本發(fā)明涉及新能源動力控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種開關(guān)磁阻電機硬件控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會的不斷進步，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，用于各種動力設(shè)備的驅(qū)動電機也在不斷的更新?lián)Q代。尤其是新能源汽車的不斷發(fā)展，這些動力設(shè)備所使用的電動機由直流有刷電機到直流無刷電機再到變頻電機、最后發(fā)展到開關(guān)磁阻電機。在以上所有電機中，開關(guān)磁阻電機具有諸多優(yōu)點：結(jié)構(gòu)堅固簡單，價格低廉；抗干擾能力強，調(diào)速范圍寬，控制靈活方便，可缺相運行，容錯能力強等。同時，該電機啟動電流小，啟動力矩大，可靠性高，工作效率高等優(yōu)點。但是，控制開關(guān)磁阻電機工作的硬件控制電路與其他電機相比卻有很多缺點，現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機控制器用料相對多、體積相對大、制作相對困難、價格相對高、高速運轉(zhuǎn)時功率輸不出來、連接復(fù)雜等。因此，盡管開關(guān)磁阻電機有諸多優(yōu)點，但是開關(guān)磁阻電機及控制器總成本還是大于直流無刷電機以及變頻電機，用戶還是很難接受，為此，我們發(fā)明了一種開關(guān)磁阻電機硬件控制裝置投入使用以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種開關(guān)磁阻電機硬件控制裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的開關(guān)磁阻電機控制器用料相對多、體積相對大、制作相對困難、價格相對高、高速運轉(zhuǎn)時功率輸不出來、連接復(fù)雜的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種開關(guān)磁阻電機硬件控制裝置，包括功率變換電路、信號調(diào)制驅(qū)動電路、能量回饋電路和同步控制電路，所述開關(guān)磁阻電機硬件控制裝置功率變換電路與開關(guān)磁阻電機硬件控制裝置所控制的開關(guān)磁阻電機的每個繞組分別至少連接有一組開關(guān)元件和至少一組續(xù)流元件，所述開關(guān)元件與其所控制的開關(guān)磁阻電機繞組串聯(lián)，并受信號調(diào)制驅(qū)動電路控制，所述開關(guān)元件的另一端與開關(guān)元件電源供電電路電性連接，所述續(xù)流元件與續(xù)流元件所控制的開關(guān)磁阻電機繞組串聯(lián)，所述能量回饋電路電性聯(lián)接有能量回收利用裝置，所述能量回收利用裝置串聯(lián)在開關(guān)磁阻電機繞組供電電路上。

