双向晶闸管S2导通，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成单相反接的三相四桥臂拓扑结构，电机绕组星型联结，电机驱动器提供零序电流通路用于电机容错运行。

所述单相反接的三相半桥拓扑、单相反接的三相四桥臂拓扑切换、三相串联绕组拓扑之间平滑切换的切换方法包括；

方法B1、单相反接的三相半桥拓扑向单相反接的三相四桥臂拓扑切换的控制方法，具体为：保持第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2的驱动信号不变，将原来由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为单相反接的三相四桥臂拓扑；

方法B2、单相反接的三相四桥臂拓扑向单相反接的三相半桥拓扑切换的控制方法，具体为：保持第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2的驱动信号不变，将原来由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为单相反接的三相半桥拓扑；

方法B3、单相反接的三相半桥拓扑向三相串联绕组拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第二双向晶闸管S2的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第二双向晶闸管S2，驱动第一双向晶闸管S1导通，同时将原来由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为三相串联绕组拓扑；

方法B4、三相串联绕组拓扑向单相反接的三相半桥拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第一双向晶闸管S1的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第一双向晶闸管S1，驱动第二双向晶闸管S2导通，同时将原来由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为三相半桥拓扑；

方法B5、单相反接的三相四桥臂拓扑向三相串联绕组拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第二双向晶闸管S2的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第二双向晶闸管S2，驱动第一双向晶闸管S1导通，拓扑结构切换为三相串联绕组拓扑；

方法B6、三相串联绕组拓扑向单相反接的三相四桥臂拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第一双向晶闸管S1的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第一双向晶闸管S1，驱动第二双向晶闸管S2导通，拓扑结构切换为三相串联绕组拓扑。

所述方法B1、方法B2、方法B3、方法B4、方法B5、方法B6为无暂态过渡过程的柔性切换方法，其对电机驱动系统输出动态性能的影响可忽略。

所述方法A1中电机驱动器切换为单相反接的三相半桥拓扑结构，用于电机低速工况运行；在相同的直流母线电压下，三相半桥拓扑所提供的电机定子绕组相电流是三相串联绕组拓扑的1/√3，以降低电机驱动器在低速运行时运行损耗；

所述方法A2中电机驱动器切换为三相串联绕组拓扑结构，用于电机在高速工况运行，在相同的直流母线电压下，三相串联绕组拓扑所提供的电机定子绕组相电压最大值是三相半桥拓扑的√3倍，恒转矩调速范围对应扩大√3倍；

所述方法A3中电机驱动器切换为单相反接的三相四桥臂拓扑，在桥臂或相绕组故障开路时，切换为单相反接的三相四桥臂拓扑，以提升电机驱动系统的容错运行能力。

本发明的以上技术方案，与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明所提出的多模态柔性切换的电机驱动器可以切换三种拓扑结构，根据不同的运行工况进行拓扑结构切换，从而使得该驱动器工作于不同的拓扑结构，从而发挥不同拓扑的优势。在低速运行时，切换为单相反接的三相半桥拓扑结构，在相同的直流母线电压下，三相半桥拓扑所能提供的电机定子绕组相电流是三相串联绕组拓扑的1/√3，降低电机驱动器在低速运行时运行损耗；在高速运行时，切换为三相串联绕组拓扑，在相同的直流母线电压下，三相串联绕组拓扑所能提供的电机定子绕组相电压最大值是三相半桥拓扑的√3倍，恒转矩调速范围对应扩大√3倍；在桥臂或相绕组故障开路时，切换为单相反接的三相四桥臂拓扑，提升容错运行能力。

2、本发明所提出的多模态柔性切换的电机驱动器在三相串联绕组拓扑基础上只增加了两个双向晶闸管及其驱动电路作为切换电路，即可显著提升电机驱动系统的电压电流控制自由度、恒转矩调速范围和故障后容错运行能力，同时可以显著降低控制器的成本体积， 降低了运行时的功率损耗，提高系统运行可靠性。

