CN110176897A - 一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***及其控制方法，所述***包括：开关磁阻电机、发电机控制模块、模块化全桥逆变器、模块化多电平变换器；所述发电机控制模块用于输出直流电压，为所述开关磁阻电机***提供电能；所述模块化全桥逆变器用于控制所述开关磁阻电机绕组电压；所述模块化多电平变换器用于为所述开关磁阻电机提供电能，实现电机绕组的变电压控制，还用于吸收电机绕组退磁电流。本发明能够实现电机绕组的变电压控制，提高了开关磁阻电机绕组的励磁和退磁速度，增加了电机的输出转矩；同时实现了电池包故障切除和电池平衡充电功能，降低了***故障率，提高了***运行可靠性。

Description

一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***及其控制方法
技术领域
本发明属于电机技术领域，更具体地，涉及一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***及其控制方法。
背景技术
随着人类文明的不断发展，充分利用可再生的清洁能源、保护环境节能减排已经成了全人类的共识。电动汽车和混合动力汽车使用电能作为驱动能源，但是，一方面电动汽车的续航能力不如传统内燃机汽车，且使用永磁电机的电动汽车需要用到重要的战略物资稀土，造成了电机成本的提升，同时稀土的大量开采会造成严重的资源和环境问题；另一方面，永磁体的退磁问题也造成了其在高温高速时可靠性的下降。混合动力汽车采用油电混合动力驱动，续航能力强于纯电动汽车，在控制上也更加灵活。因此，开发新一代混合动力汽车电机驱动***就显得十分重要了。
开关磁阻电机不需要永磁体，采用集中绕组，具有结构坚固简单，控制灵活，启动转矩高，效率高，可靠性高，容错能力强，调速范围宽等优点，很适合用作电动汽车和混合动力汽车的驱动电机。但是，现有混合动力汽车驱动***为单一的蓄电池结构，容错能力低；只能输出直流电压，没有变电压输出能力，并且直流电压值随电池的储能降低而逐渐下降，不利于开关磁阻电机的励磁过程，造成输出转矩的下降；不利于开关磁阻电机的退磁过程，造成负转矩的产生。另外，现有混合动力汽车驱动***充电时往往要用到额外的储能器件，增加了***的体积和成本，也增加了***故障率，降低了***效率。为了提高***效率和可靠性，现有的开关磁阻电机***仍有许多可以改进的地方。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***及其控制方法，旨在解决现有混合动力汽车驱动***由于采用单一的蓄电池结构，只能输出直流电压，不利于电机励磁和退磁，造成***效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***，包括：开关磁阻电机、发电机控制模块、模块化全桥逆变器、模块化多电平变换器；
所述发电机控制模块的输出端通过第一继电器与所述模块化全桥逆变器的输入端连接；
所述模块化全桥逆变器与所述开关磁阻电机的三相绕组连接，同时通过第二继电器和第三继电器与所述模块化多电平变换器的外部接口连接；
所述发电机控制模块用于输出直流电压，为所述开关磁阻电机***提供电能；
所述模块化全桥逆变器用于控制所述开关磁阻电机绕组电压；
所述模块化多电平变换器用于为所述开关磁阻电机提供电能，实现电机绕组的变电压控制，还用于吸收电机绕组退磁电流。
进一步地，所述发电机控制模块包括：三相交流电机、三相继电器、整流电路和电容器；
所述三相交流电机的输出端通过所述三相继电器与所述整流电路的输入端口连接；所述电容器并联在所述整流电路的输出端；
所述三相交流电机用于为开关磁阻电机***提供电能；所述整流电路用于将交流电流整流为直流电流；所述整流电路输入端还可与外接电网连接，以获取电能。
