一種同時控制三臺開關(guān)磁阻電機的功率拓撲結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機的制造及控制領(lǐng)域，具體涉及一種同時控制三臺開關(guān)磁阻電機的功率拓撲結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子器件技術(shù)、微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，尤其是稀土永磁材料出口限制所引起的價格上漲，開關(guān)磁阻電機的應(yīng)用將越來越廣泛。另一方面，在一些深空、深海、晝夜溫差大的特殊作業(yè)環(huán)境下，永磁體的磁性能不穩(wěn)定，不利于永磁電機在上述領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0003]而開關(guān)磁阻電機作為一種電勵磁電機，其定轉(zhuǎn)子均由普通硅鋼片壓疊制成雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上既無永磁體也無繞組，定子上只有集中式繞組線圈，依據(jù)“磁阻最小”原理工作。開關(guān)磁阻電機制造簡單、成本低、結(jié)構(gòu)牢靠、體積小、重量輕、散熱方便。在工業(yè)調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域中已顯示出強大的競爭力，在電動汽車、家用電器、紡織機械、電氣傳動等方面也有廣闊的前景。
[0004]然而，限制開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)進一步推廣應(yīng)用的一個重要技術(shù)瓶頸就是如圖1所示，現(xiàn)有三相開關(guān)磁阻電機的不對稱橋式功率變換器拓撲每相繞組采用兩個主開關(guān)、兩個緩流二極管，比普通異步電機功率變換器多了六個電力緩流二極管。因此，增加了開關(guān)磁阻電機功率變換器的復雜性和成本。此外，開關(guān)磁阻電機功率變換器尚無一個統(tǒng)一的標準，無法大規(guī)模生產(chǎn)，這些都大大增加了開關(guān)磁阻電機功率變換器的開發(fā)成本與硬件成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種同時控制三臺開關(guān)磁阻電機的功率拓撲結(jié)構(gòu)，通過開關(guān)通斷控制三臺開關(guān)磁阻電機，并能夠切斷閑置或故障的電機，解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0006]技術(shù)方案:一種同時控制三臺開關(guān)磁阻電機的功率拓撲結(jié)構(gòu)，包括直流電源、三臺三相開關(guān)磁阻電機、電源濾波電容和12個功率開關(guān)管；
[0007]三臺三相開關(guān)磁阻電機包括I號電機、2號電機、3號電機、中性點(nl、n2)；
[0008]I號電機包括Al相繞組、BI相繞組、Cl相繞組；2號電機包括A2相繞組、B2相繞組、C2相繞組、3號電機包括A3相繞組、B3相繞組、C3相繞組；
[0009]電源濾波電容并聯(lián)連接在直流電源的兩極，直流電源的正極同時連接I號功率開關(guān)管?6號功率開關(guān)管這六個功率開關(guān)管的集電極；直流電源的負極同時連接7號功率開關(guān)管?12號功率開關(guān)管這六個功率開關(guān)管的發(fā)射極。
[0010]進一步的，I號電機的Al相繞組的一端同時連接在I號功率開關(guān)管的發(fā)射極和7號功率開關(guān)管的集電極，Al相繞組的另一端同時連接在4號功率開關(guān)管的發(fā)射極和10號功率開關(guān)管的集電極；1號電機的BI相繞組的一端同時連接在2號功率開關(guān)管發(fā)射極和8號功率開關(guān)管的集電極，BI相繞組的另一端同時連接在5號功率開關(guān)管發(fā)射極和11號功率開關(guān)管的集電極；1號電機的Cl相繞組的一端同時連接在3號功率開關(guān)管的發(fā)射極和9號功率開關(guān)管的集電極，Cl相繞組的另一端同時連接在6號功率開關(guān)管的發(fā)射極和12號功率開關(guān)管的集電極；
[0011]進一步的，2號電機的A2相繞組一端同時連接在I號功率開關(guān)管的發(fā)射極和7號功率開關(guān)管的集電極，A2相繞組的另一端連接在I號中性點處；2號電機的B2相繞組一端同時連接在2號功率開關(guān)管的發(fā)射極和8號功率開關(guān)管的集電極，B2相繞組的另一端連接在I號中性點處，2號電機的C2相繞組一端同時連接在3號功率開關(guān)管的發(fā)射極和9號功率開關(guān)管的集電極，C2相繞組的另一端連接在I號中性點處；
[0012]進一步的，3號電機的A3相繞組一端同時連接在4號功率開關(guān)管的發(fā)射極和10號功率開關(guān)管的集電極，A3相繞組的另一端連接在2號中性點處；3號電機的B3相繞組一端同時連接在5號功率開關(guān)管的發(fā)射極和11號功率開關(guān)管的集電極，B3相繞組的另一端連接在2號中性點處；3號電機的C3相繞組一端同時連接在6號功率開關(guān)管的發(fā)射極和12號功率開關(guān)管的集電極，C3相繞組的另一端連接在2號中性點處。
[0013]有益效果:
