專利名稱：用于電動和混合動力汽車的y形開關變換器的制作方法
技術領域：
本發明涉及永磁交流同步電動機和無刷直流電動機的電動機控制。
背景技術：
在圖1中，描繪一種公知的用于電動機PM的三相電動機驅動系統，該系統具有功率變換器和包括電池BAT及電容CAP的電源。功率變換器包括初級換向開關Q1-Q6以及如所示的那樣配置的旁路二極管D1-D6。永磁電動機PM是由三個定子繞組A、B和C所驅動的三相電動機。為了用一個方向的電流激勵繞組A和B，開關Q1和Q5被接通，而所有其它開關被斷開。為了用另一方向的電流激勵繞組A和B，開關Q2和Q4被接通，而所有其它開關被斷開。為了用一個方向的電流激勵繞組A和C，開關Q1和Q6被接通，而所有其它開關被斷開。為了用另一方向的電流激勵繞組A和C，開關Q3和Q4被接通，而所有其它開關被斷開。為了用一個方向的電流激勵繞組B和C，開關Q2和Q6被接通，而所有其它開關被斷開。為了用另一方向的電流激勵繞組B和C，開關Q3和Q5被接通，而所有其它開關被斷開。
如在Lawler等人的美國專利No.6,236,179中所討論的那樣，該美國專利在此引入作為參考，交流同步電動機和無刷直流電動機通過被連接到其定子繞組的固態開關裝置的換向來控制。這些電動機可以是永磁(PM)型的，其中永久磁鐵被用在轉子上而不是被用在轉子繞組上。當轉子速度增加時，定子中產生的電壓(被稱作“反向電動勢”)也增長。這又要求施加越來越高的終端電壓來產生所期望的轉矩。基本速度是在恒轉矩范圍頂部和在恒馬力范圍的起始處的速度。在許多應用中，期望以某種速度限定終端電壓并還在高于基本速度的某一速度范圍上維持恒定的馬力。所能達到的最高速度與以其達到終端電壓的界限的基本速度之比被稱為恒功率速度比。當電動機感應系數處于微亨范圍內時，達到期望的恒功率速度比會更困難。
具有內置式磁鐵的PM電動機(IPM)已表明具有7.5∶1的恒功率速度比。然而，這些類型的PM電動機無法買到。
在諸如電動車輛的牽引設備中，轉矩-速度技術規范要求高達某個基本速度的恒轉矩，并且然后要求高達更高速度的恒馬力運行。具有稀土表面組裝的永久磁鐵的PM電動機由于其功率密度和效率而是用于這樣的應用的可行的候選對象。這些電動機被電氣換向并由變換器驅動。
Camber等人在1997年10月14日被授權的美國專利No.5,677,605中公開了無刷直流電動機的驅動系統，該驅動系統使用PWM變換器和相位定時提前，以控制在高于基本速度的恒功率范圍中的運行。該專利公開了由六步PWM(six-step PWM)驅動器所驅動的三相無刷直流電動機。對于與旁路二極管并聯的初級開關裝置，換向開關包括IGBT(絕緣柵雙極晶體管)和MOSFET(MOS場效應晶體管)。
隨著速度的增加和換向的快速發生，這種裝置考慮到相電流的連續導通和通過旁路二極管在不期望的時間的導通，從而導致功率和效率的損失。變換器和電動機變熱，由此要求額外的冷卻措施。
2001年5月22日被授予Lawler等人的美國專利No.6,236,179的主題在此被引入。圖2描繪了圖1中所描繪的公知系統的、由Lawler等人所教導的修改。用于控制具有帶有三個定子繞組的定子的三相電機PM的電路包括控制器(如圖1中所示)、三個初級換向開關對、中性線端N和三個定子繞組電路。第一開關對包括連接在節點NA處的第一初級換向開關(Q1，D1)和第二初級換向開關(Q4，D4)。第二開關對包括連接在節點NB處的第一初級換向開關(Q2，D2)和第二初級換向開關(Q5，D5)。