进一步地，所述模块化全桥逆变器包括：三个全桥逆变单元；
每个全桥逆变单元包括：构成对称全桥电路的第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和对应的反并联二极管；
所述第一开关管及其反并联二极管的阳极连接端与所述第三开关管及其反并联二极管的阳极连接端构成所述全桥逆变单元的总输出端；三个全桥逆变单元的总输出端分别与所述开关磁阻电机的三相绕组连接；
所述第一开关管与其反并联二极管的阴极连接后构成全桥逆变单元的第一输出端；所述第三开关管与其反并联二极管的阴极连接后构成全桥逆变单元的第二输出端；
每个全桥逆变单元的第一输出端相连后，通过第三继电器与所述模块化多电平变换器的外部端口相连；每个全桥逆变单元的第二输出端相连后，通过第二继电器与所述模块化多电平变换器的外部端口相连。
进一步地，根据全桥电路中开关管不同的通断状态，开关磁阻电机绕组有三种模式：激励模式、零电压续流模式和退磁模式。
进一步地，所述模块化多电平变换器包括多个串联的半桥子模块；
每个半桥子模块包括一个半桥逆变器和一个电池包；所述电池包为输出电势恒定的直流电源；所述半桥逆变器包括构成半桥子模块的上开关管、下开关管和对应的反并联二极管；所述上开关管及其反并联二极管的阴极连接端与所述直流电源正极连接；所述下开关管及其反并联二极管的阳极连接端与所述直流电源负极连接；
所述上开关管及其反并联二极管的阳极连接端与所述下开关管及其反并联二极管的阴极连接端构成所述模块化多电平变换器的外部端口。
优选地，所述反并联二极管均采用快速恢复二极管。
进一步地，根据所述上下开关管的通断，所述半桥子模块有以下三种工作模式：
充电模式，所述开关磁阻电机绕组向所述半桥子模块释放能量；
放电模式，所述开关磁阻电机绕组从所述半桥子模块中吸收能量；
旁路模式，所述开关磁阻电机绕组与所述半桥子模块没有能量交换。
进一步地，当所述半桥子模块工作于充电模式下，使过充电的电池包所在半桥子模块旁路，以实现电池平衡充电控制。
进一步地，所述电池包发生故障时，将发生故障的电池包所在半桥子模块旁路，以实现电池故障切除控制。
进一步地，根据所述继电器不同的通断状态，所述驱动***有以下三种工作模式：
发电机供电模式，所述开关磁阻电机三相绕组由所述发电机控制模块供电；
电池供电模式，所述开关磁阻电机三相绕组由所述模块化多电平变换器供电；
静止充电模式，所述开关磁阻电机三相绕组从外电网获取电能，并对模块化多电平变换器中的电池充电。
进一步地，所述驱动***工作于发电机供电模式时：
在电机绕组励磁状态下，绕组电压大小为所述发电机控制模块的输出电压；
在电机绕组退磁状态下，绕组电压大小为所述模块化多电平变换器所有半桥子模块电压之和，通过控制所述半桥子模块充电和旁路的个数，实现绕组的变电压控制。
进一步地，所述驱动***工作于电池供电模式时：
在电机绕组励磁状态下，绕组电压大小为所述模块化多电平变换器所有半桥子模块电压之和，通过控制所述半桥子模块放电和旁路的个数，实现电机绕组的变电压控制；
在电机绕组退磁状态下，绕组电压大小为所述模块化多电平变换器所有半桥子模块电压之和，通过控制所述半桥子模块充电和旁路的个数，实现绕组的变电压控制。
本发明另一方面还提供了一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***的控制方法，包括：
(1)判断所述模块化多电平变换器是否能提供足够电能，若是，则执行步骤(2)；若否，则执行步骤(3)；
(2)控制所述第一继电器断开，所述第二继电器和所述第三继电器闭合，使所述驱动***工作在电池供电模式；
(3)控制所述第一继电器和第二继电器闭合，第三继电器断开，使所述驱动***工作于发电机供电模式。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
