CN207339709U - 电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器拓扑结构 - Google Patents

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陈昊
徐彤
沈金华
王韶华
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Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器拓扑结构，包括具有A、B、C、D四相绕组的开关磁阻电机和功率变换器，所述功率变换器为双开关式功率变换器，该功率变换器包括功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8；所述双开关式功率变换器的每相桥臂有两个功率开关管和两个续流二极管，所述功率开关管VT1、VT2与A相绕组串联连接，功率开关管VT3、VT4与B相绕组串联连接，功率开关管VT5、VT6与C相绕组串联连接，功率开关管VT7、VT8与D相绕组串联连接。本实用新型可用于传动电动汽车，可提供单方向电流激励，具有结构简单、造价低及维护方便等优点。

Description

电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器拓扑结构
技术领域
本实用新型涉及一种四相开关磁阻电机功率变换器，具体涉及一种可适用于电动汽车的四相开关磁阻电机功率变换器拓扑结构。
背景技术
当前，传动电动机系统正逐渐趋向于无级变速、高可靠性、数字化的方向发展。研究并开发可实现无级变速运行、高可靠性、数字化调速来直接驱动电动汽车的新型电动机系统，已成为电气传动领域前沿性创新研究工作的新发展趋势和重要方向。
环境问题日益严重的今天，发展绿色交通成为一个重要的课题，电动汽车具有无污染、低噪音等特点，成为比较理想的交通工具。开关磁阻电机因其结构简单坚固耐用适用于恶劣条件下工作、可靠性高、调速性能优越、控制灵活、具备再生发电能力等特点，适用于电动汽车驱动系统。开关磁阻电机，其电机结构简单紧凑、转动惯量小，适用于在高温、高速的环境下工作；电机各绕组相互独立，容错性能好，功率变换器的结构简单；电机可控参数较多，调速性能很好，调速范围宽，启动转矩大，传动效率高，功耗小。
开关磁阻电机系统一种机电一体化装置，它由开关磁阻电机、功率变换器及控制器组成。开关磁阻电机、功率变换器及控制策略之间是密切相关的，功率变换器向开关磁阻电机相绕组输出周期性脉冲电流，驱动电机运行，因此，必须从系统的角度考虑功率变换器拓扑结构的选取。
功率变换器是开关磁阻电机驱动系统重要组成部分，其拓扑结构具有多种形式，选择合适的电路形式将有效地降低系统成本，提高效率，通过比较分析，基于智能模块功率变换器简化了功率电路，可缩短开发周期，控制灵活，集成度高，保护措施比较完善，将是功率变换器未来的主要选择，有利于开关磁阻电机驱动系统的进一步推广应用。
发明内容
本实用新型的目的是：提供一种结构简单、造价低、维护方便、可用于传动电动汽车的四相开关磁阻电机功率变换器结构，以克服现有技术的不足。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器拓扑结构，包括四相16/12极开关磁阻电机和功率变换器，所述四相16/12极开关磁阻电机包括A、B、C、D四相绕组，其创新点在于：所述功率变换器为双开关式功率变换器，该功率变换器包括功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8；
所述双开关式功率变换器的每相桥臂有两个功率开关管和两个续流二极管，所述功率开关管VT1、VT2与A相绕组串联连接，功率开关管VT3、VT4与B相绕组串联连接，功率开关管VT5、VT6与C相绕组串联连接，功率开关管VT7、VT8与D相绕组串联连接。
在上述技术方案中，所述功率开关管VT1~VT8的型号为IGBT。
