CN115514284A - 一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动*** - Google Patents

一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动*** Download PDF

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宁达维
管勇涛
邹浩楠
张卓然
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Abstract

本发明实施例公开了一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，涉及变磁阻类电机驱动控制技术领域，能够提高电励磁双凸极电机的转矩性能。本发明包括：直流电源、变母线电压变换器、三相全桥逆变器和电励磁双凸极电机；所述变母线电压变换器的输入正端和输入负端，都与所述直流电源相连；所述变母线电压变换器的输出端与所述三相全桥逆变器的输入正端和输入负端相连；在所述变母线电压变换器中，包括：与所述变母线电压变换器的输入正端连接有一个二极管，在所述变母线电压变换器的输出端安装有一个电容；所述三相全桥逆变器连接所述电励磁双凸极电机。

Description

一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动 ***
技术领域
本发明涉及变磁阻类电机驱动控制技术领域，尤其涉及一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***。
背景技术
随着多电飞机技术的发展，起动发电一体化已经成为航空电气发展的重要方向，而多电发动机是多电飞机技术的核心，高速起动发电机是多电发动机的关键技术支撑。电励磁双凸极电机作为一种磁阻类电机，其转子结构与开关磁阻电机类似，继承了开关磁阻电机结构简单、可靠性高的优势，电机本身适合高速等恶劣工况下运行，在多电飞机起动发电***中具有重要的研究价值。
传统的电励磁双凸极电机驱动***是直流电源电压一定，通过控制三相全桥变换器的功率变换器来控制电枢电流。当电励磁双凸极电机低速运行时，由于电励磁双凸极电机的转速和反电势较低，电枢电流快速上升，在上升区转矩损失较小；在直流电源电压一定条件下，随着电励磁双凸极电机转速逐渐升高，电励磁双凸极电机反电势逐渐接近直流电源电压，电枢电流上升缓慢，转矩损失较大，从而限制了电励磁双凸极电机的转速。
发明内容
本发明的实施例提供一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，能够提高电励磁双凸极电机的转矩性能。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
***的组成部分包括：直流电源、变母线电压变换器、三相全桥逆变器和电励磁双凸极电机；所述变母线电压变换器的输入正端和输入负端，都与所述直流电源相连；所述变母线电压变换器的输出端与所述三相全桥逆变器的输入正端和输入负端相连；在所述变母线电压变换器中，包括：与所述变母线电压变换器的输入正端连接有一个二极管，在所述变母线电压变换器的输出端安装有一个电容；所述三相全桥逆变器连接所述电励磁双凸极电机。
在所述电励磁双凸极电机中，励磁绕组F和电枢绕组均置于定子槽中，转子无绕组，其中，电枢绕组包括了电励磁双凸极电机A相，B相和C相的电枢绕组。
所述三相全桥逆变器中包括了：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6六个金氧半场效晶体管，还包括了D1、D2、D3、D4、D5和D6六个二极管；其中，场效晶体管Q1的源极与二极管D1的阳极连接，场效晶体管Q1的漏极与二极管D1的阴极连接，场效晶体管Q2的源极与二极管D2的阳极连接，场效晶体管Q2的漏极与二极管D2的阴极连接，场效晶体管Q3的源极与二极管D3的阳极连接，场效晶体管Q3的漏极与二极管D3的阴极连接，场效晶体管Q4的源极与二极管D4的阳极连接，场效晶体管Q4的漏极与二极管D4的阴极连接，场效晶体管Q5的源极与二极管D5的阳极连接，场效晶体管Q5的漏极与二极管D5的阴极连接，场效晶体管Q6的源极与二极管D6的阳极连接，场效晶体管Q6的漏极与二极管D6的阴极连接，场效晶体管Q1的源极与场效晶体管Q4的漏极连接，场效晶体管Q3的源极与场效晶体管Q6的漏极连接，场效晶体管Q5的源极与场效晶体管Q2的漏极连接，场效晶体管Q1的源极、场效晶体管Q3的源极与场效晶体管Q5的源极分别构成所述三相全桥逆变器输出；场效晶体管Q1的漏极和场效晶体管Q3的漏极分别与场效晶体管Q5的漏极连接并构成所述三相全桥逆变器的输入正端；场效晶体管Q4的源极和场效晶体管Q6的源极分别与场效晶体管Q2的源极连接并构成所述三相全桥逆变器的输入负端；所述三相全桥逆变器的输入正端和所述三相全桥逆变器额输入负端与所述变母线电压变换器的输出端相连，所述三相全桥逆变器的输出端与所述电励磁双凸极电机电枢绕组的A相、B相和C相相连。