(1)传统开关磁阻电机驱动***无法实现变电压控制，本发明的模块化多电平变换器通过控制半桥子模块的接入个数，实现变电压控制，降低了开关器件的电压应力，提高了***运行可靠性；同时提高了开关磁阻电机绕组的励磁和退磁速度，使得电机输出转矩增加。
(2)传统开关磁阻电机驱动***采用单一的蓄电池结构，当电池出现故障时，往往会影响整个开关磁阻电机驱动***的性能，本发明的模块化多电平变换器中采用多个子模块串联的结构，将出现故障或过充电的电池所在子模块旁路，从而实现电池包故障切除功能和电池组平衡充电功能，减小了***故障率。
(3)传统开关磁阻电机驱动***充电时可能要用到额外的电感或电容作为储能器件，***体积和成本高，本发明通过复用开关磁阻电机自身的绕组，实现了电池的充电功能，降低了***成本，提高了***效率。
附图说明
图1是开关磁阻电机混合动力驱动***结构示意图；
图2(a)至图2(c)为开关磁阻电机A相绕组的三种工作模式；
图3(a)至图3(d)为模块化多电平变换器中半桥子模块的四种工作模式；
图4(a)至图4(c)为本发明所述驱动***的三种工作模式；
图5(a)为发电机供电模式下A相绕组的励磁电流；
图5(b)为发电机供电模式下A相绕组的退磁电流；
图6(a)为电池供电模式下A相绕组的励磁电流；
图6(b)为电池供电模式下A相绕组的退磁电流；
图7(a)为静止充电模式下三相绕组的励磁电流；
图7(b)为静止充电模式下三相绕组的退磁电流；
图8(a)为电池变电压控制：全部电池接入励磁；
图8(b)为电池变电压控制：全部电池接入退磁；
图8(c)为电池变电压控制：电池E1、E2接入励磁；
图8(d)为电池变电压控制：电池E1、E3、E5、E6电池接入退磁；
图9(a)为绕组励磁时，电池E1和E3因故障被旁路；
图9(b)为绕组退磁时，电池E1和E3故障电池E4充满电被旁路。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供的一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***，包括：开关磁阻电机、发电机控制模块、模块化全桥逆变器、模块化多电平变换器；
所述发电机控制模块的输出端通过第一继电器J1与所述模块化全桥逆变器的输入端连接；所述模块化全桥逆变器与所述开关磁阻电机的三相绕组连接，同时通过第三继电器J3和第二继电器J2与所述模块化多电平变换器的外部接口连接；
所述发电机控制模块用于输出直流电压，为所述开关磁阻电机***提供电能；
所述模块化全桥逆变器用于控制所述开关磁阻电机绕组电压；
所述模块化多电平变换器用于为所述开关磁阻电机提供电能，实现电机绕组的变电压控制，还用于吸收电机绕组退磁电流。
所述发电机控制模块包括：三相交流电机G、三相继电器J、整流电路RE和电容器C；
三相交流电机G的输出端通过三相继电器J与整流电路RE的输入端口连接；所述电容器并联在所述整流电路的输出端；
三相交流电机G用于为开关磁阻电机***提供电能；整流电路RE用于将交流电流整流为直流电流；整流电路输入端还可通过对称三相交流电插头AC与外接电网连接，以获取电能。
所述模块化全桥逆变器包括：三个全桥逆变单元；
每个全桥逆变单元包括：构成对称全桥电路的第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和对应的反并联二极管；
所述第一开关管及其反并联二极管的阳极连接端与所述第三开关管及其反并联二极管的阳极连接端构成所述全桥逆变单元的总输出端；三个全桥逆变单元的总输出端分别与所述开关磁阻电机的三相绕组A、B、C连接；
所述第一开关管与其反并联二极管的阴极连接后构成全桥逆变单元的第一输出端；所述第三开关管与其反并联二极管的阴极连接后构成全桥逆变单元的第二输出端；
