T型五電平開關磁阻電機功率變換器制造技術

一種T型五電平開關磁阻電機功率變換器，包括相互串聯的兩只直流濾波電容器，兩只直流濾波電容器與直流側電壓Udc輸出端并聯，與發射極串聯有續流二極管的一只上位電控開關和集電極串聯有續流二極管的一只下位電控開關相并聯，兩只直流濾波電容器的中間點分別與電控開關和續流二極管相連接，電控開關通過正向續流二極管與續流二極管和電控開關的串聯中間點相連接，續流二極管通過電控開關與續流二極管和電控開關的串聯中間點相連接，上位電控開關的發射極與下位電控開關的的集電極之間分別串聯有三個電機繞組，每只電控開關的控制端與控制器相連，尤其適用于中小功率場合。其結構簡單，可有效降低功率損耗，提高系統效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電機功率變換器，尤其是一種適用于中小功率場合使用的T型五電平開關磁阻電機功率變換器。
技術介紹
開關磁阻電機(Switched Reluctance Motor)調速系統是20世紀80年代發展起來的一種新型交流調速系統，以其構造簡單，運行可靠，高性能等優良特性，成為現代交流調速系統中的一支強有力的新軍，應用前景十分廣闊。開關磁阻電機調速系統(SRD)由開關磁阻電機、功率變換器、控制器和位置檢測器等組成，其功率變換器是驅動開關磁阻電機 的電路裝置，因此，功率變換器效率的高低對整個系統的性能起著關鍵的作用。以往功率變換器電平數較少，從而造成功率變換器開關次數多，器件的損耗大，系統效率較低，可靠程度也不高，無法很好的滿足實際生產要求。專利申請號為200810023692. 6公開的一種五電平開關磁阻電機功率變換器，主要由控制繞組通斷電的電控開關、濾波電容、電動機三相繞組、續流二極管和控制器組成。三相繞組的進出線端接有控制其通斷電的兩只串聯的上位和兩只串聯的下位電控開關，每路開關并聯有蓄流二極管，所有控制開關通斷的控制端都接到控制器輸出端上。與傳統功率變換器相比具有開關管耐壓值小，輸出波形諧波含量小，開關頻率低，系統的工作電壓高和轉換效率高等特點。但是由于五電平變換器采用IGBT串聯，總導通損耗較高，且存在箝位二極管，布局空間大，一般只適用于大功率場合(1MW以上)，而在一些中小功率場合限制了它的使用。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種減少功率變換器開關次數、降低功率損耗、提高系統效率、適用于中小功率場合的T型五電平開關磁阻電機功率變換器。為實現上述技術目的，本專利技術的T型五電平開關磁阻電機功率變換器，包括相互串聯的兩只直流濾波電容器，兩只直流濾波電容器與直流側電壓Ud。輸出端并聯，與發射極串聯有續流二極管的一只上位電控開關和集電極串聯有續流二極管的一只下位電控開關相并聯，兩只直流濾波電容器的中間點分別與電控開關和續流二極管相連接，電控開關通過正向續流二極管與續流二極管和電控開關的串聯中間點相連接，續流二極管通過電控開關與續流二極管和電控開關的串聯中間點相連接，上位電控開關的發射極與下位電控開關的的集電極之間分別串聯有三個電機繞組，每只電控開關的控制端與控制器相連。所述的電控開關為絕緣柵雙極型晶體管，所述的控制器型號為TMS320F2812DSP控制板。有益效果由于采用了由電控開關Sa2、Sb2、Sc2、Sa3、Sb3、Sc3和續流二極管Da2、Db2、Dc2、Da3、Db3、Dc3組合實現的多電平技術，從而減少了工作時開關器件的開關次數，輸出波形諧波含量小，因此降低了系統的損耗，提高了系統的工作效率；另外采用了由電控開關 Sal, Sbl，Scl，Sa4, Sb4, Sc4 和續流二極管 Dal, Dbl, Del, Da4, Db4, Dc4 構成的 T 型拓撲結構，不存在箝位二極管，空間布局小，并且其上下半橋僅有一只電控開關和一只二極管，使其不管處于哪種電平工作狀態，都相比原專利技術五電平拓撲結構具有更少的開關管導通損耗，具有更高的工作效率，所以特別適用于小中功率的場合。附圖說明 圖I為本專利技術的五電平功率變換器的電路圖。圖2為本專利技術的單相功率變換器與開關磁阻電機的連接結構示意圖。圖3為本專利技術的五種電平的工作狀態圖。圖4為本專利技術的電機控制過程圖。圖中Sal、Sa2、Sa3、Sa4:A 相電控開關； Dal、Da2、Da3、Da4 A 相續流二極管； Sb I、Sb2、Sb3、Sb4 :B 相電控開關； Dbl、Db2、Db3、Db4 :B 相續流二極管； Scl、Sc2、Sc3、Sc4 :C 相電控開關； Dcl、Dc2、Dc3、Dc4 :C 相續流二極管； La、Lb、Lc :A、B、C三相電機繞組； C1、C2 :直流濾波電流； Udc :直流側電源。