專利名稱：一種開關磁阻電機的功率變換器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種功率變換器，尤其涉及一種開關磁阻電機的功率變換器。
背景技術：
開關磁阻電機具有結構簡單、堅固、工作可靠、控制靈活、運行效率高、容錯能力強， 適應高溫和高速等優點，在航空航天領域具有很強的競爭力。目前應用于航空航天領域的 開關磁阻電機大多采用傳統的不對稱半橋拓撲進行單極性供電，并通過冗余備份的方法來 滿足這些場合對可靠性提出的特殊要求。這種方法增加了系統的體積重量、降低了系統的 利用率，限制了開關磁阻電機在該領域的應用。
發明內容
本發明要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷提出一種開關磁阻電機的功率變 換器。
本發明一種開關磁阻電機的功率變換器，所述開關磁阻電機有n相繞組，n為大于2的 自然數，其特征在于所述功率變換器包括n個H橋電路、n個熔斷絲和母線，每一個H橋 電路包括四個二極管即第一二極管至第四二極管、四個功率開關管即第一功率開關管至第 四功率開關管，母線的負極分別接第二二極管的陽極、第四二極管的陽極、第二功率開關 管的源極和第四功率開關管的源極，第一二極管的陰極分別接第三二極管的陰極、第一功 率開關管的漏極和第三功率開關管的漏極后接第一熔斷絲的一端，第一熔斷絲的另一端接 母線正極，第一功率開關管的源極分別接第一二極管的陽極、第二功率開關管的漏極、第 二二極管的陰極和所述開關磁阻電機的第一相繞組的一端，第三功率開關管的源極分別接 第三二極管的陽極、第四功率開關管的漏極、第四二極管的陰極和所述開關磁阻電機的第 一相繞組的另一端。
本發明所述的開關磁阻電機系統在正常運行時，采用雙極性供電方法，減少電機損耗; 在故障運行時，采用單極性供電或將故障相切除，適當增加正常相的功率輸出的方法，使 電機運行在滿載或略低于滿載的情況下。這種新穎方法降低了系統的損耗，提高了系統的 可靠性。
圖1是實施例電機繞組示意圖。圖1中標號名稱l.Al繞組進線端。2.Al繞組出線端。Al， A2， Bl， B2， Cl， C2， Dl， D2分別是A、 B、 C、 D相的繞組，每相兩個繞組并聯或串聯構成一相，共4相。3. 定子。4.轉子。圖2是功率變換器結構示意圖。圖2中標號名稱V1 V16是功率開關管，D1 D16是二極管。 圖3是電機正常情況下，繞組電流波形示意圖。圖3中標號名稱l.兩相開通的重疊區。Ia、 Ib、 Ic、 Id分別為A， B， C， D相繞組電 流波形。圖4是兩相重疊開通時，短磁路時，電機內磁力線分布圖。 圖5是兩相重疊開通時，長磁路時，電機內磁力線分布圖。
具體實施方式
如圖1所示。以8/6極開關磁阻電機為例進行說明。繞組Al， A2串聯或并聯構成A 相繞組，繞組B1， B2串聯或并聯構成B相繞組，繞組C1， C2串聯或并聯構成C相繞組， 繞組D1， D2串聯或并聯構成D相繞組。A1 A4， B1 B4繞組采用NSNSNSSNSNSNSN方式連接。8/6極開關磁阻電機的功率變換器包括4個H橋電路、4個熔斷絲和母線，其中第一H 橋電路包括四個二極管即第一二極管Dl至第四二極管D4、四個功率開關管即第一功率開 關管VI至第四功率開關管V4，母線的負極分別接第二二極管D2的陽極、第四二極管D4 的陽極、第二功率開關管V2的源極和第四功率開關管V4的源極，第一二極管D1的陰極 分別接第三二極管D3的陰極、第一功率開關管V1的漏極和第三功率開關管V3的漏極后 接第一熔斷絲的一端，第一熔斷絲的另一端接母線正極，第一功率開關管VI的源極分別接 第一二極管D1的陽極、第二功率開關管V2的漏極、第二二極管D2的陰極和所述開關磁 阻電機的第一相繞組A的一端，第三功率開關管V3的源極分別接第三二極管D3的陽極、 第四功率開關管V4的漏極、第四二極管D4的陰極和所述開關磁阻電機的第一相繞組A的 另一端。