每个全桥逆变单元的第一输出端相连后，通过第三继电器J3与所述模块化多电平变换器的外部端口相连；每个全桥逆变单元的第二输出端相连后，通过第二继电器J2与所述模块化多电平变换器的外部端口相连。
根据全桥电路中开关管不同的通断状态，开关磁阻电机绕组有三种模式：激励模式、零电压续流模式和退磁模式。
如图2(a)所示，当A相全桥逆变器中第一开关管Sa1和第四开关管Sa4开通，第二开关管Sa2和第三开关管Sa3关断，直流母线电压Udc加到开关磁阻电机A相绕组两端，使A相绕组电流上升；此时，A相绕组工作在激励模式。
如图2(b)所示，当A相全桥逆变器中第四开关管Sa4开通，第一开关管Sa1、第二开关管Sa2和第三开关管Sa3关断，由于电感的续流作用，A相绕组电流将通过A相绕组、Sa2的反并联二极管及Sa4构成零电压回路，A相绕组电压为零；此时，A相绕组工作在零电压续流模式。
如图2(c)所示，当A相全桥逆变器中Sa1、Sa2、Sa3和Sa4全部关断，由于电感的续流作用，A相绕组电流将通过A相绕组、Sa2和Sa3的反并联二极管流回直流母线，A相绕组电压为-Udc；此时，A相绕组工作在退磁模式。
上述3种工作模式都可以用相电压平衡方程描述：
其中Un为相电压，Rn为相绕组的阻值，in为相电流，θ为转子位置角，Ln是相绕组的电感值。
所述模块化多电平变换器包括多个串联的半桥子模块；
每个半桥子模块包括一个半桥逆变器和一个电池包；
所述电池包为输出电势恒定的直流电源；所述半桥逆变器包括构成半桥子模块的上开关管、下开关管和对应的反并联二极管；所述上开关管及其反并联二极管的阴极连接端与所述直流电源正极连接；所述下开关管及其反并联二极管的阳极连接端与所述直流电源负极连接；
所述上开关管及其反并联二极管的阳极连接端与所述下开关管及其反并联二极管的阴极连接端构成所述模块化多电平变换器的外部端口。
半桥子模块的能量储存在电池包中，因此整个模块化多电平变换器就是一个电池能量储存***，既可以为开关磁阻电机提供电能，实现电机绕组的变电压控制，也可以作为能量回馈***，吸收电机绕组退磁电流。
通过控制继电器J2、J3的通断实现模块化多电平变换器的接入或切除。
根据半桥逆变器中上下开关管不同的通断状态，所述半桥子模块有四种工作状态：充电模式、放电模式、旁路模式1或旁路模式2。
如图3(a)所示，当半桥逆变器上开关管Sm1开通或关断、Sm2关断、ism从电机绕组经上开关管的反并联二极管Dm1流入半桥子模块时，电池Em充电，能量增加，半桥子模块电压usm等于Em，开关磁阻电机绕组向半桥子模块释放能量，此状态定义为充电模式。
如图3(b)所示，当Sm1开通，Sm2关断，ism从半桥子模块经上开关管Sm1流入电机绕组时，电池Em放电，能量减少，半桥子模块电压usm等于Em，开关磁阻电机绕组从半桥子模块中吸收能量，此状态定义为放电模式。
如图3(c)所示，当Sm1关断，Sm2开通，ism从电机绕组流入半桥子模块并经下开关管Sm2流出，电池Em无电流流过，能量不变，半桥子模块电压usm等于0，此时开关磁阻电机绕组与半桥子模块没有能量交换，该半桥子模块不提供也不吸收能量，定义为旁路模式1。
如图3(d)所示，当Sm1关断，Sm2开通或关断，ism从半桥子模块经下开关管Sm2的反并联二极管Dm2流向电机绕组，电池Em无电流流过，能量不变，半桥子模块电压usm等于0，此时电机绕组与半桥子模块没有能量交换，该半桥子模块不提供也不吸收能量，定义为旁路模式2。
根据上述半桥子模块的工作状态，半桥子模块电压usm可以表示为：
模块化全桥逆变器的直流母线电压为所有半桥子模块电压usm之和：
m为半桥子模块个数
继电器J1、J2、J3处于不同的通断状态，模块化全桥逆变器的直流侧能量来源不同，相应地，所述驱动***有三种工作模式：发电机供电模式、电池供电模式、静止充电模式。
如图4(a)所示，当继电器J1、J2闭合，J3断开，开关磁阻电机的三相绕组由发电机单独供电，驱动***工作于发电机供电模式，模块化全桥逆变器与继电器J1连通的第一直流母线电压Udc1为发电机控制模块的输出电压Ug；与继电器J2连通的第二直流母线电压Udc2为所述模块化多电平变换器所有半桥子模块电压usm之和，即