具体的，所述变母线电压变换器采用可控式变母线电压变换器，其中包括：电感L1，大电容C1，金氧半场效晶体管Q7和二极管D7；电感L1构成所述可控式变母线电压变换器的输入正端，大电容C1构成所述可控式变母线电压变换器的输出端，并且大电容的电压UC1等于母线电压Udc；其中，通过控制金氧半场效晶体管Q7开通或关断，来调整大电容电压UC1。所述三相全桥逆变器在关断换相宽度角(0°,α)的阶段时，通过所述电励磁双凸极电机的电枢电流回馈能量，向大电容C1充电，并通过控制金氧半场效晶体管Q7来提高大电容电压UC1；当金氧半场效晶体管Q7开通时，直流电源为电感L1充电；当金氧半场效晶体管Q7关断时，直流电源和电感L1共同为大电容C1充电，使得大电容的电容电压UC1大于直流电源电压U1。
可选的，所述变母线电压变换器采用不可控式变母线电压变换器，其中包括：小电容C2和二极管D8，其中，二极管D8构成所述不可控式变母线电压变换器的输入正端，小电容C2构成所述不可控式变母线电压变换器的输出端，且小电容电压UC2等于母线电压Udc。所述三相全桥逆变器在关断换相宽度角(0°,α)的阶段时，所述直流电源通过二极管D8为小电容C2充电，同时，所述电励磁双凸极电机的B相和C相绕组在换相阶段也在为小电容C2充电，以便于小电容C2的电容电压UC2大于直流电源电压U1。
本发明实施例提供的基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，本发明在三相全桥逆变器的前端引入了变母线电压变换器，提出了一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***。所述的变母线电压变换器具体分为两种，一种是可控式变母线电压变换器，此变换器中的电容为大电容，通过控制金氧半场效晶体管来控制大电容电压；另一种是不可控式变母线电压变换器，此变换器中的电容为小电容。两种变母线电压变换器均可以加快电枢电流上升率，拓宽了电机的转速范围，提高了电机的转矩性能。与现有技术相比，本发明通过给电容进行充电，使得变母线电压变换器中的电容电压均大于直流电源电压，加快了电枢电流上升率，拓宽了电励磁双凸极电机的转速范围，提高了电励磁双凸极电机的转矩性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为电励磁双凸极电机结构示意图；
图2为电励磁双凸极电机标准角控制策略及三相电流波形的示意图；
图3为基于变母线电压变换器的三相全桥逆变器驱动***的示意图；
图4为可控式变母线电压变换器拓扑图；
图5为不可控式变母线电压变换器拓扑图；
图6为基于可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器在关断换相宽度角为(0°,α)时的导通模态的示意图；
图7为基于可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器在开通宽度角为(α,β)时的导通模态的示意图；
图8为基于不可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器在关断换相宽度角为(0°,α)时的导通模态的示意图；
图9为基于不可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器在关断换相宽度角为(α,β)时的导通模态的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本实施例的设计思路在于：在三相全桥逆变器的前端引入变母线电压变换器，其中，所述的变母线电压变换器具体分为两种，一种是可控式变母线电压变换器，此变换器中的电容容值大，通过控制金氧半场效晶体管Q7来控制大电容电压UC1；另一种是不控式变母线电压变换器，此变换器中的电容容值小。两种变母线电压变换器均可以加快换相过程中电枢电流上升率，提高了电机的转矩输出性能，拓宽了电机的转速范围。
具体的，本发明实施例提供一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，如图3所示，***的组成部分包括：直流电源、变母线电压变换器、三相全桥逆变器和电励磁双凸极电机。