優(yōu)選的，所述開關(guān)元件Q1、Q2、Q3為MOS管或IGBT中一種，所述續(xù)流元件D1、D2、D3為肖特基二極管。

優(yōu)選的，所述信號調(diào)制驅(qū)動電路為光電耦合器U1和推挽放大電路Q5、Q8、Q6、Q9、Q7、Q10組成。

優(yōu)選的，所述能量回收利用裝置C為電容器或電容組。

優(yōu)選的，所述能量回收利用裝置C為電池或電池組。

優(yōu)選的，所述能量回收利用裝置C為耗能設(shè)備，且耗能設(shè)備為電加熱設(shè)備或電制冷設(shè)備。

優(yōu)選的，所述能量回收利用裝置C與開關(guān)磁阻電機繞組之間串接有倍壓開關(guān)元件Q11。

優(yōu)選的，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11為MOS管或IGBT中的一種。

優(yōu)選的，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11受控制，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11控制信號由同步控制電路提供。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明開關(guān)磁阻電機硬件控制裝置由于串聯(lián)在每個繞組的只有一開關(guān)元件和一個續(xù)流元件，因此，節(jié)省了原材料成本，每相繞組只接有一組易損的開關(guān)元件和續(xù)流元件，既便于元件的布局設(shè)計，利于生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，又縮小了產(chǎn)品體積，減輕了產(chǎn)品重量，本發(fā)明由于采用單獨的儲能元件(能量回收利用裝置)，對電機每相繞組關(guān)斷時能量進行回收，續(xù)流工作時，由于較高的反向電壓，繞組的相電流也會迅速降低。勵磁時，單獨儲能元件(能量回收利用裝置)兩端電壓與電源電壓疊加起來為電機相繞組供電，使得相電流迅速增大，提高電機輸出功率，本發(fā)明開關(guān)磁阻電機控制器由于每相繞組只連接有一組開關(guān)元件和續(xù)流元件，因此，電機每相繞組只有一根導(dǎo)線與控制器相連，減少了連接導(dǎo)線，減少了工人制作的工作量，進一步降低產(chǎn)品制作成本，同時讓用戶使用起來更簡單方便，其結(jié)構(gòu)堅固簡單，價格低廉，抗干擾能力強，調(diào)速范圍寬，控制靈活方便，可缺相運行，容錯能力強，同時，還具有電機啟動電流小，啟動力矩大，可靠性高，工作效率高等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電氣原理圖。

圖2為本發(fā)明能量轉(zhuǎn)換裝置實施例二電氣原理圖；

圖3為本發(fā)明能量轉(zhuǎn)換裝置實施例三電氣原理圖。

圖中：1功率變換電路、2信號調(diào)制驅(qū)動電路、3能量回饋電路、4同步控制電路。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種開關(guān)磁阻電機硬件控制裝置，包括功率變換電路1、信號調(diào)制驅(qū)動電路2、能量回饋電路3和同步控制電路4，所述開關(guān)磁阻電機硬件控制裝置功率變換電路1與開關(guān)磁阻電機硬件控制裝置所控制的開關(guān)磁阻電機的每個繞組分別至少連接有一組開關(guān)元件和至少一組續(xù)流元件，所述信號調(diào)制驅(qū)動電路2開關(guān)元件與開關(guān)磁阻電機繞組串聯(lián)，并受信號調(diào)制驅(qū)動電路2控制，所述開關(guān)元件的另一端與開關(guān)元件電源供電電路電性連接，所述續(xù)流元件與續(xù)流元件所控制的開關(guān)磁阻電機繞組串聯(lián)，所述能量回饋電路3電性連接有能量回收利用裝置，所述能量回收利用裝置串聯(lián)在開關(guān)磁阻電機繞組供電電路上。

其中，所述開關(guān)元件Q1、Q2、Q3為MOS管或IGBT中一種，所述續(xù)流元件D1、D2、D3為肖特基二極管，所述信號調(diào)制驅(qū)動電路2為光電耦合器U1和推挽放大電路Q5、Q8、Q6、Q9、Q7、Q10組成，所述能量回收利用裝置C為電容器或電容組，所述能量回收利用裝置C為電池或電池組，所述能量回收利用裝置C為耗能設(shè)備，且耗能設(shè)備為電加熱設(shè)備或電制冷設(shè)備，所述能量回收利用裝置C與開關(guān)磁阻電機繞組之間串接有倍壓開關(guān)元件Q11，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11為MOS管或IGBT中的一種，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11受控制，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11控制信號由同步控制電路4提供。