第三開關對包括連接在節點NC處的第一初級換向開關(Q3，D3)和第二初級換向開關(Q6，D6)。第一定子繞組電路包括被連接在節點NA與三相電動機PM的繞組A的一端之間的換向控制開關SWA。繞組A的另一端被連接到中性線端N。第二定子繞組電路包括被連接在節點NB與三相電動機PM的繞組B的一端之間的換向控制開關SWB。繞組B的另一端被連接到中性線端N。第三定子繞組電路包括被連接在節點NC與三相電動機PM的繞組C的一端之間的換向控制開關SWC。繞組C的另一端被連接到中性線端N。
換向控制開關SWA、SWB和SWC中的每個由兩個反并聯的硅控整流器組成。這些硅控整流器(被稱為SCR)在反向偏置的情形下是不導通的，并且即使在正向偏置時，這些硅控整流器也是不導通的，除非SCR被正向偏置時接收到觸發信號。一旦在正向偏置時被觸發，SCR就變成導通的。在SCR導通之后，將該SCR保持導通，直到SCR兩端的電壓降到零或者SCR變成反向偏置。這樣，控制器能給SCR提供觸發脈沖并由此在SCR被正向偏置時的任何時候起動接通循環；然而，當SCR兩端的電壓反向時，僅在循環結束時，SCR能返回到不導通狀態。控制器被耦合到SCR，以控制初級換向開關相對于其中電源電壓等于反向電動勢的一點的相位提前導通角。
Lawler等人的電路被用于具有低電動機感應系數的三相電動機。該電路意圖用于以大大高于基本速度的速度運行的電動機，其中基本速度是以其獲得特定轉矩的最高速度。例如，電動機可被指定要求高達YYY rpm的速度的XXX轉矩。當電動機速度增加時，定子繞組產生反向電動勢，當來自定子繞組的反向電動勢幅度大于電源電壓時，必須找到某些裝置來進一步驅動電動機，因為電流仍需被注入電動機PM的定子繞組中，以便電動機繼續產生功率。通過以提前超過在來自電動機繞組的反向電動勢幅度變得大于電源電壓的時候的角度的電動機旋轉角來將電流注入定子繞組，Lawler等人的電路高于基本速度地驅動該電動機。Lawler等人的電路通過在提前角使用控制器來觸發合適的換向控制開關SWA、SWB或SWC中的SCR之一而在提前角提供該電流。在Lawler等人的電路中，提前角被設置在零到六十度的范圍中。如在Lawler等人的專利中所解釋的那樣，該提前角控制所產生的功率。當SCR兩端的電壓變為零或負值時，SCR被斷開。以僅僅稍大于基本速度的某些速度和在某些提前角，Lawler等人的電路在該相位被切換回工作之前不會導致輸出相電流達到零。這導致“換向失敗”，“換向失敗”不是災難但的確減小了平均輸出功率和增加了均方根電流。
發明內容
一種用于控制具有帶有定子繞組的定子的多相電機的電路包括控制器、初級換向開關對、中性線端和換向控制開關。每個開關對包括連接在一節點處的第一初級換向開關和第二初級換向開關。每個換向控制開關被耦合到一繞組，使得在中性線端與節點中的相應一個節點之間形成定子繞組電路。每個換向控制開關包括與串聯開關電路并聯的第一二極管。每個串聯開關電路包括第二二極管和串聯的開關元件。控制器被耦合到開關元件和初級換向開關對，以相對于其中電源電壓等于反向電動勢的一點來控制初級換向開關的接通時間和斷開時間。
一種機動車輛引擎包括具有帶有多個定子繞組的定子的多相電機、控制器、初級換向開關對、中性線端和被耦合到多相電機的換向控制開關。每個開關對包括連接在一節點處的第一初級換向開關和第二初級換向開關。每個換向控制開關被耦合到一繞組，使得在中性線端與節點中的相應一個節點之間形成定子繞組電路。每個換向控制開關包括與串聯開關電路并聯的第一二極管。每個串聯開關電路包括第二二極管和串聯的開關元件。控制器被耦合到開關元件和初級換向開關對，以相對于其中電源電壓等于反向電動勢的一點來控制初級換向開關的接通時間和斷開時間。
