CN103582999A

CN103582999A - 用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备

Info

Publication number: CN103582999A
Application number: CN201280022263.1A
Authority: CN
Inventors: 朴时佑; 金富光; 金星完
Original assignee: XYVEC CO Ltd
Current assignee: XYVEC CO Ltd
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2014-02-12
Also published as: WO2012161547A3; KR101069140B1; WO2012161547A2; WO2012161393A1

Abstract

提供一种用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备。用于控制转子电流的设备包括：绕线转子式感应电机；及升压单元，升压单元使用在绕线转子式感应电机的转子上缠绕的线圈作为电感器，以将转子感应的电压进行升压。因此，将沿着在绕线转子式感应电机的转子上缠绕的线圈流过的电流再生为***电源，从而改善能量减少。

Description

用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备

技术领域

本发明涉及对绕线转子式感应电机的控制，更具体地，涉及用于在反接或反相制动过程中控制在绕线转子式感应电机的转子绕组中流过的过电流、同时将在绕线转子式感应电机的转子绕组中流过的电流再生为电源的设备。

背景技术

通常，绕线转子式感应电机可以是这样的电机：该电机具有通过将三相线圈围绕转子铁芯形成的次级绕组，并且在线圈的各个相的前边缘上提供集电环以通过电刷将次级电流引导到外部。

该种绕线转子式感应电机可以实现高角度的转矩，以通过将外部电阻器连接到转子绕组来进行驱动并控制其电阻。因此，绕线转子式感应电机可以广泛使用以驱动具有高惯性负载的设备，例如起重机、轧钢机、压缩机等。

在如上所述的现有绕线转子式感应电机中，可以通过将外部电阻器连接到转子绕组的各个相并以步进的方式执行短路（控制电阻）来控制转矩和速度。从而，有利地选择最佳的最大或最小转矩，同时在连接到转子绕组的外部电阻器中不利地产生大量损耗。

除了上述方法，还设想了通过根据脉宽调制（PWM）信号来控制流过转子绕组的电流的量来控制转矩和速度的方法。

根据该种方法，如上所述的外部电阻器可以被随之取代，从而可以消除由于外部电阻造成的损耗。

以该方式，可以研究用于控制绕线转子式感应电机的转矩和速度的各种方法，但是关于用于通过将由转子感应的电流再生为电源来降低耗能的方法，其研发以及其中的研究都无意义。

另外，在通过将***电源的相序转换为负相序以对绕线转子式感应电机的定子绕组提供电力来对绕线转子式感应电机进行制动的情况下（被称为“反接或反相制动”），在转子绕组中可能流过过电流从而造成对后级的二极管或开关元件的损坏。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供一种用于在反接或反相制动过程中控制在绕线转子式感应电机的转子绕组中流过的过电流、同时将在绕线转子式感应电机的转子绕组中流过的电流再生为电源的设备。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备，该设备包括：绕线转子式感应电机；及升压单元，该升压单元使用绕线转子式感应电机自身的转子绕组作为电感器，对在转子绕组中感应的电压进行升压。

该设备还可以包括相位转换单元，在制动过程中相位转换单元将***电源的相序转换为负相序。

该设备还可以包括电感单元，电感单元连接到绕线转子式感应电机的转子绕组的各个相，以控制在制动过程中产生的过电流。

相位转换单元包括：第一半导体开关单元，第一半导体开关单元具有连接到定子绕组的第一相的两端；第二半导体开关单元，第二半导体开关单元具有连接到定子绕组的第二相的两端；第三半导体开关单元，第三半导体开关单元具有连接到定子绕组的第三相的两端；第四半导体开关单元，第四半导体开关单元具有连接到第二相的一端和连接到第三相的另一端；及第五半导体开关单元，第五半导体开关单元具有连接到第三相的一端和连接到第二相的另一端。