所述变母线电压变换器的输入正端和输入负端，都与所述直流电源相连；所述变母线电压变换器的输出端与所述三相全桥逆变器的输入正端和输入负端相连；在所述变母线电压变换器中，包括：与所述变母线电压变换器的输入正端连接有一个二极管，在所述变母线电压变换器的输出端安装有一个电容；所述三相全桥逆变器连接所述电励磁双凸极电机。
本实施例中的电励磁双凸极电机具体采用的是电励磁双凸极电机，其结构如图1所示，其中A，B和C分别表示电励磁双凸极电机电枢绕组的A相，B相和C相，F表示励磁绕组，可见励磁绕组和电枢绕组均置于定子槽中，转子无绕组。A+，B+和C+分别表示电励磁双凸极电机的A相，B相和C相电枢绕组绕组电流输入端，A-，B-和C-分别表示电励磁双凸极电机的A相，B相和C相电枢绕组绕组电流输出端，F+电励磁双凸极电机励磁绕组绕组电流输入端，F-电励磁双凸极电机励磁绕组绕组电流输出端，图中画出了A相电枢绕组和励磁绕组F的绕线方式。在图1中所示的励磁调节器的作用，主要是对电励磁双凸极电机的励磁电流进行控制,从而调节电励磁双凸极电机的励磁磁场。
图2为电励磁双凸极电机标准角控制策略及三相电流波形。0°、120°和240°位置分别为A相、B相和C相定子极与转子极对齐的位置，此时电枢绕组的电感都达到最大值。另外0°、120°、240°三个位置将电枢绕组的电感曲线划分为三个区间，即电感上升区、电感下降区和电感不变区。其中0°位置是A相电枢绕组相电流开通点，是B相电枢绕组相电流关断点，也是C相电枢绕组相电流反向点，120°和240°位置的情况与此类似。在标准角控制方法中，相电流的开通、反向、关断均发生在定转子极对齐点处，即均发生0°、120°和240°三个位置。但由于电励磁双凸极电机的电枢绕组是感性的，故在0°、120°和240°三个位置换相时，三相电枢电流不能突变。以0°位置为例，在0°位置之前，B相和C相处于导通状态，晶体管Q5和Q6开通，而在0°位置时，晶体管Q5和Q6关断，晶体管Q1和Q2开通。由于0°位置是A相电枢绕组相电流开通点，是B相电枢绕组相电流关断点，也是C相电枢绕组相电流反向点，且三相电枢电流不能突变，故在(0°,120°)共存在三个区间，分别为(0°,α)，(α,β)和(β,120°)。(0°,α)为关断换相宽度角，此阶段A相电流为零，B相电流逐渐为零，C相电流逐渐上升为零；(α,β)为开通宽度角，此阶段A相电流逐渐上升到正向稳定值Ipm，B相电流为零，C相电流逐渐下降为反向稳定值-Ipm；(β,120°)为稳定宽度角，此阶段A相电流为正向稳定值Ipm，B相电流为零，C相电流为反向稳定值-Ipm。
图3为基于变母线电压变换器的三相全桥逆变器驱动***。三相全桥逆变器结构包括Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6六个金氧半场效晶体管，D1、D2、D3、D4、D5、D6六个二极管。场效晶体管Q1的源极与二极管D1的阳极连接，场效晶体管Q1的漏极与二极管D1的阴极连接，场效晶体管Q2的源极与二极管D2的阳极连接，场效晶体管Q2的漏极与二极管D2的阴极连接，场效晶体管Q3的源极与二极管D3的阳极连接，场效晶体管Q3的漏极与二极管D3的阴极连接，场效晶体管Q4的源极与二极管D4的阳极连接，场效晶体管Q4的漏极与二极管D4的阴极连接，场效晶体管Q5的源极与二极管D5的阳极连接，场效晶体管Q5的漏极与二极管D5的阴极连接，场效晶体管Q6的源极与二极管D6的阳极连接，场效晶体管Q6的漏极与二极管D6的阴极连接，场效晶体管Q1的源极与场效晶体管Q4的漏极连接，场效晶体管Q3的源极与场效晶体管Q6的漏极连接，场效晶体管Q5的源极与场效晶体管Q2的漏极连接，场效晶体管Q1的源极、场效晶体管Q3的源极与场效晶体管Q5的源极分别构成三相全桥逆变器输出。场效晶体管Q1的漏极、场效晶体管Q3的漏极与场效晶体管Q5的漏极连接构成三相全桥逆变器输入正端，场效晶体管Q4的源极、场效晶体管Q6的源极与场效晶体管Q2的源极连接构成三相全桥逆变器输入负端，三相全桥逆变器输入正端、三相全桥逆变器输入负端与变母线电压变换器的输出端相连，三相全桥逆变器输出端与电励磁双凸极电机电枢绕组的A相，B相和C相相连。
传统的电励磁双凸极电机驱动***是直流电源直接与三相全桥逆变器相连，三相全桥逆变器分别与电励磁双凸极电机的A相电枢绕相Wa，B相电枢绕组Wb，C相电枢绕组Wc相连。本发明在三相全桥逆变器的前端引入了变母线电压变换器，提出了一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***。本发明所提出的驱动***通过给电容充电，增大了母线电压Udc等级，从而可以提升电枢电流上升率，拓宽了电机的转速范围，提高了电励磁双凸极电机的转矩性能。