電動機系統包括電源、具有帶有多個定子繞組的定子的多相電機、控制器、被耦合到電源的初級換向開關對、中性線端和被耦合到多相電機的換向控制開關。每個開關對包括連接在一節點處的第一初級換向開關和第二初級換向開關。每個換向控制開關被耦合到繞組，以便在中性線端與節點中的相應一個節點之間形成定子繞組電路。每個換向控制開關包括與串聯開關電路并聯的第一二極管。每個串聯開關電路包括第二二極管和串聯的開關元件。控制器被耦合到開關元件和初級換向開關對，以相對于其中電源電壓等于反向電動勢的一點來控制初級換向開關的接通時間和關斷時間。
參考下列附圖將在下面對優選實施例的描述中對本發明進行說明。
圖1是用于電動和混合動力汽車的公知類型的變換器的示意圖。
圖2是用于電動和混合動力汽車的另一公知類型的變換器的示意圖。
圖3是根據本發明的實施例的變換器的示意圖。
圖4是圖3的變換器的變形的示意圖。
圖5是圖3的變換器的另一變形的示意圖。
圖6是圖3的變換器的又一變形的示意圖。
具體實施例方式
在圖3中，描繪了用于控制具有帶有多個定子繞組的定子的多相電機的電路。該電路包括控制器(未示出)、中性線端N、多個初級換向開關對和多個換向控制開關。多個初級換向開關對中的每個開關對包括連接在相應節點處的第一初級換向開關和第二初級換向開關。第一開關對包括連接在節點NA處的第一初級換向開關(Q1，D1)和第二初級換向開關(Q4，D4)。第二開關對包括連接在節點NB處的第一初級換向開關(Q2，D2)和第二初級換向開關(Q5，D5)。第三開關對包括連接在節點NC處的第一初級換向開關(Q3，D3)和第二初級換向開關(Q6，D6)。
多個換向控制開關中的每個被耦合到定子繞組的相對應繞組，使得相對應的定子繞組電路被形成在中性線端與節點中的相應的一個節點之間。多個定子繞組電路中的每個被耦合在中性線端N與節點NA、NB和NC中的相應的一個節點之間。對設計者來說，兩種可替換的結構可用于每個定子繞組電路。
在第一可替換的結構中，第一定子繞組電路包括連接在節點NA與三相電動機PM的繞組A的一端之間的換向控制開關SWA，而繞組A的另一端被連接到中性線端N。第二定子繞組電路包括連接在節點NB與三相電動機PM的繞組B的一端之間的換向控制開關SWB，而繞組B的另一端被連接到中性線端N。第三定子繞組電路包括連接在節點NC與三相電動機PM的繞組C的一端之間的換向控制開關SWC，而繞組C的另一端被連接到中性線端N。
在第二可替換的結構中，第一定子繞組電路包括連接在中性線端N與三相電動機PM的繞組A的一端之間的換向控制開關SWA，而繞組A的另一端被連接到節點NA。第二定子繞組電路包括連接在中性線端N與三相電動機PM的繞組B的一端之間的換向控制開關SWB，而繞組B的另一端被連接到節點NB。第三定子繞組電路包括連接在中性線端N與三相電動機PM的繞組C的一端之間的換向控制開關SWC，而繞組C的另一端被連接到節點NC。設計者甚至可選擇在電動機PM與中性線端N之間連接一個或多個換向控制開關，并選擇在電動機PM與節點中的相應一個節點之間連接其它換向控制開關。