第一半导体开关单元到第五半导体开关单元中的每一个包括至少一个半导体开关。

半导体开关可以包括晶闸管装置。

当第二半导体开关单元和第三半导体开关单元接通时，第四半导体开关单元和第五半导体开关单元关断，而当第四半导体开关单元和第五半导体开关单元接通时，第二半导体开关单元和第三半导体开关单元关断。

该设备还可以包括电力再生单元，电力再生单元将由升压单元升压后的电压传输到***电源。

升压单元可以包括：转子电流控制器，转子电流控制器包括开关元件以控制在转子绕组中流过的电流，开关元件具有连接到转子绕组的各个相的一端；及升压二极管单元，升压二极管单元包括二极管并且将来自转子绕组的电流传输到电力再生单元，二极管具有连接到转子绕组的各个相的阳极。

电力再生单元可以包括：连接电网的再生逆变器，连接电网的再生逆变器将由升压单元升压后的电压转换成交流（AC）电压并将AC电压提供给***电源。

连接电网的再生逆变器是从脉宽调制（PWM）逆变器和120度导通逆变器中选择的一个。

该设备还可以包括：防逆流二极管，防逆流二极管防止电流从电力再生单元逆向流动到升压单元，防逆流二极管布置在升压单元和电力再生单元之间。

开关元件可以是从包括绝缘栅双极晶体管（IGBT）、场效应晶体管（FET）、门极可关断晶闸管（GTO）及双极结型晶体管（BJT）的半导体开关中选择的至少一个。

该设备还可以包括：电涌过滤器，电涌过滤器连接到开关元件的另一端以及二极管的阴极，并且吸收在开关元件的开关操作过程中产生的电涌电压以防止开关元件烧坏。

有益效果

根据本发明的一个方面，可以呈现通过将在绕线转子式感应电机的转子绕组中流过的电流再生到***电源能够改善能量使用中的减少的技术效果。

根据本发明的另一个方面，在绕线转子式感应电机的转子绕组中感应的电压可以被升压，从而可以呈现在没有另外的升压设备（例如变压器）的情况下能够将电压再生到***电源的技术效果。

根据本发明的又一个方面，可能获得通过将具有电感部件的电感器（其大小根据频率而改变）连接到转子绕组的各个相能够在反接或反相制动过程中控制在绕线转子式感应电机的转子绕组中流过的过电流以对***进行稳定的技术效果。

附图说明

图1是说明根据本发明的第一实施例的用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备的总体配置图。

图2是说明根据本发明的第二实施例的用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备的总体配置图。

图3是说明根据施加到绕线转子式感应电机的定子绕组的电压的大小，转矩和转差率之间的关系的示意图。

图4是说明与图2所示的本发明的第二实施例对应的等效电路的示意图。

图5是用于描述图2所示的本发明的第二实施例的控制模式的示意图。

具体实施方式

下面，将参考附图具体描述本发明的实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，而不应该被设想为限制于本文描述的实施例。在附图中，可以为了清楚而放大部件的形状和尺寸，并且相同的附图标记将被贯穿使用以指示相同或同似的部件。

图1是说明根据本发明的第一实施例的用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备的总体配置图。用于控制转子电流的设备可以包括绕线转子式感应电机IM和升压单元110，绕线转子式感应电机IM包括定子绕组111a和转子绕组111b，使用绕线转子式感应电机IM的转子绕组111b作为电感器，升压单元110将在转子绕组111b感应的电压进行升压，并且该设备还可以包括将由升压单元110升压的电压转换为***电源100的电力再生单元120。

同时，升压单元110可以包括转子电流控制器112和升压二极管单元113，转子电流控制器112包括具有连接到转子绕组111b的各相A、B和C的一端的开关元件Q1到Q3以控制转子绕组111b中的电流，升压二极管单元113包括具有连接到转子绕组111b的各相A、B和C的阳极的二极管D1到D3以将来自转子绕组111b的电流传输到电力再生单元120。