本实施例中，如图4所示的，所述变母线电压变换器采用可控式变母线电压变换器，其中包括：电感L1，大电容C1，金氧半场效晶体管Q7和二极管D7；电感L1构成所述可控式变母线电压变换器的输入正端，大电容C1构成所述可控式变母线电压变换器的输出端，并且大电容的电压UC1等于母线电压Udc；其中，通过控制金氧半场效晶体管Q7开通或关断，来调整大电容电压UC1。本实施例中，大电容指的是能够限制住母线电压，随着母线电流的增大，母线电压不会升高；小电容指的是不能够限制住母线电压，随着母线电流的增大，母线电压会升高。
所述当电励磁双凸极电机的电角度为关断换相宽度角(0°,α)时，三相全桥逆变器通过所述电励磁双凸极电机的电枢电流回馈能量，向大电容C1充电，并通过控制金氧半场效晶体管Q7来提高大电容电压UC1，其中，关断换相宽度角指的是电励磁双凸极电机的电角度；当金氧半场效晶体管Q7开通时，直流电源为电感L1充电；当金氧半场效晶体管Q7关断时，直流电源和电感L1共同为大电容C1充电，使得大电容的电容电压UC1大于直流电源电压U1。
具体如图6所示的，基于可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器在关断换相宽度角为(0°,α)时的导通模态，具体分为Q7开通和Q7关断两种导通模态。图6(a)为Q7开通时的导通模态，直流电源为电感L1充电；在关断换相宽度角为(0°,α)时，电枢电流回馈能量向充电。图6(b)为Q7关断时的导通模态，直流电源和电感L1共同为大电容C1充电，且电枢电流回馈能量也向大电容C1充电，使得电容电压UC1大于直流电源电压U1。α表示由负到正的A相电流过零点时的电角度，β表示A相电流达到正向稳定值Ipm时的电角度。
进一步的，传统的电励磁双凸极电机驱动***为直流电源和三相全桥逆变器，则电容电压UC1等于直流电源电压U1，而基于可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器在开通宽度角为(α,β)阶段，电容电压UC1大于直流电源电压U1，根据公式(2)可知，提高了电流上升率，提高了输出转矩。具体来说，所述当电励磁双凸极电机的电角度为开通宽度角(α,β)时，大电容C1为电励磁双凸极电机A相电枢绕组和C相电枢绕组供电，其电路模态方程为：
Figure BDA0003878388250000091
则电励磁双凸极电机的A相和C相电流变化率为：
Figure BDA0003878388250000101
其中，Ea表示A相电枢绕组反电势，La表示A相电枢绕组自感，Ec表示C相电枢绕组反电势，Lc表示C相电枢绕组自感，ia表示A相电流，ic表示C相电流。具体的，在关断换相宽度角(0°,α)阶段，大电容C1的电容电压UC1大于直流电源电压U1，故无论金氧半场效晶体管Q7开通还是关断，D7都处于关断状态。例如：图7为基于可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器在开通宽度角为(α,β)时的导通模态，具体分为Q7开通和Q7关断两种导通模态。但根据图6分析可知，由于电容电压UC1大于直流电源电压U1，故无论Q7开通还是关断，D7都处于关断状态。
总的来说，传统的电励磁双凸极电机驱动***是直流电源直接与三相全桥逆变器相连，直流电源电压U1等于母线电压Udc，在开通宽度角为(α,β)阶段利用直流电源为电励磁双凸极电机A相电枢绕组和C相电枢绕组供电。而本发明所提出的驱动***利用大电容C1为电励磁双凸极电机A相电枢绕组和C相电枢绕组供电，由于大电容C1的电容电压UC1等于母线电压Udc，且大于直流电源电压U1，故根据公式(2)可知，基于可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器可以提高了A相和C相电流变化率，使得电流迅速达到稳定值，从而拓宽了电机的转速范围，提高了电励磁双凸极电机的转矩性能。
本实施例中，除了可以采用可控式变母线电压变换器之外，还可以采用不可控式变母线电压变换器，如图5所示，不可控式变母线电压变换器包括小电容C2和二极管D8。二极管D8构成变母线电压变换器输入正端，小电容C2构成变母线电压变换器输出端。变母线电压变换器输入正端，变母线电压变换器输入负端分别直流电源的正负极相连，变母线电压变换器输出端与三相全桥逆变器输入正端、三相全桥逆变器输入负端相连。