3、拓扑结构切换时只需变换两个双向晶闸管并适当调整四桥臂变换器调制方式，切换过程无中间过渡电路或中间过渡状态，切换时间接近于零，实现无间隙切换，切换过程不对电机的转速转矩造成影响。如：单向反接的三相四桥臂拓扑的直流电压利用率与三相半桥拓扑的切换过程只需改变第二个桥臂的驱动状态，切换过程始终可以平滑过渡，不会出现电压畸变和转矩波动的情况；而与三相串联绕组拓扑的拓扑结构切换时，每次只改变C相绕组的左节点连接方式，可在任意时刻撤除双向晶闸管的驱动信号，并等待C相电流自然过零进行切换，无暂态过渡过程，切换过程不对电机的转速转矩造成影响。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明的多模态无缝切换的电机驱动器的拓扑示意图；

附图2是本发明电机驱动器的的三相串联绕组拓扑示意图；

附图3是本发明电机驱动器的的单相反接的三相半桥拓扑示意图；

附图4是本发明电机驱动器的的单相反接的三相四桥臂拓扑示意图；、

以上图中的灰度元件表示该元件当前处于未启用状态。

具体实施方式

如图所示，一种多模态柔性切换的电机驱动器，所述电机驱动器拓扑包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2；每个桥臂均包括上桥臂功率开关器件和下桥臂功率开关器件；每个桥臂的上桥臂功率开关器件的上节点连接直流母线电压，下桥臂功率开关器件的下节点连接电源地，上桥臂功率开关器件的下节点与下桥臂功率开关器件的上节点连接，作为桥臂的输出节点；

电机驱动器拓扑中，A相绕组的左节点连接第一桥臂的输出节点，A相绕组的右节点连接第二桥臂的输出节点，

B相绕组的左节点连接第二桥臂的输出节点，B相绕组的右节点连接第三桥臂的输出节点，

C相绕组的左节点连接第一双向晶闸管S1的右节点和第二双向晶闸管S2的右节点，C相绕组的右节点连接第四桥臂的输出节点；

第一双向晶闸管S1的左节点连接第三桥臂的输出节点，第二双向晶闸管S2的左节点连接第二桥臂的输出节点；

所述电机驱动器拓扑的电机定子绕组极性和相序可变，第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2用于切换电机驱动器的拓扑结构；

电机驱动器的拓扑结构包括单相反接的三相半桥拓扑、单相反接的三相四桥臂拓扑切换、三相串联绕组拓扑。

所述电机驱动器拓扑中，第一桥臂包含上桥臂功率开关器件T1和下桥臂功率开关器件T2，第二桥臂包含上桥臂功率开关器件T3和下桥臂功率开关器件T4，第三桥臂包含上桥臂功率开关器件T5和下桥臂功率开关器件T6，第四桥臂包含上桥臂功率开关器件T7和下桥臂功率开关器件T8；

所述电机驱动器中，功率开关器件为全控型功率开关器件，包括MOSFET或IGBT；电机驱动器中第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2的可替代器件包括具有灭弧能力的开关电器，或是整流电路与IGBT构成的具备导通和关断电流能力的开关。

一种多模态柔性切换的电机驱动器拓扑的切换方法，用于以上所述的电机驱动器，所述切换方法包括：

方法A1、第一双向晶闸管S1关断和第二双向晶闸管S2导通、第二桥臂的功率开关器件关断，由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成单相反接的三相半桥拓扑结构，电机绕组星型联结；电机驱动器切换为电机相电压低电压模式，用于电机低速工况运行；

方法A2、第一双向晶闸管S1导通和第二双向晶闸管S2关断，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成三相串联绕组拓扑结构，电机绕组串联联结；电机驱动器切换为电机相电压高电压模式，用于电机在高速工况运行；

方法A3、第一双向晶闸管S1关断和第二双向晶闸管S2导通，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成单相反接的三相四桥臂拓扑结构，电机绕组星型联结，电机驱动器提供零序电流通路用于电机容错运行。

所述单相反接的三相半桥拓扑、单相反接的三相四桥臂拓扑切换、三相串联绕组拓扑之间平滑切换的切换方法包括；

方法B1、单相反接的三相半桥拓扑向单相反接的三相四桥臂拓扑切换的控制方法，具体为：保持第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2的驱动信号不变，将原来由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为单相反接的三相四桥臂拓扑；