另外，根据本发明的实施例，用于控制转子电流的设备还可以包括电涌过滤器140和防逆流二极管130，电涌过滤器140被连接到开关元件Q1到Q3的另一端以及二极管D1到D3的阴极并且吸收在开关元件Q1到Q3的开关操作过程中产生的电涌电压以防止开关元件Q1到Q3烧坏，防逆流二极管130防止电流从电力再生单元120逆向流动到升压单元110。

下面将具体描述根据本发明第一实施例的用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备的具体配置。

首先，使用绕线转子式感应电机IM的转子绕组111b作为电感器，升压单元110可以将在转子绕组111b中感应的电压升压。可以对于各相A、B和C来执行电压的升压，并且升压后的电压可以通过防逆流二极管130被传输到电力再生单元120。

具体地，升压单元110可以包括转子电流控制器112和升压二极管单元113。升压二极管单元113可以包括三个二极管D1到D3，三个二极管D1到D3具有连接到转子绕组111b的各相A、B和C的阳极和通过防逆流二极管130连接到电力再生单元120的阴极。

另外，转子电流控制器112可以包括三个开关元件Q1到Q3以控制转子绕组111b中流过的电流的一端，三个开关元件Q1到Q3具有连接到转子绕组111b的各相A、B和C的阳极。即，根据上述配置，转子绕组111b的各相A、B和C可以用作电感器，并且因此可以配置由转子绕组111b的A相-开关元件Q1-二极管D1、转子绕组111b的B相-开关元件Q2-二极管D2和转子绕组111b的C相-开关元件Q3-二极管D3分别形成的总共三个升压变换器。

转子电流控制器112可以是从包括绝缘栅双极晶体管（IGBT）、场效应晶体管（FET）、门极可关断晶闸管（GTO）及双极结型晶体管（BJT）的半导体开关中选择的至少一个。

如上所述，根据本发明的第一实施例，升压单元110可以使用绕线转子式感应电机IM的转子绕组111b的各个相A、B和C作为电感器，并通过转子电流控制器112和升压二极管单元113控制在转子绕组111b中流过的电流，从而用作升压变换器。由升压单元110升压后的电压可以通过防逆流二极管130传输到电力再生单元120。同时，由升压单元110升压后的电压可以具有比***电源100的电压更高的电平，从而可以获得在没有另外的升压设备（例如变压器）的情况下能够对***电源100再生电压的技术效果。

此外，电力再生单元120可以将由升压单元110升压后的电压变换为交流（AC）电压并且将该AC电压提供给***电源100。电力再生单元120可以包括充电电容器C和连接电网的再生逆变器。具体地，连接电网的再生逆变器可以是从脉宽调制（PWM）逆变器和120度导通逆变器中选择的一个。

同时，防逆流二极管130可以具有这样的配置：其中，其二极管的阳极公共地连接到升压二极管单元113的二极管D1到D3的阴极，并且其二极管的阴极连接到电力再生单元120。通过防逆流二极管130可以防止从电力再生单元120到升压单元110逆向流动的电流。

另外，电涌过滤器140可以被配置成公共地连接到配置转子电流控制器112的开关元件Q1到Q3的另一端以及升压二极管单元113的二极管D1到D3的阳极。电涌过滤器140可以吸收在开关元件Q1到Q3的开关操作过程中产生的电涌电压，以防止开关元件Q1到Q3烧坏。

电涌过滤器140可以由电容器来配置，并且该电容器的电容可以根据所产生的电涌电压的大小以及从防逆流二极管130到***电源100存在的寄生电感的大小来决定。另外，虽然说明了根据本发明的第一实施例的电涌过滤器140包括电容器，但是其不必限于此，并且其还可以被配置为包括电容器和二极管或电容器、二极管和电阻器的组合的缓冲电路（snubbercircuit）。