在圖3中，每個換向控制開關SWA、SWB和SWC包括與串聯開關電路并聯的第一二極管，并且每個串聯開關電路包括第二二極管和開關元件，該開關元件與第二二極管串聯。例如，換向控制開關SWA包括與含有與開關元件QA串聯的第二二極管DA2的串聯開關電路并聯的第一二極管DA1。同樣地，換向控制開關SWB包括與含有與開關元件QB串聯的第二二極管DB2的串聯開關電路并聯的第一二極管DB1，而換向控制開關SWC包括與含有與開關元件QC串聯的第二二極管DC2的串聯開關電路并聯的第一二極管DC1。開關元件QA、QB和QC中的每個優選的是PNP IGBT、NPN IGBT或者是MOSFET。在圖3中描繪了NPN IGBT。開關二極管對QA和DA2、QB和DB2、QC和DC2中的每對在本發明中還可利用能夠既正向又反向阻斷電壓的IGBT開關來實現。這種類型的開關通常被稱作反向阻斷IGBT(RBIGBT)。
應該注意到，對于每個換向控制開關SWA、SWB和SWC，Lawler等人的美國專利No.6,236,179使用了兩個反并聯硅控整流器(SCR)或Lawler等人所稱的半導體閘流管。當SCR既被正向偏置又被觸發時，這些反并聯SCR可運行來形成電流，并且只有當SCR兩端的電壓減小到零或變成反向偏置時，這些SCR才可運行來自動中斷電流。
再次參考圖3，當三個開關元件QA、QB和QC中的每一個閉合或被接通時，電流可沿任一方向流過換向控制開關SWA、SWB和SWC。結果，隨著換向控制開關的閉合，可使用任意控制方法來控制初級換向開關Q1-Q6并由此控制電動機PM。
另一方面，當三個開關元件QA、QB和QC打開或被斷開時，即使二極管DA1、DB1和DC1仍在該電路中，電流也無法流過電動機繞組。這是因為，當二極管DA1、DB1和DC1如圖3所示連接時，Y形連接的電動機PM沒有針對電流的來源。此外，當三個開關元件QA、QB和QC中只有兩個打開或被斷開時，即使第三開關元件仍是閉合的或被接通，電流仍然無法流經電動機繞組。基爾霍夫(Kirchoff)法則要求，流經Y形連接的電動機PM的繞組的電流總和為零，否則，在Y形連接的電動機PM的中性連接上聚集電荷，或從Y形連接的電動機PM的中性連接放電。
控制器被耦合到每個換向控制開關中的開關元件以及被耦合到初級換向開關對，以相對于其中電源電壓等于反向電動勢的一點來控制初級換向開關的接通時間和斷開時間。這樣，流到電動機的電流可在任何時間停止，而不是等待其中SCR兩端的電壓降到零的循環結束，。
在電動機PM高速運行期間，電動機的基于磁鐵的反向電動勢可上升至比變換器的初級換向開關的可能的輸出電壓大一過電壓。在公知的用于控制電動機PM的電路中，該過電壓使得功率從電動機流入變換器并通過變換器流到電池BAT。這就是發電模式，該發電模式引起了兩個效應。第一，電動機作為發電機運行且電池被再充電。第二，電動機產生的轉矩是負的，并且這充當斷路器。在當電動機高速運行期間期望零轉矩時的情形中，磁場削弱電流(fieldweakening current)必須由變換器的初級換向開關施加到電動機上，以便將反向電動勢減小到其中反向電動勢精確地等于變換器的初級換向開關的輸出電壓的點，使得電動機轉矩為零。為了實現零轉矩，即使電動機不產生轉矩，該磁場削弱電流也必須被施加到電動機上。必須流過的磁場削弱電流引起電池上的功率消耗，并且這損失高速運行期間的功率，其中不產生轉矩被稱作“自旋損失(spin loss)”。