工作原理：L1、L2和L3表示三相開關(guān)磁阻電機A、B和C三相電機線圈繞組，Q1、Q2和Q3表示與A、B和C三相電機線圈繞組相對應(yīng)的開關(guān)元件，它們構(gòu)成了功率變換電路1，D1、D2和D3表示與A、B和C三相電機線圈繞組相對應(yīng)的續(xù)流元件，它們和能量回收利用裝置C(儲能電容)、隔離二極管D4，以及Q11、T1、D5、R5為倍壓供電開關(guān)元件共同組成了能量回收利用電路，U1及Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10構(gòu)成信號調(diào)制驅(qū)動電路2。以A相為例，由光電耦合器U1為三相驅(qū)動信號提供PWM調(diào)制信號，R2、Q5、Q8組成推挽驅(qū)動電路驅(qū)動功率元件Q1，光耦合器U1的輸入端與小信號控制電路輸出的PWM信號連接，輸出端一方面為R2、Q5、Q8組成推挽驅(qū)動電路提供電源，另一方面經(jīng)同步控制電路4中T1為Q11提供開關(guān)信號，同時，Q5、Q8的基極電性連接有來自信號處理器處理過的A相驅(qū)動信號。當A相初始驅(qū)動信號為高電平時，且U1輸出高電平時，T1初級得電，次級輸出信號電壓經(jīng)D5整流后供給Q11，Q11導(dǎo)通。此時，由于能量回收利用裝置儲能電容C兩端電壓為0，Q1、能量回收利用裝置C被D4短路，電源BT經(jīng)D4為電機繞組供電。同時，Q5、Q8組成的推挽驅(qū)動電路射級輸出為高電平，Q1導(dǎo)通，A線圈繞組得電產(chǎn)生磁場，該磁場吸引電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個角度。當U1輸出低電平時，Q5、Q8組成的推挽驅(qū)動電路失電，射級輸出低電平，Q1、Q11均截止，電機線圈L1斷電。這時，流過電機線圈L1電流不能突變，還殘留通電時產(chǎn)生的感應(yīng)電流，需要釋放。當Q1Q11均截止時，電機線圈L1、續(xù)流元件D1、儲能元件C、隔離二極管D4等組成強續(xù)流回路，線圈L1的電能迅速釋放,電能儲存在能量回收利用裝置C中。當A相驅(qū)動信號再次為高電平時，且U1輸出高電平時，T1初級得電，次級輸出信號電壓經(jīng)D5整流后供給Q11，Q11導(dǎo)通。此時，由于能量回收利用裝置儲能電容C兩端有電壓，二極管D4反偏截止，電源UBT+UC為電機繞組供電。A相線圈繞組得到更高電壓產(chǎn)生磁場，該磁場吸引電機轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)動一個角度，由于供電電壓相對高，流過繞組電流相對大，電機輸出功率提高。當U1輸出低電平時，Q5、Q8組成的推挽驅(qū)動電路失電，射級輸出低電平，Q1截止，電機線圈L1斷電。U1輸出低電平同時，T1失電，Q11截止。這時，電機線圈L1、續(xù)流元件D1、儲能元件C二極管D4等組成強續(xù)流回路，線圈L1的電能迅速釋放。同時把電能儲存在能量回收利用裝置C中。如此周而復(fù)始，直到電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動足夠角度，A相磁阻最小，此時，A相驅(qū)動信號為低電平，Q5、Q8的基極為低電平，Q1完成一個周期中高電平部分而截止。直到下一個高電平的到來。當B相、C相工作時，原理與A相相同。

請參閱圖2，本發(fā)明還提供了另一種實施例：將能量回收利用裝置C改為蓄電池BT1，電機各相繞組斷開時，繞組能量儲存在電池中，當電機需要輸出大功率時，比如電動車輛在啟動、上坡、或高速運行時，斷開S,控制器仍如前述以倍壓工作。這樣可以適應(yīng)各種不同工況。

請參閱圖3，本發(fā)明提供了第三種實施例：把能量回收利用裝置C換成耗能設(shè)備，比如冬天換成電制熱設(shè)備電阻R。當電機不需要更高功率輸出時，閉合開關(guān)S，開關(guān)元件Q11柵極無驅(qū)動信號，處于斷開狀態(tài)，此時，電源BT經(jīng)D4為電機繞組供電。當A相初始驅(qū)動信號為高電平時，且U1輸出高電平時，Q5、Q8組成的推挽驅(qū)動電路射級輸出為高電平，Q1導(dǎo)通，A線圈繞組得電產(chǎn)生磁場，該磁場吸引電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個角度。當U1輸出低電平時，Q5、Q8組成的推挽驅(qū)動電路失電，射級輸出低電平，Q1截止，電機線圈L1斷電。這時，流過電機線圈L1電流不能突變，還殘留通電時產(chǎn)生的感應(yīng)電流，需要釋放。當Q1截止時，電機線圈L1、續(xù)流元件D1、能量回收利用裝置電阻R等組成強續(xù)流回路，線圈L1的電能迅速釋放。電能在耗能電阻上被轉(zhuǎn)換成熱能。如此周而復(fù)始，直到電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動足夠角度，A相磁阻最小，此時，A相驅(qū)動信號為低電平，Q5、Q8的基極為低電平，Q1完成一個周期中高電平部分而截止。直到下一個高電平的到來。當B相、C相工作時，其工作原理與A相相同。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。