同时，控制单元160可以检测转子速度161、转子电流162以及转子的电压、相位及频率163，并且基于检测到的信息产生控制信号SWm和SWr以控制转子电流控制器112的开关元件Q1到Q3以及电力再生单元120的开关元件Q4到Q9。通过产生的控制信号SWm和SWr可以接通或断开转子电流控制器112的各个开关元件Q1到Q3和电力再生单元120的开关元件Q4到Q9。基于转子速度161、转子电流162以及转子的电压、相位及频率163生成控制信号SWm和SWr可以通过各种算法来实现，并且不作为本发明的实施例来详细说明。

下面，将描述根据本发明第一实施例的用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备的操作原理。

参考图1，可以通过被施加到***电源100的电压来控制绕线转子式感应电机IM的速度和转矩，并且因此可以在磁耦接到绕线转子式感应电机IM的定子绕组的各个相A、B和C的转子绕组111b中感应电压。

控制单元160可以检测转子速度161、在转子绕组111b中流过的电流162及转子的电压、相位及频率163，并且基于检测到的信息161、162和163，产生用于控制转子电流控制器112的开关元件Q1到Q3以及电力再生单元120的开关元件Q4到Q9的控制信号SWm和SWr。

根据本实施例，转子电流控制器112的开关元件Q1到Q3可以通过由控制单元160产生的控制信号SWm来被重复地接通或关断，并且转子绕组111b可以用作电感器，从而在转子绕组111b中感应的电压可以通过升压单元110升压。

具体地，根据本发明的第一实施例，转子绕组111b的各个相A、B和C可以用作电感器，并且因此，由A相的转子绕组111b–开关元件Q1-二极管D1、B相的转子绕组111b–开关元件Q2-二极管D2以及C相的转子绕组111b–开关元件Q3-二极管D3分别构成的总共三个升压变换器可以独立或相互关联地进行工作。

例如，在升压变换器模块包括转子绕组111b的A相–开关元件Q1-二极管D1的情况下，当开关元件Q1接通时，在用作电感器的转子绕组111b中的电流可以增加，而当开关元件Q1关断时，转子绕组111b的电流可以被升压并被传输到电力再生单元120。

同时，根据本发明的实施例，在开关元件Q1到Q3的开关操作过程中产生的电涌电压可以由被连接到开关元件Q1到Q3的另一端以及二极管D1到D3的阴极的电涌过滤器140吸收，从而防止开关元件Q1到Q3被烧坏。

由升压单元110升压后的电压可以被传输到电力再生单元120，并且被传输的电压可以从电力再生单元120传输到***电源100。

根据本发明的实施例的电力再生单元120可以是连接电网的再生逆变器，并且具体地，可以是从脉宽调制（PWM）逆变器和120度导通逆变器中选择的一个。

以此方式，根据本发明的实施例，可以呈现通过将在绕线转子式感应电机的转子绕组中感应的电能再生到***电源能够改善能量使用中的减少的技术效果。另外，在绕线转子式感应电机的转子绕组中感应的电压可以被升压，从而可以呈现在没有另外的升压设备的情况下能够将电压再生到***电源的技术效果。

图2是说明根据本发明的第二实施例的用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备的总体配置图。与图1比较，根据本发明的第二实施例的用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备可以进一步包括相位转换单元150和电感单元114。在根据第一实施例的用于控制转子电流的设备的情况下，在反接或反相制动过程中，即当***电源的相序被转换为负相序以将电力施加到绕线转子式感应电机IM的定子绕组111a时，在转子绕组111b中可能产生过电流从而对后级的二极管110、130和140或开关元件112和120造成损害。因此，将描述根据图2的第二实施例的用于限制过电流的方法。

下面，将具体描述根据本发明第二实施例的用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备的具体配置和操作原理。然而，为了使本发明简化和清楚，主要具体描述与图1相比在图2中进一步包括的部件，即相位转换单元150和电感单元114。

