CN207339708U - 电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器结构，它为四相不对称半桥式功率变换器，包括功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8；它有固定斩波频率和交替斩波频率两种不同控制方式，在固定斩波频率控制方式下：所述功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8采用不对称安装布局，即同一桥臂的功率开关管呈不对称分布，在固定斩波频率控制方式下：所述功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8采用不对称安装布局，即同一桥臂的功率开关管呈不对称分布，本实用新型可用于传动电动汽车，且其是单极性的，可提供单方向电流激励，具有较高的热稳定性、散热性能、可靠性和容错能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种四相开关磁阻电机功率变换器，具体涉及一种可适用于电动汽车的四相开关磁阻电机功率变换器结构。
背景技术
当前，传动电动机***正逐渐趋向于无级变速、高可靠性、数字化的方向发展。研究并开发可实现无级变速运行、高可靠性、数字化调速来直接驱动电动汽车的新型电动机***，已成为电气传动领域前沿性创新研究工作的新发展趋势和重要方向。
环境问题日益严重的今天，发展绿色交通成为一个重要的课题，电动汽车具有无污染、低噪音等特点，成为比较理想的交通工具。开关磁阻电机因其结构简单坚固耐用适用于恶劣条件下工作、可靠性高、调速性能优越、控制灵活、具备再生发电能力等特点，适用于电动汽车驱动***。开关磁阻电机，其电机结构简单紧凑、转动惯量小，适用于在高温、高速的环境下工作；电机各绕组相互独立，容错性能好，功率变换器的结构简单；电机可控参数较多，调速性能很好，调速范围宽，启动转矩大，传动效率高，功耗小。
用来驱动开关磁阻电机的功率变换器是对电能进行转换的装置，是解决能源短缺和环境污染问题的关键，已被广泛应用到各个领域，如新能源发电领域，包括风力发电、太阳能发电和潮汐能发电等；电力传动领域，包括铁路运输、电动和混合动力汽车等；电能传输和变换领域，包括分布式电源，智能电网和电能质量控制等。随着功率变换器的广泛应用，人们对其可靠性的要求越来越高，目前功率变换器主要向着高可靠性、高功率密度和高集成化方向发展。
电力电子器件是功率变换器的核心部件。温度是造成电子器件失效的最主要原因。当器件的工作温度越高，器件的生命周期将会越短，因此降低器件温度是延长器件生命周期的有效方法。然而电力电子器件是大功率半导体器件，其芯片的功率密度远大于普通电子器件，电力电子器件又正朝着高功率化、高开关频率化和高集成化方向发展，同时又追求体积小型化，这导致了电力电子器件的功率密度和热流密度不断增大，造成电力电子器件的散热越来越困难，电力电子器件工作时的温度也越来越高，严重威胁到功率变换器的热可靠性。
发明内容
本实用新型的目的是：提供一种使用寿命长、热可靠性高、可用于传动电动汽车的四相开关磁阻电机功率变换器结构，以克服现有技术的不足。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器结构，包括四相16/12极开关磁阻电机和功率变换器，所述四相16/12极开关磁阻电机包括A、B、C、D四相绕组，其创新点在于： 所述功率变换器为四相不对称半桥式功率变换器，且四相不对称半桥式功率变换器包括功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8；
所述四相不对称半桥式功率变换器有固定斩波频率和交替斩波频率两种不同控制，
在固定斩波频率控制方式下：所述功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8采用不对称安装布局，即同一桥臂的功率开关管呈不对称分布，
所述功率开关管VT1、VT2为同一桥臂的主开关器件，为A相绕组提供电源激励，功率开关管VT3、VT4为同一桥臂的主开关器件，为B相绕组提供电源激励，功率开关管VT5、VT6为同一桥臂的主开关器件，为C相绕组提供电源激励，功率开关管VT7、VT8为同一桥臂的主开关器件，为D相绕组提供电源激励，同一桥臂上、下排的主开关器件呈不对称分布；
在交替斩波频率控制方式下：所述功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8采用对称安装布局，即同一桥臂的功率开关管呈对称分布，
所述功率开关管VT1、VT2为同一桥臂的主开关器件，为A相绕组提供电源激励，功率开关管VT3、VT4为同一桥臂的主开关器件，为B相绕组提供电源激励，功率开关管VT5、VT6为同一桥臂的主开关器件，为C相绕组提供电源激励，功率开关管VT7、VT8为同一桥臂的主开关器件，为D相绕组提供电源激励，同一桥臂上、下排主开关器件呈对称分布。
在上述技术方案中，所述功率开关管VT1~VT8的型号为IGBT。
本实用新型所具有的积极效果是：由于本实用新型所述功率变换器为四相不对称半桥式功率变换器，且四相不对称半桥式功率变换器包括功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8；所述四相不对称半桥式功率变换器有固定斩波频率和交替斩波频率两种不同控制方式，在固定斩波频率控制方式下：所述功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8采用不对称安装布局，即同一桥臂的功率开关管呈不对称分布，在固定斩波频率控制方式下：所述功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8采用不对称安装布局，即同一桥臂的功率开关管呈不对称分布，本实用新型的功率变换器可用于传动电动汽车，且其是单极性的，可提供单方向电流激励，具有较高的热稳定性、散热性能、可靠性和容错能力。本实用新型能够满足电动汽车不同运行工况，实现电机动态转矩闭环控制，减小转矩脉动，提高转矩精度，使得电机在不同运行工况能够平滑切换，提高电机运行效率。由此可知，本实用新型具有使用寿命长、热可靠性高等优点。