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的一個實施例作進一步的說明 如圖I所示，本專利技術的T型五電平開關磁阻電機功率變換器包括相互串聯的兩只直流濾波電容器Cl和直流濾波電容器C2，兩只直流濾波電容器Cl和直流濾波電容器C2與直流側電壓Udc輸出端并聯，與發射極串聯有續流二極管Dal，續流二極管Dbl，續流二極管Dcl的一只上位電控開關Sal、SbU Scl和集電極串聯有續流二極管Da4、Db4、Dc4的一只下位電控開關Sa4、Sb4、Sc4相并聯，其中電控開關Sal、SbU Scl的集電極和續流二極管Da4、Db4、Dc4的負極分別與直流側電壓Udc的正極相連接，續流二極管Da4、Db4、Dc4的正極與電控開關Sa4、Sb4、Sc4的集電極連接，續流二極管Dal、Dbl、Dcl的正極和電控開關Sa4、Sb4、Sc4的發射極分別與直流側電壓Udc的負極連接，兩只直流濾波電容器C1、C2的中間點分別與電控開關Sa2、Sb2、Sc2的集電極和續流二極管Da3、Db3、Dc3的負極分別相連接，電控開關Sa2、Sb2、Sb2的發射極與續流二極管Da2、Db2、Dc2的正極相連接，續流二極管Da2、Db2、Dc2的負極與續流二極管Dal、Dbl、Dcl和電控開關Sal、Sbl、Scl的串聯中間點相連接，續流二極管Da3、Db3、Dc3正極與電控開關Sa3、Sb3、Sc3的發射極相連接，電控開關Sa3、Sb3、Sc3的的集電極與續流二極管Da4、Db4、Dc4和電控開關Sa4、Sb4、Sc4的串聯中間點相連接，上位電控開關Sal、Sbl、Scl的發射極與下位電控開關的Sa4、Sb4、Sc4的集電極之間分別串聯有三個電機繞組La、Lb、Lc，電控開關Sal的發射極連接電機繞組La的A端，電控開關的Sa4的集電極連接電機繞組La的A’端，電控開關Sbl的發射極連接電機繞組Lb的B端，電控開關的Sb4的集電極連接電機繞組Lb的B’端，電控開關Scl的發射極連接電機繞組Lc的C端，電控開關的Sc4的集電極連接電機繞組Lc的C’端，每只電控開關的控制端與控制器相連，所述的電控開關為絕緣柵雙極型晶體管。如圖2所示，Al、A2、A3、A4四個極的繞組串聯構成A相即圖I中的電機繞組La，B1、B2、B3、B4四個極的繞組串聯構成B相即圖I中的電機繞組Lb，Cl、C2、C3、C4四個極的繞組串聯 構成C相即圖I中的電機繞組Lc。開關磁阻電機運行原理遵循磁阻最小原理——磁通總是沿著磁阻最小的路徑閉合，而具有一定形狀的轉子鐵心在移動到最小磁阻位置時，必使自己的主軸線與磁場的軸線重合；因此，只要以一定次序給定子的相繞組通電，電動機的轉子就會連續轉動起來。當C相通電勵磁時，所產生的磁力會使轉子旋轉到轉子極軸線1-1’與定子極C2-C4軸線重合的位置，并使C相勵磁繞組的電感最大。由于電機結構對稱，此時另一條轉子極軸線1-1’與定子極C1-C3軸線也相互重合。同理，當A相通電勵磁時，所產生的磁力會使轉子旋轉到轉子極軸線2-2’與定子極A1-A3軸線重合的位置，并使A相勵磁繞組的電感最大。若以圖中定、轉子所處的相對位置作為起始位置，依次給C、A、B、C相繞組通電，轉子即會逆著勵磁順序以逆時針方向連續旋轉；反之，如果依次給B、A、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種T型五電平開關磁阻電機功率變換器，其特征在于：它包括相互串聯的兩只直流濾波電容器（C1、C2），兩只直流濾波電容器（C1、C2）與直流側電壓？Udc輸出端并聯，與發射極串聯有續流二極管（Da1、Db1、Dc1）的一只上位電控開關（Sa1、Sb1、Sc1）和集電極串聯有續流二極管（Da4、Db4、Dc4）的一只下位電控開關（Sa4、Sb4、Sc4）相并聯，兩只直流濾波電容器（C1、C2）的中間點分別與電控開關（Sa2、Sb2、Sc2）和續流二極管（Da3、Db3、Dc3）相連接，電控開關（Sa2、Sb2、Sb2）通過正向續流二極管（Da2、Db2、Dc2）與續流二極管（Da1、Db1、Dc1）和電控開關（Sa1、Sb1、Sc1）的串聯中間點相連接，續流二極管（Da3、Db3、Dc3）通過電控開關（Sa3、Sb3、Sc3）與續流二極管（Da4、Db4、Dc4）和電控開關（Sa4、Sb4、Sc4）的串聯中間點相連接，上位電控開關（Sa1、Sb1、Sc1）的發射極與下位電控開關的（Sa4、Sb4、Sc4）的集電極之間分別串聯有三個電機繞組（La、Lb、Lc），每只電控開關的控制端與控制器相連。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：蒯松巖，李大鵬，王鵬飛，馮重陽，黃玉龍，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：