首先，参考图2，为了执行制动，相位转换单元150可以将***电源100的相序转换为负相序以将电力提供给绕线转子式感应电机IM的定子绕组111a。

为此，相位转换单元150可以包括具有连接到定子绕组111a的第一相A的两端的第一半导体开关单元T1、具有连接到定子绕组111a的第二相B的两端的第二半导体开关单元T2、具有连接到定子绕组111a的第三相C的两端的第三半导体开关单元T3、具有连接到第二相B的一端和连接到第三相C的另一端的第四半导体开关单元T4、以及具有连接到第三相C的一端和连接到第二相B的另一端的第五半导体开关单元T5。

另外，为了执行相位转换，当第二和第三半导体开关单元T2和T3被接通时，第四和第五半导体开关单元T4和T5可以被关断，而当第四和第五半导体开关单元T4和T5被接通时，第二和第三半导体开关单元T2和T3可以被关断。

同时，可以通过数学等式1来确定在转子绕组111b中感应的电压的大小。

[数学等式1]

Vr=Vs×(Wr/Ws)×S=Vs×(Wr/Ws)×((ws-wr)/ws)

其中，Vr是转子电压，Vs是定子电压，Wr是转子绕组的匝数，Ws是定子绕组的匝数，S是转差率，ws是同步速度，wr是转子速度。

这里，在转子绕组111b中感应的电压的大小大于在充电电容器C中存储的电压的大小的情况下，即使当转子电流控制器112的开关元件Q1到Q3被关断时，过量的充电电流也可能通过三相桥整流电路流过充电电容器C，三相桥整流电路由升压二极管单元113的体二极管和开关元件Q1到Q3构成。

此外，当绕线转子式感应电机IM的定子绕组111a和转子绕组111b之间的绕组比大于预定值时，可能损坏构成三相桥整流电路的二极管。具体地，在反接或反相制动的情况下（“反接或反相制动”指使用通过将负相序的电力施加到定子绕组111a而在与转子的转动方向相反的方向产生的转矩，限制转子的转动的方案），在转子绕组111b中可能感应额外的过量电压。

因此，根据本发明的实施例，相位转换单元150可以控制对定子绕组111a施加的电压的大小，以限制在转子绕组111b中流过的电流的大小。

为此，第一半导体开关单元T1到第五半导体开关单元T5中的每一个可以包括至少一个半导体开关，例如三端双向可控硅开关元件或晶闸管设备。作为示例，在图2中示出具有一对反并联连接的可控硅整流器（SCR）的双向晶闸管。

换句话说，为了防止当负相序的***电源100被施加到定子绕组111a时产生的过量的转子电流以有力地使绕线转子式感应电机IM制动或减速，控制单元160可以对相位转换单元150施加触发角信号SWt。此后，可以通过所施加的触发角信号SWt来控制第一到第五半导体开关单元T1到T5，可以限制对定子绕组111a施加的电压的大小。

如上所述，根据本发明的实施例，一对可控硅整流器可以执行双向控制，以使得其中的一个控制正电压，并且其中的另一个控制负电压。从而，可以呈现能够防止在连接到转子绕组111b的元件（电容器、二极管等）中流过的过量电流并且同时防止对这些元件（电容器、二极管等）造成损坏的技术效果。

同时，图3是说明根据施加到绕线转子式感应电机IM的定子绕组111a的电压的大小转矩和转差率之间的关系的示意图。

通常，施加到定子绕组111a的电压Vp的大小可以决定磁力（产生转子的旋转力（转矩）的要素）的大小。然而，当根据绕组比转子的旋转速度等于或大于预定速度时，100%的额定电压不可以被施加到定子，从而导致不能产生足够量的转矩。因此，如图3所示，当60%的额定电压被施加到定子时，可以产生比在施加100%的额定电压的情况下的转矩的一半更少量的转矩。