[0014](I)相比用三個傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機功率變換器控制三臺三相開關(guān)磁阻電機，本發(fā)明提出了一種可同時控制三臺三相開關(guān)磁阻電機的功率拓撲結(jié)構(gòu)，節(jié)省了 18個電力續(xù)流二極管和6個功率開關(guān)管；
[0015](2)本發(fā)明所提出的功率拓撲結(jié)構(gòu)可通過市場上的智能功率模塊搭建而成，智能功率模塊電路已市場化、集成化，易于采購，成熟可靠，大大減少了開關(guān)磁阻電機功率變換器的成本，縮短了開關(guān)磁阻電機研發(fā)人員的產(chǎn)品研發(fā)周期；
[0016](3)本發(fā)明簡化了傳統(tǒng)功率變換器的結(jié)構(gòu)，大大減小了功率變換器的尺寸與器件個數(shù)；
[0017](4)本發(fā)明電機采用雙極性供電，同時依靠自感和互感變化工作，在任意時刻兩相繞組同時通電，提高了開關(guān)磁阻電機的繞組利用率。
【附圖說明】
[0018]圖1是開關(guān)磁阻電機不對稱橋式電路功率拓撲示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明的功率拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明在控制兩臺電機運行時的示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明在控制一臺電機運行時的示意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明的勵磁電流的通電方式示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。
[0024]如圖2所示，本發(fā)明提供一種同時控制三臺開關(guān)磁阻電機的功率拓撲結(jié)構(gòu)，主要是兩臺三相橋式變換器控制三臺三相開關(guān)磁阻電機功率拓撲結(jié)構(gòu)，包括直流電源V，電源濾波電容CO、12個功率開關(guān)管S1-S12、三臺三相開關(guān)磁阻電機I號電機SRM1、2號電機SRM2、3號電機SRM3。
[0025]I號電機SRMl包括Al相繞組、BI相繞組、Cl相繞組；2號電機SRM2包括A2相繞組、B2相繞組、C2相繞組、3號電機SRM3包括A3相繞組、B3相繞組、C3相繞組；中性點nl、n20
[0026]電源濾波電容CO并聯(lián)連接在直流電源V的兩極，直流電源V的正極同時連接I號功率開關(guān)管SI?6號功率開關(guān)管S6這六個功率開關(guān)管的集電極；直流電源V的負極同時連接7號功率開關(guān)管S7?12號功率開關(guān)管S12這六個功率開關(guān)管的發(fā)射極。
[0027]I號電機SRMl的Al相繞組的一端同時連接在I號功率開關(guān)管SI的發(fā)射極和7號功率開關(guān)管S7的集電極，Al相繞組的另一端同時連接在4號功率開關(guān)管S4的發(fā)射極和10號功率開關(guān)管SlO的集電極；1號電機SRMl的BI相繞組的一端同時連接在2號功率開關(guān)管S2發(fā)射極和8號功率開關(guān)管S8的集電極，BI相繞組的另一端同時連接在5號功率開關(guān)管S5發(fā)射極和11號功率開關(guān)管Sll的集電極；1號電機SRMl的Cl相繞組的一端同時連接在3號功率開關(guān)管S3的發(fā)射極和9號功率開關(guān)管S9的集電極，Cl相繞組的另一端同時連接在6號功率開關(guān)管S6的發(fā)射極和12號功率開關(guān)管S12的集電極。
[0028]2號電機SRM2的A2相繞組一端同時連接在I號功率開關(guān)管SI的發(fā)射極和7號功率開關(guān)管S7的集電極，A2相繞組的另一端連接在I號中性點nl處；2號電機SRM2的B2相繞組一端同時連接在2號功率開關(guān)管S2的發(fā)射極和8號功率開關(guān)管S8的集電極，B2相繞組的另一端連接在I號中性點nl處，2號電機SRM2的C2相繞組一端同時連接在3號功率開關(guān)管S3的發(fā)射極和9號功率開關(guān)管S9的集電極，C2相繞組的另一端連接在I號中性點nl處。
[0029]3號電機SRM3的A3相繞組一端同時連接在4號功率開關(guān)管S4的發(fā)射極和10號功率開關(guān)管SlO的集電極，A3相繞組的另一端連接在2號中性點n2處；3號電機SRM3的B3相繞組一端同時連接在5號功率開關(guān)管S5的發(fā)射極和11號功率開關(guān)管Sll的集電極，B3相繞組的另一端連接在2號中性點n2處；3號電機SRM3的C3相繞組一端同時連接在6號功率開關(guān)管S6的發(fā)射極和12號功率開關(guān)管S12的集電極，C3相繞組的另一端連接在2號中性點n2處。
[0030]三相開關(guān)磁阻電機雙極性供電時電機有兩相繞組通電且電流極性相反，每兩相繞組輪流進行勵磁，勵磁電流波形如圖5所示，繞組勵磁的順序為:A+B->B-C+>C+A->A-B+>B+C->C-A+…。
[0031](I)當需要三臺電機同時工作時:
[0032]電機連接如圖2所示:當功率開關(guān)管S1、S8、S5、S10同時導通時，開關(guān)磁阻I號電機SRMl的A1、B1相，2號電機SRM2的A2相、B2相同時工作，電機工作在A+B-勵磁狀態(tài)，開關(guān)磁阻3號電機SRM3的A3、B3相同時工作，電機工作在A-B+勵磁狀態(tài)；