Udc1＝Ug
以A相为例，当驱动***工作于发电机供电模式，在A相绕组励磁状态下，励磁电流如图5(a)所示，励磁电流全部由发电机提供，绕组电压等于Udc1，即发电机控制模块的输出电压Ug；
在A相绕组退磁状态下，励磁电流如图5(b)所示，退磁电流全部流向模块化多电平变换器，绕组电压为-Udc2；
即驱动***工作于发电机供电模式时，A相绕组电压可表示为：
可以看出，在A相绕组退磁状态下，通过控制所述半桥子模块充电和旁路的个数，能够实现绕组的变电压控制。
如图4(b)所示，当继电器J1断开，J2、J3闭合，开关磁阻电机三相绕组由电池单独供电，驱动***工作在电池供电模式，模块化全桥逆变器直流母线电压Udc为模块化多电平变换器的输出电压，也即所有半桥子模块电压之和，即
以A相为例，当驱动***工作于电池供电模式，在A相绕组励磁状态下，绕组的励磁电流如图6(a)所示，励磁电流全部由电池提供，绕组电压大小为所述模块化多电平变换器所有半桥子模块电压之和；
在A相绕组退磁状态下，绕组的励磁电流如图6(b)所示，退磁电流全部流向模块化多电平变换器中的电池，绕组电压大小为所述模块化多电平变换器所有半桥子模块电压之和；
即驱动***工作于电池供电模式时，A相绕组电压可表示为：
可以看出，在A相绕组退磁和退磁状态下，均可通过控制所述半桥子模块充电和旁路的个数，实现绕组的变电压控制。
如图4(c)所示，当汽车静止时，通过三相交流电插口对电池进行充电，继电器J1、J2闭合，J3断开，***工作在静止充电模式，开关磁阻电机三相绕组在励磁状态下，模块化全桥逆变器第一直流母线电压Udc1为发电机控制模块的输出电压Ug；开关磁阻电机三相绕组在退磁状态下，模块化全桥逆变器第二直流母线电压Udc2为模块化多电平变换器中子模块电压之和，即
Udc1＝Ug
***工作在静止充电模式时，开关磁阻电机三相绕组同时励磁或关断退磁；当三相绕组在励磁状态下，如图7(a)所示，电流从发电机控制模块流向绕组，将能量储存在三相电感中，此时由于继电器J3是断开的，模块化多电平变换器中的电池不会受到来自发电机控制模块的冲击；
当三相绕组在退磁状态下，如图7(b)所示，电流从三相绕组通过全桥电路中的第二开关管和第三开关管的反并联二极管流向模块化多电平变换器，电感储能向电池包中转移，实现充电功能，整个过程不需要额外的电感或电容；
电机A、B、C三相绕组电压un可表示为：
其中，n＝A，B，C。
当***工作于电池供电模式时，发电机控制模块被切除，能量全部来自于模块化多电平变换器：绕组励磁阶段，电池中的电能从变换器中流向绕组，并以磁能的形式储存在相绕组电感中，如图8(a)所示；绕组退磁阶段，绕组中的部分磁能转化成电能回馈给变换器，损耗的磁能通过开关磁阻电机转化为机械能，如图8(b)所示。如果任意时刻都将全部子模块接入，则母线电压Udc维持恒值不变，即
A相绕组电压为
当绕组励磁时，往往存在电流上升过快，开关管上的电压应力较高，开关管开通和关断损耗较大等缺点；当绕组退磁时，往往因退磁电流下降不够迅速，影响输出转矩大小，增加损耗，因此，需要引入变电压控制。
通过控制所述半桥子模块放电和旁路的个数，即通过控制半桥逆变器中开关管的通断状态，可以实现直流母线电压的灵活控制，进而实现绕组的变电压控制。以A相为例，绕组在励磁状态下，即电池放电过程中，将2个电池E1、E2接入电路，其它子模块旁路，如图8(c)；绕组在退磁状态下，将4个电池E1、E3、E5、E6接入电路，其它子模块旁路，图8(d)所示。整个过程中，直流母线电压为：
A相的相电压为：
通用的，假设在绕组励磁时有N1个子模块接入电路，绕组退磁时有(N1+N2)个子模块接入电路，直流母线电压可表示为：
A相绕组相电压可以表示为：