方法B2、单相反接的三相四桥臂拓扑向单相反接的三相半桥拓扑切换的控制方法，具体为：保持第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2的驱动信号不变，将原来由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为单相反接的三相半桥拓扑；

方法B3、单相反接的三相半桥拓扑向三相串联绕组拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第二双向晶闸管S2的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第二双向晶闸管S2，驱动第一双向晶闸管S1导通，同时将原来由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为三相串联绕组拓扑；

方法B4、三相串联绕组拓扑向单相反接的三相半桥拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第一双向晶闸管S1的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第一双向晶闸管S1，驱动第二双向晶闸管S2导通，同时将原来由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为三相半桥拓扑；

方法B5、单相反接的三相四桥臂拓扑向三相串联绕组拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第二双向晶闸管S2的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第二双向晶闸管S2，驱动第一双向晶闸管S1导通，拓扑结构切换为三相串联绕组拓扑；

方法B6、三相串联绕组拓扑向单相反接的三相四桥臂拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第一双向晶闸管S1的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第一双向晶闸管S1，驱动第二双向晶闸管S2导通，拓扑结构切换为三相串联绕组拓扑。

所述方法B1、方法B2、方法B3、方法B4、方法B5、方法B6为无暂态过渡过程的柔性切换方法，其对电机驱动系统输出动态性能的影响可忽略。

所述方法A1中电机驱动器切换为单相反接的三相半桥拓扑结构，用于电机低速工况运行；在相同的直流母线电压下，三相半桥拓扑所提供的电机定子绕组相电流是三相串联绕组拓扑的1/√3，以降低电机驱动器在低速运行时运行损耗；

所述方法A2中电机驱动器切换为三相串联绕组拓扑结构，用于电机在高速工况运行，在相同的直流母线电压下，三相串联绕组拓扑所提供的电机定子绕组相电压最大值是三相半桥拓扑的√3倍，恒转矩调速范围对应扩大√3倍；

所述方法A3中电机驱动器切换为单相反接的三相四桥臂拓扑，在桥臂或相绕组故障开路时，切换为单相反接的三相四桥臂拓扑，以提升电机驱动系统的容错运行能力。

Claims (7)

1.一种多模态柔性切换的电机驱动器，其特征在于：所述电机驱动器拓扑包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2；每个桥臂均包括上桥臂功率开关器件和下桥臂功率开关器件；每个桥臂的上桥臂功率开关器件的上节点连接直流母线电压，下桥臂功率开关器件的下节点连接电源地，上桥臂功率开关器件的下节点与下桥臂功率开关器件的上节点连接，作为桥臂的输出节点；

电机驱动器拓扑中，A相绕组的左节点连接第一桥臂的输出节点，A相绕组的右节点连接第二桥臂的输出节点，

B相绕组的左节点连接第二桥臂的输出节点，B相绕组的右节点连接第三桥臂的输出节点，

C相绕组的左节点连接第一双向晶闸管S1的右节点和第二双向晶闸管S2的右节点，C相绕组的右节点连接第四桥臂的输出节点；

第一双向晶闸管S1的左节点连接第三桥臂的输出节点，第二双向晶闸管S2的左节点连接第二桥臂的输出节点；

所述电机驱动器拓扑的电机定子绕组极性和相序可变，第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2用于切换电机驱动器的拓扑结构；

电机驱动器的拓扑结构包括单相反接的三相半桥拓扑、单相反接的三相四桥臂拓扑切换、三相串联绕组拓扑。

2.根据权利要求1所述的一种多模态柔性切换的电机驱动器，其特征在于：所述电机驱动器拓扑中，第一桥臂包含上桥臂功率开关器件T1和下桥臂功率开关器件T2，第二桥臂包含上桥臂功率开关器件T3和下桥臂功率开关器件T4，第三桥臂包含上桥臂功率开关器件T5和下桥臂功率开关器件T6，第四桥臂包含上桥臂功率开关器件T7和下桥臂功率开关器件T8。

3.根据权利要求1所述的一种多模态柔性切换的电机驱动器，其特征在于：所述电机驱动器中，功率开关器件为全控型功率开关器件，包括MOSFET或IGBT；电机驱动器中第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2的可替代器件包括具有灭弧能力的开关电器，或是整流电路与IGBT构成的具备导通和关断电流能力的开关。