在公知電路中，自旋損失在電動機PM的無負載高速運行期間被引起。然而，在圖3的電路中，換向控制開關SWA、SWB和SWC可在任何時間被斷開(也就是開路)，以通過消除否則會承載磁場削弱電流的導通路徑來完全消除自旋損失。因此，電流并不必由變換器施加來可控制地產生零輸出轉矩。通過斷開換向控制開關SWA、SWB和SWC的所有開關元件QA、QB和QC，能消除流過電動機的電流，以及因此消除自旋損失。
電動機PM的無負載高速運行還具有其它后果，其中電動機的反向電動勢能夠升高到大于變換器的初級換向開關的可能輸出電壓一過電壓。無需斷開電路中的換向控制開關，變換器的節點上的電壓將穿過初級換向開關中的通常被反向偏置的二極管D1-D6。在電動機PM的無負載高速運行期間，電流可從電動機PM的一個或多個繞組通過一個或多個二極管D1-D3流到充電電池BAT，并通過一個或多個二極管D4-D6返回以及流入電動機PM的一個或多個繞組中。這被稱作不受控制的發電機模式。不受控制的發電機模式中的充電電流能引起要由電動機經歷的制動力矩并能損害變換器、電容CAP或者甚至損害電池BAT。如果電池不能以由不受控制的發電機模式所施加的速率充電，則電容CAP將充電直至反向電動勢的電壓并然后電流中斷。為了避免對變換器的損害，電池BAT、電容CAP、和包括二極管D1-D6的初級換向開關Q1-Q6必須被認為能承受最大預期反向電動勢電壓以及電動機PM可能產生的任何有關的電流浪涌。
然而，在圖3的電路中，換向控制開關SWA、SWB和SWC能在任何時間被斷開(也就是開路)，以通過消除否則會將磁場反向電動勢電壓帶給變換器的導通路徑來完全消除不受控制的發電機模式。通過斷開換向控制開關SWA、SWB和SWC的所有開關元件QA、QB和QC，可能在不受控制的發電機模式下產生的反向電動勢電壓沒有被施加在電池BAT、電容CAP、和包括二極管D1-D6的初級換向開關Q1-Q6的兩端，并且這些部件不必被認為能承受可能在不受控制的發電機模式下產生的反向電動勢電壓。結果，在電動機PM的無負載高速運行期間避免變換器損害。換向控制開關SWA、SWB和SWC的二極管DA1、DA2、DB1、DB2、DC1和DC2以及開關元件QA、QB和QC需要被認為能承受可能在不受控制的發電機模式下產生的反向電動勢電壓；然而，由于增加的額定值僅在換向控制開關SWA、SWB和SWC上被要求，所以這相對于現有技術表現出顯著的成本節省。
相反，當循環將SCR兩端的電壓減小到零時，Lawler等人的電路只能斷開換向控制開關SWA、SWB和SWC。
在圖4中描繪圖3中所描繪的電路的變形，其中，每個換向控制開關SWA、SWB或SWC中的開關元件QA、QB或QC包括NPN IGBT。圖4描繪了換向控制開關SWA的二極管DA1，該二極管DA1的陽極被連接到電動機PM而其陰極被連接到初級換向開關對的節點。二極管DA2的陰極被連接到二極管DA1的陽極，并且開關元件QA被連接到初級換向開關對的節點。換向控制開關SWB或SWC類似地被配置。
可替換地，換向控制開關SWA、SWB和SWC可首尾反向連接，并且這些開關運行良好。利用首尾反向連接的換向控制開關SWA，二極管DA1的陰極被連接到電動機PM，而二極管DA1的陽極被連接到初級換向開關對的節點。二極管DA2的陰極仍被連接到二極管DA1的陽極，并且開關元件QA被連接到電動機PM。換向控制開關SWB或SWC類似地首尾反向連接。
