本發明涉及一種電機的功率變換電路，具體涉及一種開關磁阻電機四電平功率電路。

背景技術：

開關磁阻電機具有可靠性高、啟動轉矩大、制造成本低等優勢，其功率電路一直是各國專家研究的熱點，合適的功率電路可以降低開關磁阻電機的成本，提高開關磁阻電機的動態特性，拓寬開關磁阻電機的應用場合。在最常用的不對稱半橋功率變換電路的基礎上文獻“基于四電平功率變換電路的開關磁阻電機瞬時轉矩控制”提出的四電平電路不能獨立的為電機各相提供不同的電平，各相公用的升壓電路會把不對稱半橋上橋臂的電位牽制在同一個電平，不能實現各相獨立。本發明旨在提出一種新型開關磁阻電機四電平驅動電路，使開關磁阻電機各相電平在任意時刻均能獨立切換，解決電機在重疊運行時，四電平功率電路不能有效工作的問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的問題是改進已有四電平功率電路中的不足，提出一種各相具有獨立性的新型開關磁阻電機四電平功率電路，通過控制功率拓撲中開關管的導通與關斷，使開關磁阻電機各相電平在任意時刻均能獨立切換，解決電機在重疊運行時，四電平功率電路不能有效工作的問題。

本發明的技術方案是：一種開關磁阻電機四電平功率電路，包括一個直流電源、一個多相獨立升壓電路、一個不對稱半橋功率變換電路，所述的直流電源是將交流電整流成直流電的整流電源，并聯的電容C1起到穩壓濾波的作用；所述的不對稱半橋功率變換電路是連接各相獨立升壓電路和電動機繞組的功率開關部件；所述的多相獨立升壓電路包括電容C2、開關管VTA1、二極管VDA1、開關管VTB1、二極管VDB1、開關管VTC1、二極管VDC1。其中公共升壓電容C2的負極與電容C1的正極連在一起；各相的升壓電路部分連接相同，以A相為例，開關管VTA1將電容C2的正極和不對稱半橋的上橋臂開關管VTA2相連，二極管VDA1將電容C2的正極與不對稱半橋的上橋臂開關管VTA2相連，不對稱半橋的上橋臂續流二極管連接在升壓電容C2的正極。

所述的一種開關磁阻電機四電平功率電路通過控制升壓電路和不對稱半橋功率變換電路中的開關管的導通與關斷，使開關磁阻電機各相電平在任意時刻均能獨立切換。

所述的開關磁阻電機四電平功率電路中升壓電路和不對稱半橋功率變換器中的功率開關器件均采用全控型器件。

本發明電容C1兩側電壓等于直流側電源電壓，電機運行時，依靠每相的回饋能量給C2充電，繞組在回饋時加載的負壓是電容C1和C2的疊加電壓(UC1+UC2)，電機各相可以快速退磁。在某相導通時，C1兩端電壓通過VDX1(X代表各相編號，如A、B、C，下同)加載繞組兩端，實現正常勵磁(+1)；若打開VTX1，則C1和C2的疊加電壓通過VTX1加在繞組兩端，實現快速勵磁(+2)。對比已有的開關磁阻電機四電平功率變換電路，本發明所述的開關磁阻電機四電平功率電路，可以通過控制各相的開關管來實現各相不同電平的獨立切換，互不干擾。解決了四電平功率電路不能在開關磁阻電機各相重疊運行下使用的問題，是一種更加普遍適用的結構。

附圖說明

圖1是本發明所述開關磁阻電機四電平功率電路。

圖2是本發明所述功率電路的電容充電圖。

圖3是本發明所述功率電路的運行模式圖，圖3(a)是同時為各相提供+1、+2、0電平；圖3(b)是同時為各相提供+1、+2、-2電平；圖3(c)是同時為各相提供+1、0、-2電平。

圖中：

VTA2、VTA3：電機A相繞組開關管；

VDA2、VDA3：電機A相繞組續流二極管；

VTB2、VTB3：電機B相繞組開關管；

VDB2、VDB3：電機B相繞組續流二極管；

VTC2、VTC3：電機C相繞組開關管；

VDC2、VDC3：電機C相繞組續流二極管；

VTA1、VTB1、VTC1：各相的+2導通開關管；

VDA1、VDB1、VDC1：各相的+1導通二極管。

具體實施方式

本發明提供了一種開關磁阻電機四電平功率電路，下面結合附圖對本發明做進一步解釋。

如圖1所示，本發明提出了一種開關磁阻電機四電平功率電路，包括直流電源、多相獨立升壓電路和不對稱半橋功率變換電路。其中，所述的直流電源是將交流電整流成直流電的整流電源，并聯的電容C1起到穩壓濾波的作用；不對稱半橋功率變換電路是連接各相獨立升壓電路和電動機繞組的功率開關部件；不對稱半橋功率變換電路的每個橋臂都擁有獨立的升壓電路，包括公用的升壓電容C2、開關管VTA1、二極管VDA1、開關管VTB1、二極管VDB1、開關管VTC1、二極管VDC1。其中電容C2的負極與電容C1的正極連在一起；各相的升壓電路部分連接相同，以A相為例，開關管VTA1將電容C2的正極和不對稱半橋的上橋臂開關管VTA2相連，二極管VTA1將電容C2的正極與不對稱半橋的上橋臂開關管VTA2相連，不對稱半橋的上橋臂續流二極管連接在升壓電容C2的正極。

如圖2所示，是所述開關磁阻電機四電平功率電路的充電模式，升壓電容C2的能量只能來源于各相繞組的回饋能量。

如圖3(a)所示驗證了所述功率電路分別為各相繞組提供+1、+2、0三種電平，其中VTA2、VTA3導通，VTA1關斷，C1兩端的電壓通過VDA1、VTA2、VTA3加在A相繞組，即+1狀態；VTB1、VTB2、VTB3導通，C1、C2的疊加電壓通過VTB1、VTB2、VTB3加在B相繞組，即+2狀態；VTC3導通，VTC2、VTC 1關斷，繞組C通過VTC3、VDC3短路，兩端電壓為0，即0狀態。通過本圖可以說明，所述開關磁阻電機四電平功率電路可以同時分別為各相提供+1、+2、0三種電平。

如圖3(b)所示是驗證了所述功率電路分別為各相繞組提供+1、+2、-2三種電平，A、B兩相的情況和圖3(a)中相同，C相的VTC2、VTC1、VTC3關斷，C1、C2的疊加電壓通過VDC1、VDC2、VDC3反向加在C相繞組兩端，即-2狀態。通過本圖可以說明，所述開關磁阻電機四電平功率電路可以同時分別為各相提供+1、+2、-2三種電平。

如圖3(c)所示是驗證了各相分別為繞組提供+1、+2、-2三種電平，A、C兩相的情況和圖3(b)中相同，分別為+1、-2狀態；B相和圖3(a)中的C相相同，為0狀態。通過本圖可以說明，所述開關磁阻電機四電平功率電路可以同時分別為各相提供+1、0、-2三種電平。

通過圖3可以得出結論，本發明能使開關磁阻電機各相電平在任意時刻獨立切換，不受其他相影響。