4.一种多模态柔性切换的电机驱动器拓扑的切换方法，用于权利要求2所述的电机驱动器，其特征在于：所述切换方法包括：

方法A1、第一双向晶闸管S1关断和第二双向晶闸管S2导通、第二桥臂的功率开关器件关断，由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成单相反接的三相半桥拓扑结构，电机绕组星型联结；电机驱动器切换为电机相电压低电压模式，用于电机低速工况运行；

方法A2、第一双向晶闸管S1导通和第二双向晶闸管S2关断，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成三相串联绕组拓扑结构，电机绕组串联联结；电机驱动器切换为电机相电压高电压模式，用于电机在高速工况运行；

方法A3、第一双向晶闸管S1关断和第二双向晶闸管S2导通，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成单相反接的三相四桥臂拓扑结构，电机绕组星型联结，电机驱动器提供零序电流通路用于电机容错运行。

5.根据权利要求4所述的一种多模态柔性切换的电机驱动器拓扑的切换方法，其特征在于：所述单相反接的三相半桥拓扑、单相反接的三相四桥臂拓扑切换、三相串联绕组拓扑之间平滑切换的切换方法包括；

方法B1、单相反接的三相半桥拓扑向单相反接的三相四桥臂拓扑切换的控制方法，具体为：保持第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2的驱动信号不变，将原来由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为单相反接的三相四桥臂拓扑；

方法B2、单相反接的三相四桥臂拓扑向单相反接的三相半桥拓扑切换的控制方法，具体为：保持第一双向晶闸管S1、第二双向晶闸管S2的驱动信号不变，将原来由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为单相反接的三相半桥拓扑；

方法B3、单相反接的三相半桥拓扑向三相串联绕组拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第二双向晶闸管S2的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第二双向晶闸管S2，驱动第一双向晶闸管S1导通，同时将原来由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为三相串联绕组拓扑；

方法B4、三相串联绕组拓扑向单相反接的三相半桥拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第一双向晶闸管S1的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第一双向晶闸管S1，驱动第二双向晶闸管S2导通，同时将原来由第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案切换为由第一桥臂、第三桥臂、第四桥臂构成的驱动方案，拓扑结构切换为三相半桥拓扑；

方法B5、单相反接的三相四桥臂拓扑向三相串联绕组拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第二双向晶闸管S2的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第二双向晶闸管S2，驱动第一双向晶闸管S1导通，拓扑结构切换为三相串联绕组拓扑；

方法B6、三相串联绕组拓扑向单相反接的三相四桥臂拓扑切换的控制方法，具体为：撤除第一双向晶闸管S1的驱动信号，等待C相电流自然过零后，关断第一双向晶闸管S1，驱动第二双向晶闸管S2导通，拓扑结构切换为三相串联绕组拓扑。

6.根据权利要求5所述的一种多模态柔性切换的电机驱动器拓扑的切换方法，其特征在于：所述方法B1、方法B2、方法B3、方法B4、方法B5、方法B6为无暂态过渡过程的柔性切换方法，其对电机驱动系统输出动态性能的影响可忽略。

7.根据权利要求5所述的一种多模态柔性切换的电机驱动器拓扑的切换方法，其特征在于：所述方法A1中电机驱动器切换为单相反接的三相半桥拓扑结构，用于电机低速工况运行；在相同的直流母线电压下，三相半桥拓扑所提供的电机定子绕组相电流是三相串联绕组拓扑的1/√3，以降低电机驱动器在低速运行时运行损耗；

所述方法A2中电机驱动器切换为三相串联绕组拓扑结构，用于电机在高速工况运行，在相同的直流母线电压下，三相串联绕组拓扑所提供的电机定子绕组相电压最大值是三相半桥拓扑的√3倍，恒转矩调速范围对应扩大√3倍；

所述方法A3中电机驱动器切换为单相反接的三相四桥臂拓扑，在桥臂或相绕组故障开路时，切换为单相反接的三相四桥臂拓扑，以提升电机驱动系统的容错运行能力。