附图说明
图1是本实用新型一种具体实施方式的电路原理示意图；
图2是本实用新型不对称安装布局的结构示意图；
图3是本实用新型对称安装布局的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图以及给出的实施例，对本实用新型作进一步的说明，但并不局限于此。
如图1所示，一种电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器结构，包括四相16/12极开关磁阻电机和功率变换器，所述四相16/12极开关磁阻电机包括A、B、C、D四相绕组，其特征在于：所述功率变换器为四相不对称半桥式功率变换器，且四相不对称半桥式功率变换器包括功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8；
所述四相不对称半桥式功率变换器有固定斩波频率和交替斩波频率两种不同控制，
如图2所示，在固定斩波频率控制方式下：所述功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8采用不对称安装布局，即同一桥臂的功率开关管呈不对称分布，
所述功率开关管VT1、VT2为同一桥臂的主开关器件，为A相绕组提供电源激励，功率开关管VT3、VT4为同一桥臂的主开关器件，为B相绕组提供电源激励，功率开关管VT5、VT6为同一桥臂的主开关器件，为C相绕组提供电源激励，功率开关管VT7、VT8为同一桥臂的主开关器件，为D相绕组提供电源激励，同一桥臂上、下排的主开关器件呈不对称分布；
如图3所示，在交替斩波频率控制方式下：所述功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8采用对称安装布局，即同一桥臂的功率开关管呈对称分布，
所述功率开关管VT1、VT2为同一桥臂的主开关器件，为A相绕组提供电源激励，功率开关管VT3、VT4为同一桥臂的主开关器件，为B相绕组提供电源激励，功率开关管VT5、VT6为同一桥臂的主开关器件，为C相绕组提供电源激励，功率开关管VT7、VT8为同一桥臂的主开关器件，为D相绕组提供电源激励，同一桥臂上、下排主开关器件呈对称分布。
本实用新型所述功率开关管VT1~VT8的型号为IGBT。
本实用新型的功率变换器根据控制方式的不同，采用不对称安装布局或者对称安装布局，本实用新型可用于传动电动汽车，且其是单极性的，可提供单方向电流激励，具有较高的热稳定性、散热性能、可靠性和容错能力。
本实用新型能够满足电动汽车不同运行工况，实现电机动态转矩闭环控制，减小转矩脉动，提高转矩精度，使得电机在不同运行工况能够平滑切换，提高电机运行效率。由此可知，本实用新型具有使用寿命长、热可靠性高等优点。
Claims (2)
1.一种电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器结构，包括四相16/12极开关磁阻电机和功率变换器，所述四相16/12极开关磁阻电机包括A、B、C、D四相绕组，其特征在于：所述功率变换器为四相不对称半桥式功率变换器，且四相不对称半桥式功率变换器包括功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8；
所述四相不对称半桥式功率变换器有固定斩波频率和交替斩波频率两种不同控制，
在固定斩波频率控制方式下：所述功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8采用不对称安装布局，即同一桥臂的功率开关管呈不对称分布，
所述功率开关管VT1、VT2为同一桥臂的主开关器件，为A相绕组提供电源激励，功率开关管VT3、VT4为同一桥臂的主开关器件，为B相绕组提供电源激励，功率开关管VT5、VT6为同一桥臂的主开关器件，为C相绕组提供电源激励，功率开关管VT7、VT8为同一桥臂的主开关器件，为D相绕组提供电源激励，同一桥臂上、下排的主开关器件呈不对称分布；
在交替斩波频率控制方式下：所述功率开关管VT1~VT8和续流二极管VD1~VD8采用对称安装布局，即同一桥臂的功率开关管呈对称分布，
所述功率开关管VT1、VT2为同一桥臂的主开关器件，为A相绕组提供电源激励，功率开关管VT3、VT4为同一桥臂的主开关器件，为B相绕组提供电源激励，功率开关管VT5、VT6为同一桥臂的主开关器件，为C相绕组提供电源激励，功率开关管VT7、VT8为同一桥臂的主开关器件，为D相绕组提供电源激励，同一桥臂上、下排主开关器件呈对称分布。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器结构，其特征在于：所述功率开关管VT1~VT8的型号为IGBT。
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| CN201720233707.6U CN207339708U (zh) | 2017-03-11 | 2017-03-11 | 电动汽车用四相开关磁阻电机功率变换器结构 |
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Publications (1)
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| CN (1) | CN207339708U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111769663A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-13 | 河北工业大学 | 开关磁阻电机双模式驱动控制***及实现方法 |
| CN112994535A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-06-18 | 中国矿业大学 | 一种新型双定子开关磁阻电机用功率变换器 |
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2017
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