本实用新型所具有的积极效果是：由于本实用新型所述功率变换器所述功率变换器为双开关式功率变换器，该功率变换器包括功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8；所述双开关式功率变换器的每相桥臂有两个功率开关管和两个续流二极管，所述功率开关管VT1、VT2与A相绕组串联连接，功率开关管VT3、VT4与B相绕组串联连接，功率开关管VT5、VT6与C相绕组串联连接，功率开关管VT7、VT8与D相绕组串联连接，电机的每相绕组分别与两个功率开关管串联连接，不存在上、下桥臂直通短路的故障隐患，当两只功率开关管VT1和VT2同时导通时，电源Us向电机A相绕组供电；当功率开关管VT1和VT2同时关断时，相电流经续流二极管VD1和VD2续流，将电机磁场储能以电能形式迅速回馈电源，实现强迫换相，相绕组B、C、D依次导通。本实用新型提供单方向电流激励，每个功率开关管均直接与电机相绕组相串联，避免了直通短路现象，具有较高的运行可靠性和容错能力。本实用新型能够满足电动汽车不同运行工况，实现电机动态转矩闭环控制，减小转矩脉动，提高转矩精度，使得电机在不同运行工况能够平滑切换，提高电机运行效率。由此可知，本实用新型具有结构简单、造价低、维护方便、使用寿命长以及可靠性高等优点。
附图说明
图1是本实用新型一种具体实施方式的电路原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图以及给出的实施例，对本实用新型作进一步的说明，但并不局限于此。
如图1所示，一种电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器拓扑结构，包括四相16/12极开关磁阻电机和功率变换器，所述四相16/12极开关磁阻电机包括A、B、C、D四相绕组，其特征在于：所述功率变换器为双开关式功率变换器，该功率变换器包括功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8；
所述双开关式功率变换器的每相桥臂有两个功率开关管和两个续流二极管，所述功率开关管VT1、VT2与A相绕组串联连接，功率开关管VT3、VT4与B相绕组串联连接，功率开关管VT5、VT6与C相绕组串联连接，功率开关管VT7、VT8与D相绕组串联连接。
本实用新型所述功率开关管VT1~VT8的型号为IGBT。
本实用新型所述四相16/12极开关磁阻电机的每相绕组分别与两个功率开关管串联连接，不存在上、下桥臂直通短路的故障隐患，当两只功率开关管VT1和VT2同时导通时，电源Us向电机A相绕组供电；当功率开关管VT1和VT2同时关断时，相电流沿图中箭头方向经续流二极管VD1和VD2续流，将电机磁场储能以电能形式迅速回馈电源，实现强迫换相，相绕组B、C、D依次导通。本实用新型提供单方向电流激励，每个功率开关管均直接与电机相绕组相串联，避免了直通短路现象，具有较高的运行可靠性和容错能力。
本实用新型能够满足电动汽车不同运行工况，实现电机动态转矩闭环控制，减小转矩脉动，提高转矩精度，使得电机在不同运行工况能够平滑切换，提高电机运行效率。由此可知，本实用新型具有结构简单、造价低、维护方便、使用寿命长以及可靠性高等优点。

Claims (2)

1.一种电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器拓扑结构，包括四相16/12极开关磁阻电机和功率变换器，所述四相16/12极开关磁阻电机包括A、B、C、D四相绕组，其特征在于：所述功率变换器为双开关式功率变换器，该功率变换器包括功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8；
所述双开关式功率变换器的每相桥臂有两个功率开关管和两个续流二极管，所述功率开关管VT1、VT2与A相绕组串联连接，功率开关管VT3、VT4与B相绕组串联连接，功率开关管VT5、VT6与C相绕组串联连接，功率开关管VT7、VT8与D相绕组串联连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器拓扑结构，其特征在于：所述功率开关管VT1~VT8的型号为IGBT。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109444739A (zh) * 2018-10-22 2019-03-08 中国矿业大学 一种开关磁阻电机系统功率变换器的可靠性评估方法
CN110905921A (zh) * 2019-11-29 2020-03-24 华中科技大学 一种应用于磁悬浮轴承的环形拓扑四桥臂控制装置及方法
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CN113759257A (zh) * 2020-07-17 2021-12-07 北京京东尚科信息技术有限公司 用于电子设备的电流补偿电路、方法及电子设备

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