在圖5中描繪圖3中所描繪的電路的另一變形，其中，每個換向控制開關SWA、SWB或SWC中的開關元件QA、QB或QC包括PNP IGBT。圖5描繪了換向控制開關SWA的二極管DA1，該二極管DA1的陽極被連接到電動機PM而其陰極被連接到初級換向開關對的節點。二極管DA1的陰極被連接到二極管DA2的陽極，并且開關元件QA被連接到電動機PM。換向控制開關SWB或SWC類似地被配置。
可替換地，以與相對于圖4所討論的方式類似的方式，換向控制開關SWA、SWB和SWC可首尾反向連接，并且這些開關運行良好。
在圖6中描繪圖3中所描繪的電路的另一變形，其中，每個換向控制開關SWA、SWB或SWC中的開關元件QA、QB或QC包括MOSFET。圖6描繪了換向控制開關SWA的二極管DA1，該二極管DA1的陽極被連接到電動機PM而其陰極被連接到初級換向開關對的節點。二極管DA1的陰極被連接到二極管DA2的陽極，并且開關元件QA被連接到電動機PM。換向控制開關SWB或SWC類似地被配置。
可替換地，二極管DA2和開關元件QA的位置也可互換，使得二極管DA2的陰極被連接到二極管DA1的陽極。
可替換地，以與相對于圖4所討論的方式類似的方式，換向控制開關SWA、SWB和SWC可首尾反向連接，并且這些開關運行良好。
在本發明的另一實施例中，機動車輛引擎包括具有帶有多個定子繞組A、B、C的定子的多相電機PM、控制器、多個初級換向開關對Q1-Q6和D1-D6、中性線端N以及多個換向控制開關SWA、SWB和SWC。該多相電機可以是三相電動機或是任何在定子中具有多于三個相繞組的電動機。多個初級換向開關對中的每一對包括連接在相應節點處的第一初級換向開關和第二初級換向開關。第一開關對包括連接在節點NA處的第一初級換向開關(Q1，D1)和第二初級換向開關(Q4，D4)。第二開關對包括連接在節點NB處的第一初級換向開關(Q2，D2)和第二初級換向開關(Q5，D5)。第三開關對包括連接在節點NC處的第一初級換向開關(Q3，D3)和第二初級換向開關(Q6，D6)。
多個換向控制開關中的每個被耦合到定子繞組中的相對應的繞組，使得相對應的定子繞組電路形成于中性線端與節點中的相應的一個節點之間。多個定子繞組電路中的每個被耦合在中性線端N與節點NA、NB或NC中的相應的一個節點之間。對設計者來說，兩種可替換的結構都可用于每個定子繞組電路。
在第一可替換的結構中，第一定子繞組電路包括連接在節點NA與三相電動機PM的繞組A的一端之間的換向控制開關SWA，而繞組A的另一端被連接到中性線端N。第二定子繞組電路包括連接在節點NB與三相電動機PM的繞組B的一端之間的換向控制開關SWB，而繞組B的另一端被連接到中性線端N。第三定子繞組電路包括連接在節點NC與三相電動機PM的繞組C的一端之間的換向控制開關SWC，而繞組C的另一端被連接到中性線端N。
在第二可替換的結構中，第一定子繞組電路包括連接在中性線端N與三相電動機PM的繞組A的一端之間的換向控制開關SWA，而繞組A的另一端被連接到節點NA。第二定子繞組電路包括連接在中性線端N與三相電動機PM的繞組B的一端之間的換向控制開關SWB，而繞組B的另一端被連接到節點NB。第三定子繞組電路包括連接在中性線端N與三相電動機PM的繞組C的一端之間的換向控制開關SWC，而繞組C的另一端被連接到節點NC。設計者甚至可選擇在電動機PM與中性線端N之間連接一個或多個換向控制開關，并選擇在電動機PM與節點中的相應的一個節點之間連接其它換向控制開關。