可以看出，通过上述变电压控制策略，不论在励磁还是退磁过程中，直流母线电压都可以灵活调整，相应地，绕组电压也可以灵活调整。
在出现如高温、电池过充电或过放电、电池老化等严重状况时，若不及时处理将产生严重后果，特别是对于高速运行的混合动力汽车。因此，在电池故障时，必须及时将电池所在半桥子模块旁路，实现电池故障切除控制；在充电过程中必须对电池组进行充电平衡控制，将已经过充电的电池所在子模块旁路，将电量远低于平均水平的子模块尽快充电到平均水平，实现电池平衡充电功能。如图9(a)所示，绕组励磁时电池E1和E3因故障被旁路；如图9(b)所示，绕组退磁时E1和E3故障被旁路，电池E4充满电被旁路。注意到，电池E4所在半桥子模块充电时旁路，放电时接入，半桥子模块电池所储存的能量不断释放，最终使子模块电池电压下降，发生故障的电池E1和E3始终没有接入电路，避免了个别电池工作不正常而导致事故。
本发明实施例还提供了一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***的控制方法，包括：
(1)判断所述模块化多电平变换器是否能提供足够电能，若是，则执行步骤(2)；若否，则执行步骤(3)；
具体地，一方面，***在电池供电模式下，汽车尾气排放量少；另一方面，本发明的模块化多电平变换器通过控制半桥子模块的接入个数，能够实现变电压控制，开关磁阻电机绕组的励磁和退磁速度加快，电机输出转矩增加；且能够将出现故障或过充电的电池所在子模块旁路，***故障率低，运行可靠性高；因此综合环境保护和***运行性能两方面因素，本发明倾向于使驱动***运行于电池供电模式；
但是由于电池供电模式在续航方面存在限制，在实际应用场景中，可以根据电量、油量、路面状况、驾驶习惯等综合因素设定阈值，当检测到的电池剩余量低于该阈值时，将电池供电模式切换为发电机供电模式。
(2)结合本发明实施例提供的驱动***结构，控制所述第一继电器断开，所述第二继电器和所述第三继电器闭合，使所述驱动***工作在电池供电模式；
(3)控制所述第一继电器和第二继电器闭合，第三继电器断开，使所述驱动***工作于发电机供电模式。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***，其特征在于，包括：开关磁阻电机、发电机控制模块、模块化全桥逆变器、模块化多电平变换器；
所述发电机控制模块的输出端通过第一继电器与所述模块化全桥逆变器的输入端连接；
所述模块化全桥逆变器与所述开关磁阻电机的三相绕组连接，同时通过第二继电器和第三继电器与所述模块化多电平变换器的外部接口连接；
所述发电机控制模块用于输出直流电压，为所述开关磁阻电机***提供电能；
所述模块化全桥逆变器用于控制所述开关磁阻电机绕组电压；
所述模块化多电平变换器用于为所述开关磁阻电机提供电能，实现电机绕组的变电压控制，还用于吸收电机绕组退磁电流。
2.根据权利要求1所述的一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***，其特征在于，所述模块化全桥逆变器包括：三个全桥逆变单元；
每个全桥逆变单元包括：构成对称全桥电路的第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和对应的反并联二极管；
所述第一开关管及其反并联二极管的阳极连接端与所述第三开关管及其反并联二极管的阳极连接端构成所述全桥逆变单元的总输出端；三个全桥逆变单元的总输出端分别与所述开关磁阻电机的三相绕组连接；
所述第一开关管与其反并联二极管的阴极连接后构成全桥逆变单元的第一输出端；所述第三开关管与其反并联二极管的阴极连接后构成全桥逆变单元的第二输出端；
每个全桥逆变单元的第一输出端相连后，通过第三继电器与所述模块化多电平变换器的外部端口相连；每个全桥逆变单元的第二输出端相连后，通过第二继电器与所述模块化多电平变换器的外部端口相连。