本实施例中，所述变母线电压变换器采用不可控式变母线电压变换器，其中包括：小电容C2和二极管D8，其中，二极管D8构成所述不可控式变母线电压变换器的输入正端，小电容C2构成所述不可控式变母线电压变换器的输出端，且小电容电压UC2等于母线电压Udc。
所述三相全桥逆变器在关断换相宽度角(0°,α)的阶段时，所述直流电源通过二极管D8为小电容C2充电，同时，所述电励磁双凸极电机的B相和C相绕组在换相阶段也在为小电容C2充电，以便于小电容C2的电容电压UC2大于直流电源电压U1。例如：图8为基于不可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器在关断换相宽度角为(0°,α)时的导通模态。此阶段，直流电源通过二极管D8为小电容C2充电，电励磁双凸极电机的B相和C相绕组在换相阶段也在为小电容C2充电。由于电容C2较小，则在充电阶段会使得电容电压UC2大于直流电源电压U1。
所述三相全桥逆变器在开通宽度角(α、β)的阶段时，小电容C2为电励磁双凸极电机A相电枢绕组和C相电枢绕组供电，其电路模态方程为:
Figure BDA0003878388250000111
则电励磁双凸极电机的A相和C相电流变化率为：
Figure BDA0003878388250000112
其中，Ea表示A相电枢绕组反电势，La表示A相电枢绕组自感，Ec表示C相电枢绕组反电势，Lc表示C相电枢绕组自感。具体的，在关断换相宽度角(0°,α)阶段，小电容C2的电容电压UC2大于直流电源电压U1，故二极管D8处于关断状态。例如：图9为基于不可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器在关断换相宽度角为(α,β)时的导通模态。此阶段由于电容电压UC2大于直流电源电压U1，二极管D8处于关断状态，小电容C2为电励磁双凸极电机电枢绕组供电。
由于小电容C2的电容电压UC2等于母线电压Udc，且大于直流电源电压U1，故根据公式(4)可知，基于不可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器也可以提高了A相和C相电流变化率，使得电流迅速达到稳定值，从而拓宽了电机的转速范围，提高了电励磁双凸极电机的转矩性能。基于不可控式变母线电压变换器的三相全桥逆变器在开通宽度角为(α,β)阶段，电容电压UC2大于直流电源电压U1，根据公式(4)可知，提高了电流上升率，提高了输出转矩。
本发明建立了一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，该驱动***在传统的电励磁双凸极电机驱动***前端引入了一个变母线电压变换器，提出了一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***。其中，变母线电压变换器具体分为可控型和不可控型两种，其中可控型变母线电压变换器中的电容为大电容，不可控型变母线电压变换器中的电容为小电容。本发明通过给电容进行充电，使得两种变母线电压变换器中电容电压大于直流电源电压，加快了电枢电流上升率，拓宽了电励磁双凸极电机的转速范围，提高了电励磁双凸极电机的转矩性能。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，其特征在于，***的组成部分包括：直流电源、变母线电压变换器、三相全桥逆变器和电励磁双凸极电机；
所述变母线电压变换器的输入正端和输入负端，都与所述直流电源相连；
所述变母线电压变换器的输出端与所述三相全桥逆变器的输入正端和输入负端相连；
在所述变母线电压变换器中，包括：与所述变母线电压变换器的输入正端连接有一个二极管，在所述变母线电压变换器的输出端安装有一个电容；
所述三相全桥逆变器连接所述电励磁双凸极电机。
2.根据权利要求1所述的基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，其特征在于，所述变母线电压变换器采用可控式变母线电压变换器，其中包括：电感L1，大电容C1，金氧半场效晶体管Q7和二极管D7；
电感L1构成所述可控式变母线电压变换器的输入正端，大电容C1构成所述可控式变母线电压变换器的输出端，并且大电容的电压UC1等于母线电压Udc；
其中，通过控制金氧半场效晶体管Q7开通或关断，来调整大电容电压UC1。
3.根据权利要求2所述的基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，其特征在于，还包括：
所述当电励磁双凸极电机的电角度为关断换相宽度角(0°,α)时，三相全桥逆变器通过所述电励磁双凸极电机的电枢电流回馈能量，向大电容C1充电，并通过控制金氧半场效晶体管Q7来提高大电容电压UC1；