因此，根据本发明的另一实施例，通过在相位转换单元150中的触发角控制的情况下或即使在没有相位转换单元150中的触发角控制的情况下对转子绕组111b的各相增加电感器（请参考电感单元114），可以产生期望数量的转矩并且可以限制转子绕组111b的过电流。

具体地，可以通过包括连接到绕线转子式感应电机IM的转子绕组111b的各个相的电感器的电感单元114来控制在反接或反相制动的过程中产生的过电流。下面将参考图4提供对其的描述。

对应于本发明第二实施例的等效电路可以如图4所示，并且在该情况下，流过转子绕组111b的电流Ir可以根据数学等式2来确定。

[数学等式2]

Ir = \frac{sVr - Vp}{Rr + js (Xr + X_{L})} = \frac{sVr - Vp}{Rr + jsw (Lr + L_{L})} = \frac{(sVr - Vp) &angle; (- θ)}{\sqrt{(R_{r}^{2} + {sw (Lr + L_{L})}^{2})}}

θ = \tan^{- 1} \frac{s (Xr + X_{L})}{Rr} = \tan^{- 1} \frac{sw (Lr + L_{L})}{Rr}

其中，Vr是转子绕组的额定电压，Rr是转子绕组的绕组电阻，Xr是转子绕组的漏感，Vr是转子绕组的输出端子处的电压，Ir是转子绕组的电流，Vp是相电压，sVr是***电源，V_FD是二极管正向电压，X_L是连接到各个相的电感器的电感，S是转差率，w是转子速度，Lr是转子绕组的电感器，以及L_L是连接到各个相的电感器。

如在数学等式2中所看到的，可以根据连接到各个相的电感的大小来调节流过转子绕组111b的电流Ir。这里，连接到各个相的电感器的尺寸可以被设计为在预定的最大值内。

图5是用于描述图2所示的本发明的第二实施例的控制模式的示意图。在图5中示出转子速度501和转子转矩502。

在根据本发明的第二实施例进行控制的情况下，两种类型的电流可能对在转子绕组111b中流过的电流做出贡献，其一是由于在与升压单元110分开的转子绕组111b中感应的电压的增加流动的电流，另一个是由升压单元110升高的电流。因此，控制单元160可以在下面将描述的各个时期控制相位转换单元150和升压单元110。

首先，如图5所示，时期I指示加速时期。具体地，在加速的初始阶段仅通过相位转换单元150的相位控制可以逐渐增加定子绕组111a的电压。然后，当满足期望数量的转矩时，在不通过转子电流控制器112控制转子绕组111b的电流的情况下，仅通过相位转换单元150的相位控制就可以持续执行对速度的控制。然而，当不满足期望数量的转矩时，在没有相位转换单元150的相位控制的情况下（即，T1、T2和T3或T1、T4和T5全部接通），通过转子电流控制器112的电流控制可以执行对速度的控制。

时期II指示恒定速度时期。具体地，根据定子绕组111a和转子绕组111b之间的绕组比可以改变控制方法。即，当绕组比低（例如，定子绕组111a和转子绕组111b之间的绕组比是1:1）时，转子绕组111b的电压高，并且期望数量的转矩满足，可以仅通过相位转换单元150的相位控制来控制转子绕组111b的电流。然而，当绕组比高时，转子绕组111b的电压低，并且期望数量的转矩不满足，可以在没有相位转换单元150的相位控制的情况下（即，T1、T2和T3或T1、T4和T5全部接通），仅通过控制转子电流控制器112来控制流过转子绕组111b的电流。

时期III指示由于反接或反相制动造成的减速时期。具体地，在没有相位转换单元150的相位控制的情况下（即，T1、T2和T3或T1、T4和T5全部接通）施加负相序的电压之后，仅转子电流控制器112可以被控制以控制在转子绕组111b中流过的电流。