如上面相對于圖3所討論的那樣，每個換向控制開關包括與串聯開關電路并聯的第一二極管，并且每個串聯開關電路包括第二二極管和開關元件。該開關元件與第二二極管串聯。同樣如上面相對于圖3所討論的那樣，控制器被耦合到每個換向控制開關中的開關元件以及被耦合到初級換向開關對，以相對于其中電源電壓等于反向電動勢的一點來控制初級換向開關的接通時間和斷開時間。
在根據本發明的又一實施例中，電動機系統包括電源、具有帶有多個定子繞組A、B、C的定子的多相電機PM、控制器、被耦合到電源的多個初級換向開關對Q1-Q6和D1-D6、中性線端N以及被耦合到該多相電機的多個換向控制開關SWA、SWB和SWC。該多相電機可以是三相電動機或可以是任何在定子中具有多于三個相繞組的電動機。該電源可以是電池BAT、燃料電池等等。優選地，電容CAP與電源并聯。多個初級換向開關對中的每個開關對包括連接在相應節點處的第一初級換向開關和第二初級換向開關。第一開關對包括連接在節點NA處的第一初級換向開關(Q1，D1)和第二初級換向開關(Q4，D4)。第二開關對包括連接在節點NB處的第一初級換向開關(Q2，D2)和第二初級換向開關(Q5，D5)。第三開關對包括連接在節點NC處的第一初級換向開關(Q3，D3)和第二初級換向開關(Q6，D6)。
如上面相對于圖3所討論的那樣，多個換向控制開關中的每個被耦合到定子繞組中的相對應的繞組，使得相對應的定子繞組電路形成于中性線端與節點中的相應的一個節點之間。多個定子繞組電路中的每個被耦合在中性線端N與節點NA、NB或NC中的相應的一個節點之間。如上文相對于圖3所討論的那樣，對設計者來說，兩種可替換的結構都可用于每個定子繞組電路。
如上面相對于圖3所討論的那樣，每個換向控制開關包括與串聯開關電路并聯的第一二極管，并且每個串聯開關電路包括第二二極管和開關元件。該開關元件與第二二極管串聯。同樣如上面相對于圖3所討論的那樣，控制器被耦合到每個換向控制開關中的開關元件以及被耦合到初級換向開關對，以相對于其中電源電壓等于反向電動勢的一點來控制初級換向開關的接通時間和斷開時間。
已說明用于控制多相電機的新穎電路的優選實施例(這些實施例意圖是示例性的而不是限制性的)，應注意，根據上面的教導，本領域技術人員可做出修改和變化。因此應理解，在所公開的本發明的特定實施例中可做出改變，這些改變在如由所附的權利要求所限定的本發明的范圍內。
因此已對本發明進行了詳細說明并且說明了專利法所要求的特性，在所附的權利要求中闡述了所要求保護的內容和期望被專利證書所保護的內容。
權利要求
1.一種用于控制具有帶有多個定子繞組的定子的多相電機的電路，該電路包括控制器；多個初級換向開關對，每個開關對包括連接在相應節點處的第一初級換向開關和第二初級換向開關；中性線端；以及多個換向控制開關，每個換向控制開關被耦合到定子繞組中的相對應的繞組，使得在中性線端與所述節點中的相應的一個節點之間形成相對應的定子繞組電路；其中，每個換向控制開關包括與串聯開關電路并聯的第一二極管；其中，每個串聯開關電路包括第二二極管和開關元件，該開關元件與第二二極管串聯；以及其中，控制器被耦合到每個換向控制開關中的開關元件以及被耦合到初級換向開關對，以相對于其中電源電壓等于反向電動勢的一點來控制初級換向開關的接通時間和斷開時間。
2.根據權利要求1所述的電路，其中，每個換向控制開關中的開關元件包括NPNIGBT、PNPIGBT和MOSFET中的一個。
3.根據權利要求2所述的電路，其中，在每個換向控制開關中，第一二極管和第二二極管中的一個的陽極被連接到第一二極管和第二二極管中的另一個的陰極。