3.根据权利要求1所述的一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***，其特征在于，所述模块化多电平变换器包括多个串联的半桥子模块；
每个半桥子模块包括一个半桥逆变器和一个电池包；所述电池包为输出电势恒定的直流电源；所述半桥逆变器包括构成半桥子模块的上开关管、下开关管和对应的反并联二极管；所述上开关管及其反并联二极管的阴极连接端与所述直流电源正极连接；所述下开关管及其反并联二极管的阳极连接端与所述直流电源负极连接；
所述上开关管及其反并联二极管的阳极连接端与所述下开关管及其反并联二极管的阴极连接端构成所述模块化多电平变换器的外部端口。
4.根据权利要求3所述的一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***，其特征在于，根据所述上下开关管的通断，所述半桥子模块有以下三种工作模式：
充电模式，所述开关磁阻电机绕组向所述半桥子模块释放能量；
放电模式，所述开关磁阻电机绕组从所述半桥子模块中吸收能量；
旁路模式，所述开关磁阻电机绕组与所述半桥子模块没有能量交换。
5.根据权利要求4所述的一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***的控制方法，其特征在于，当所述半桥子模块充电时，使过充电的电池包所在半桥子模块旁路，以实现电池平衡充电控制。
6.根据权利要求4所述的一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***的控制方法，其特征在于，所述电池包发生故障时，将发生故障的电池包所在半桥子模块旁路，以实现电池故障切除控制。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***，其特征在于，根据所述继电器不同的通断状态，所述驱动***有以下三种工作模式：
发电机供电模式，所述开关磁阻电机三相绕组由所述发电机控制模块供电；
电池供电模式，所述开关磁阻电机三相绕组由所述模块化多电平变换器供电；
静止充电模式，所述开关磁阻电机三相绕组从外电网获取电能，并对模块化多电平变换器中的电池充电。
8.根据权利要求7所述的一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***，其特征在于，所述驱动***工作于发电机供电模式时，
在电机绕组励磁状态下，绕组电压大小为所述发电机控制模块的输出电压；
在电机绕组退磁状态下，绕组电压大小为所述模块化多电平变换器所有半桥子模块电压之和，通过控制所述半桥子模块充电和旁路的个数，实现绕组的变电压控制。
9.根据权利要求7所述的一种多电平开关磁阻电机混合动力驱动***，其特征在于，所述驱动***工作于电池供电模式时，
在电机绕组励磁状态下，绕组电压大小为所述模块化多电平变换器所有半桥子模块电压之和，通过控制所述半桥子模块放电和旁路的个数，实现电机绕组的变电压控制；
在电机绕组退磁状态下，绕组电压大小为所述模块化多电平变换器所有半桥子模块电压之和，通过控制所述半桥子模块充电和旁路的个数，实现绕组的变电压控制。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述的开关磁阻电机混合动力驱动***的控制方法，其特征在于，包括：
(1)判断所述模块化多电平变换器是否能提供足够电能，若是，则执行步骤(2)；若否，则执行步骤(3)；
(2)控制所述第一继电器断开，所述第二继电器和所述第三继电器闭合，使所述驱动***工作于电池供电模式；
(3)控制所述第一继电器和第二继电器闭合，第三继电器断开，使所述驱动***工作于发电机供电模式。
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