如上所述，当将绕线转子式感应电机IM从其静止状态进行驱动时以及在对旋转状态的绕线转子式感应电机IM进行反接或反相制动时，从转子输出的电压的频率可以等于或大于60Hz。在该情况下，由于电感单元114的电感在其上起到极大的作用，因此可以使电压降落和电流限制效果最大化。电感单元114的电感可以在旋转速度达到预定范围或处于额定速度附近的低频区域中极大地降低。以该方式，根据本发明的实施例，可以呈现能够通过对转子绕组111b的各个相增加电感器（请参考附图标记114）根据从转子绕组111b输出的电压的频率的改变来改变电感从而稳定整个***的技术效果。

虽然已经示出并结合实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离通过后附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行修改改变。

Claims

1.一种用于控制绕线转子式感应电机中的转子电流的设备，所述设备包括：

绕线转子式感应电机；及

升压单元，所述升压单元使用所述绕线转子式感应电机自身的转子绕组作为电感器，对在所述转子绕组中感应的电压进行升压。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括：

相位转换单元，在制动过程中所述相位转换单元将***电源的相序转换为负相序。

3.根据权利要求2所述的设备，还包括：

电感单元，所述电感单元连接到所述绕线转子式感应电机的转子绕组的各个相，以控制在制动过程中产生的过电流。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述相位转换单元包括：

第一半导体开关单元，所述第一半导体开关单元具有连接到定子绕组的第一相的两端；

第二半导体开关单元，所述第二半导体开关单元具有连接到所述定子绕组的第二相的两端；

第三半导体开关单元，所述第三半导体开关单元具有连接到所述定子绕组的第三相的两端；

第四半导体开关单元，所述第四半导体开关单元具有连接到所述第二相的一端和连接到所述第三相的另一端；及

第五半导体开关单元，所述第五半导体开关单元具有连接到所述第三相的一端和连接到所述第二相的另一端。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第一半导体开关单元到所述第五半导体开关单元中的每一个包括至少一个半导体开关。

6.根据权利要求4所述的设备，其中，当所述第二半导体开关单元和所述第三半导体开关单元接通时，所述第四半导体开关单元和所述第五半导体开关单元关断，而当所述第四半导体开关单元和所述第五半导体开关单元接通时，所述第二半导体开关单元和所述第三半导体开关单元关断。

7.根据权利要求1所述的设备，还包括：

电力再生单元，所述电力再生单元将由所述升压单元升压后的电压传输到***电源。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述升压单元包括：

转子电流控制器，所述转子电流控制器包括开关元件以控制在所述转子绕组中流过的电流，所述开关元件具有连接到所述转子绕组的各个相的一端；及

升压二极管单元，所述升压二极管单元包括二极管并且将来自所述转子绕组的电流传输到所述电力再生单元，所述二极管具有连接到所述转子绕组的各个相的阳极。

9.根据权利要求7所述的设备，其中所述电力再生单元包括：

连接电网的再生逆变器，所述连接电网的再生逆变器将由所述升压单元升压后的电压转换成交流（AC）电压并将所述AC电压提供给所述***电源。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述连接电网的再生逆变器是从脉宽调制（PWM）逆变器和120度导通逆变器中选择的一个。

11.根据权利要求7所述的设备，还包括：

防逆流二极管，所述防逆流二极管防止电流从所述电力再生单元逆向流动到所述升压单元，所述防逆流二极管布置在所述升压单元和所述电力再生单元之间。

12.根据权利要求8所述的设备，其中所述开关元件是从包括绝缘栅双极晶体管（IGBT）、场效应晶体管（FET）、门极可关断晶闸管（GTO）及双极结型晶体管（BJT）的半导体开关中选择的至少一个。

13.根据权利要求8所述的设备，还包括：

电涌过滤器，所述电涌过滤器连接到所述开关元件的另一端以及所述二极管的阴极，并且吸收在所述开关元件的开关操作过程中产生的电涌电压以防止所述开关元件烧坏。