4.根據權利要求1所述的電路，其中，在每個換向控制開關中，第一二極管和第二二極管中的一個的陽極被連接到第一二極管和第二二極管中的另一個的陰極。
5.一種機動車輛引擎，其包括具有帶有多個定子繞組的定子的多相電機；控制器；多個初級換向開關對，每個開關對包括連接在相應節點處的第一初級換向開關和第二初級換向開關；中性線端；和被耦合到多相電機的多個換向控制開關，每個換向控制開關被耦合到定子繞組中的相對應的繞組，使得在中性線端與所述節點中的相應的一個節點之間形成相對應的定子繞組電路；其中，每個換向控制開關包括與串聯開關電路并聯的第一二極管，其中，每個串聯開關電路包括第二二極管和開關元件，該開關元件與第二二極管串聯；以及其中，控制器被耦合到每個換向控制開關中的開關元件以及被耦合到初級換向開關對，以相對于其中電源電壓等于反向電動勢的一點來控制初級換向開關的接通時間和斷開時間。
6.根據權利要求5所述的機動車輛引擎，其中，每個換向控制開關中的開關元件包括NPNIGBT、PNPIGBT和MOSFET中的一個。
7.根據權利要求6所述的機動車輛引擎，其中，在每個換向控制開關中，第一二極管和第二二極管中的一個的陽極被連接到第一二極管和第二二極管中的另一個的陰極。
8.根據權利要求5所述的機動車輛引擎，其中，在每個換向控制開關中，第一二極管和第二二極管中的一個的陽極被連接到第一二極管和第二二極管中的另一個的陰極。
9.一種電動機系統，其包括電源；具有帶有多個定子繞組的定子的多相電機；控制器；被耦合到電源的多個初級換向開關對，每個開關對包括連接在相應節點處的第一初級換向開關和第二初級換向開關；中性線端；和被耦合到多相電機的多個換向控制開關，每個換向控制開關被耦合到定子繞組中的相對應的繞組，使得在中性線端與所述節點中的相應的一個節點之間形成相對應的定子繞組電路；其中，每個換向控制開關包括與串聯開關電路并聯的第一二極管；其中，每個串聯開關電路包括第二二極管和開關元件，該開關元件與第二二極管串聯；以及其中，控制器被耦合到每個換向控制開關中的開關元件以及被耦合到初級換向開關對，以相對于其中電源電壓等于反向電動勢的一點來控制初級換向開關的接通時間和斷開時間。
10.根據權利要求9所述的系統，其中，每個換向控制開關中的開關元件包括NPNIGBT、PNPIGBT和MOSFET中的一個。
11.根據權利要求10所述的系統，其中，在每個換向控制開關中，第一二極管和第二二極管中的一個的陽極被連接到第一二極管和第二二極管中的另一個的陰極。
12.根據權利要求9所述的系統，其中，在每個換向控制開關中，第一二極管和第二二極管中的一個的陽極被連接到第一二極管和第二二極管中的另一個的陰極。
全文摘要
一種用于控制具有帶有定子繞組的定子的多相電機的電路包括控制器、初級換向開關對、中性線端和換向控制開關。每個開關對包括連接在一節點處的第一初級換向開關和第二初級換向開關。每個換向控制開關被耦合到一繞組，使得在中性線端與節點中的相應的一個節點之間形成定子繞組電路。每個換向控制開關包括與串聯開關電路并聯的第一二極管。每個串聯開關電路包括第二二極管和串聯的開關元件。控制器被耦合到該開關元件和初級換向開關對，以相對于其中電源電壓等于反向電動勢的一點來控制初級換向開關的接通時間和斷開時間。
文檔編號H02P6/18GK101060302SQ20071010532
公開日2007年10月24日 申請日期2007年3月14日 優先權日2006年3月14日
發明者B·韋爾奇科 申請人:通用汽車環球科技運作公司