当金氧半场效晶体管Q7开通时，直流电源为电感L1充电；当金氧半场效晶体管Q7关断时，直流电源和电感L1共同为大电容C1充电，使得大电容的电容电压UC1大于直流电源电压U1。
4.根据权利要求2所述的基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，其特征在于，还包括：
大电容C1为电励磁双凸极电机A相电枢绕组和C相电枢绕组供电，其电路模态方程为：
Figure FDA0003878388240000021
则电励磁双凸极电机的A相和C相电流变化率为：
Figure FDA0003878388240000022
其中，Ea表示A相电枢绕组反电势，La表示A相电枢绕组自感，Ec表示C相电枢绕组反电势，Lc表示C相电枢绕组自感，ia表示A相电流，ic表示C相电流。
5.根据权利要求1所述的基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，其特征在于，所述变母线电压变换器采用不可控式变母线电压变换器，其中包括：小电容C2和二极管D8，其中，二极管D8构成所述不可控式变母线电压变换器的输入正端，小电容C2构成所述不可控式变母线电压变换器的输出端，且小电容电压UC2等于母线电压Udc。
6.根据权利要求5所述的基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，其特征在于，还包括：
所述三相全桥逆变器在关断换相宽度角(0°,α)的阶段时，所述直流电源通过二极管D8为小电容C2充电，同时，所述电励磁双凸极电机的B相和C相绕组在换相阶段也在为小电容C2充电，以便于小电容C2的电容电压UC2大于直流电源电压U1。
7.根据权利要求5所述的基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，其特征在于，还包括：
所述三相全桥逆变器在开通宽度角(α，β)的阶段时，小电容C2为电励磁双凸极电机A相电枢绕组和C相电枢绕组供电，其电路模态方程为:
Figure FDA0003878388240000031
则电励磁双凸极电机的A相和C相电流变化率为：
Figure FDA0003878388240000032
其中，Ea表示A相电枢绕组反电势，La表示A相电枢绕组自感，Ec表示C相电枢绕组反电势，Lc表示C相电枢绕组自感。
8.根据权利要求1所述的基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，其特征在于，在所述电励磁双凸极电机中，励磁绕组F和电枢绕组均置于定子槽中，转子无绕组，其中，电枢绕组包括了电励磁双凸极电机A相，B相和C相的电枢绕组。
9.根据权利要求1或8所述的基于变母线电压变换器的高速电励磁双凸极电机驱动***，其特征在于，所述三相全桥逆变器中包括了：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6六个金氧半场效晶体管，还包括了D1、D2、D3、D4、D5和D6六个二极管；
其中，场效晶体管Q1的源极与二极管D1的阳极连接，场效晶体管Q1的漏极与二极管D1的阴极连接，场效晶体管Q2的源极与二极管D2的阳极连接，场效晶体管Q2的漏极与二极管D2的阴极连接，场效晶体管Q3的源极与二极管D3的阳极连接，场效晶体管Q3的漏极与二极管D3的阴极连接，场效晶体管Q4的源极与二极管D4的阳极连接，场效晶体管Q4的漏极与二极管D4的阴极连接，场效晶体管Q5的源极与二极管D5的阳极连接，场效晶体管Q5的漏极与二极管D5的阴极连接，场效晶体管Q6的源极与二极管D6的阳极连接，场效晶体管Q6的漏极与二极管D6的阴极连接，场效晶体管Q1的源极与场效晶体管Q4的漏极连接，场效晶体管Q3的源极与场效晶体管Q6的漏极连接，场效晶体管Q5的源极与场效晶体管Q2的漏极连接，场效晶体管Q1的源极、场效晶体管Q3的源极与场效晶体管Q5的源极分别构成所述三相全桥逆变器输出；
场效晶体管Q1的漏极和场效晶体管Q3的漏极分别与场效晶体管Q5的漏极连接并构成所述三相全桥逆变器的输入正端；
场效晶体管Q4的源极和场效晶体管Q6的源极分别与场效晶体管Q2的源极连接并构成所述三相全桥逆变器的输入负端；
所述三相全桥逆变器的输入正端和所述三相全桥逆变器额输入负端与所述变母线电压变换器的输出端相连，所述三相全桥逆变器的输出端与所述电励磁双凸极电机电枢绕组的A相、B相和C相相连。
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