圖2所示的是本實施例中的功率變換器拓撲結構，每相繞組都有獨立的熔斷絲保護。 正常運行時，通過H橋功率變換器結構，給各相繞組提供雙極性電流。以A相為例說明， 前一次A相繞組通電時，VI、 V4開通；關斷時，D2、 D3續流。下一次開通時，V2、 V3 開通；關斷時，Dl、 D4續流。當在圖l所示的電機繞組連接的情況下，按照圖3所示的通電順序，前一次Ia、 Ib、 Ic、 Id都通入正電流，下一次Ia、 Ib、 Ic、 Id都通入負電流，可保 證兩相開通區間重疊時，電機內磁力線路徑最短。即，保證同時開通的兩相，其相鄰的兩 個齒， 一個齒是N極，另一個齒是S極。這樣通過相鄰的兩個定子齒及他們間的定子齒軛、 相鄰的兩個轉子齒及他們間的轉子齒軛構成短回路，可有效較少鐵損，如圖4。如果采用單 極性供電，每周期最少出現一次長磁路換向。即，同時開通的兩相，其相鄰的兩個定子齒 同時為N極或同時為S極，這樣，磁力線將沿兩相定子的遠齒及他們間的定子軛，轉子齒 及轉子軛構成長回路，增加了電機鐵損如圖5。 當開關磁阻電機系統出現如下故障時，1. 當某個功率開關管或二極管出現斷路時，以圖2中V2為例，此時由V1、 V4、 Dl、 D4構成類似不對稱半橋結構，提供繞組A單極性電流。可使電機繼續工作在額定負載區。2. 當某個功率管出現短路，或電機繞組短路時，相電流迅速超過熔斷絲的安全值，熔 斷絲熔斷，將故障相切除，缺相運行。適當增加電機正常相的輸出功率，可使電機工作在 略低于額定負載區。3. 當電機某相繞組斷路時，缺相運行。適當增加電機正常相的輸出功率，可使電機工 作在略低于額定負載區。本發明對8/6極、12/8極等各類開關磁阻電機均適用。只需要設置與開關磁阻電機繞組 相數相同的H橋電路和熔斷絲。
權利要求
1. 一種開關磁阻電機的功率變換器，所述開關磁阻電機有n相繞組，n為大于2的自然數，其特征在于所述功率變換器包括n個結構相同的H橋電路、n個熔斷絲和母線，每一個H橋電路包括四個二極管即第一二極管至第四二極管、四個功率開關管即第一功率開關管至第四功率開關管，母線的負極分別接第二二極管的陽極、第四二極管的陽極、第二功率開關管的源極和第四功率開關管的源極，第一二極管的陰極分別接第三二極管的陰極、第一功率開關管的漏極和第三功率開關管的漏極后接第一熔斷絲的一端，第一熔斷絲的另一端接母線正極，第一功率開關管的源極分別接第一二極管的陽極、第二功率開關管的漏極、第二二極管的陰極和所述開關磁阻電機的第一相繞組的一端，第三功率開關管的源極分別接第三二極管的陽極、第四功率開關管的漏極、第四二極管的陰極和所述開關磁阻電機的第一相繞組的另一端。
全文摘要
本發明公布了一種帶冗余功能的開關磁阻電機功率變換器。對于n相開關磁阻電機，該功率變換器將供電母線正極端子分成n股，每股連接一個熔斷絲，熔斷絲另一端接H橋功率拓撲，H橋的負極端子匯到一起。該功率變換器相與相之間相互獨立，某相出線故障可以自動切除，不影響其他相的運行。正常工作時，可提供雙極性供電，減少電機損耗；某相功率管故障時，可提供單極性電流，提高了開關磁阻電機系統的可靠性。
文檔編號H02P6/08GK101505126SQ20091002580
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月10日 優先權日2009年3月10日
發明者彭晶晶, 王曉琳, 鄧智泉, 陳小元 申請人:南京航空航天大學