本發(fā)明涉及新能源動(dòng)力控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種開關(guān)磁阻電機(jī)硬件控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，用于各種動(dòng)力設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電機(jī)也在不斷的更新?lián)Q代。尤其是新能源汽車的不斷發(fā)展，這些動(dòng)力設(shè)備所使用的電動(dòng)機(jī)由直流有刷電機(jī)到直流無刷電機(jī)再到變頻電機(jī)、最后發(fā)展到開關(guān)磁阻電機(jī)。在以上所有電機(jī)中，開關(guān)磁阻電機(jī)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)堅(jiān)固簡單，價(jià)格低廉；抗干擾能力強(qiáng)，調(diào)速范圍寬，控制靈活方便，可缺相運(yùn)行，容錯(cuò)能力強(qiáng)等。同時(shí)，該電機(jī)啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)力矩大，可靠性高，工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。但是，控制開關(guān)磁阻電機(jī)工作的硬件控制電路與其他電機(jī)相比卻有很多缺點(diǎn)，現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機(jī)控制器用料相對(duì)多、體積相對(duì)大、制作相對(duì)困難、價(jià)格相對(duì)高、高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)功率輸不出來、連接復(fù)雜等。因此，盡管開關(guān)磁阻電機(jī)有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是開關(guān)磁阻電機(jī)及控制器總成本還是大于直流無刷電機(jī)以及變頻電機(jī)，用戶還是很難接受，為此，我們發(fā)明了一種開關(guān)磁阻電機(jī)硬件控制裝置投入使用以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種開關(guān)磁阻電機(jī)硬件控制裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器用料相對(duì)多、體積相對(duì)大、制作相對(duì)困難、價(jià)格相對(duì)高、高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)功率輸不出來、連接復(fù)雜的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種開關(guān)磁阻電機(jī)硬件控制裝置，包括功率變換電路、信號(hào)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路、能量回饋電路和同步控制電路，所述開關(guān)磁阻電機(jī)硬件控制裝置功率變換電路與開關(guān)磁阻電機(jī)硬件控制裝置所控制的開關(guān)磁阻電機(jī)的每個(gè)繞組分別至少連接有一組開關(guān)元件和至少一組續(xù)流元件，所述開關(guān)元件與其所控制的開關(guān)磁阻電機(jī)繞組串聯(lián)，并受信號(hào)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路控制，所述開關(guān)元件的另一端與開關(guān)元件電源供電電路電性連接，所述續(xù)流元件與續(xù)流元件所控制的開關(guān)磁阻電機(jī)繞組串聯(lián)，所述能量回饋電路電性聯(lián)接有能量回收利用裝置，所述能量回收利用裝置串聯(lián)在開關(guān)磁阻電機(jī)繞組供電電路上。

優(yōu)選的，所述開關(guān)元件Q1、Q2、Q3為MOS管或IGBT中一種，所述續(xù)流元件D1、D2、D3為肖特基二極管。

優(yōu)選的，所述信號(hào)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路為光電耦合器U1和推挽放大電路Q5、Q8、Q6、Q9、Q7、Q10組成。

優(yōu)選的，所述能量回收利用裝置C為電容器或電容組。

優(yōu)選的，所述能量回收利用裝置C為電池或電池組。

優(yōu)選的，所述能量回收利用裝置C為耗能設(shè)備，且耗能設(shè)備為電加熱設(shè)備或電制冷設(shè)備。

優(yōu)選的，所述能量回收利用裝置C與開關(guān)磁阻電機(jī)繞組之間串接有倍壓開關(guān)元件Q11。

優(yōu)選的，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11為MOS管或IGBT中的一種。

優(yōu)選的，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11受控制，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11控制信號(hào)由同步控制電路提供。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明開關(guān)磁阻電機(jī)硬件控制裝置由于串聯(lián)在每個(gè)繞組的只有一開關(guān)元件和一個(gè)續(xù)流元件，因此，節(jié)省了原材料成本，每相繞組只接有一組易損的開關(guān)元件和續(xù)流元件，既便于元件的布局設(shè)計(jì)，利于生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，又縮小了產(chǎn)品體積，減輕了產(chǎn)品重量，本發(fā)明由于采用單獨(dú)的儲(chǔ)能元件(能量回收利用裝置)，對(duì)電機(jī)每相繞組關(guān)斷時(shí)能量進(jìn)行回收，續(xù)流工作時(shí)，由于較高的反向電壓，繞組的相電流也會(huì)迅速降低。勵(lì)磁時(shí)，單獨(dú)儲(chǔ)能元件(能量回收利用裝置)兩端電壓與電源電壓疊加起來為電機(jī)相繞組供電，使得相電流迅速增大，提高電機(jī)輸出功率，本發(fā)明開關(guān)磁阻電機(jī)控制器由于每相繞組只連接有一組開關(guān)元件和續(xù)流元件，因此，電機(jī)每相繞組只有一根導(dǎo)線與控制器相連，減少了連接導(dǎo)線，減少了工人制作的工作量，進(jìn)一步降低產(chǎn)品制作成本，同時(shí)讓用戶使用起來更簡單方便，其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固簡單，價(jià)格低廉，抗干擾能力強(qiáng)，調(diào)速范圍寬，控制靈活方便，可缺相運(yùn)行，容錯(cuò)能力強(qiáng)，同時(shí)，還具有電機(jī)啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)力矩大，可靠性高，工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電氣原理圖。

圖2為本發(fā)明能量轉(zhuǎn)換裝置實(shí)施例二電氣原理圖；

圖3為本發(fā)明能量轉(zhuǎn)換裝置實(shí)施例三電氣原理圖。

圖中：1功率變換電路、2信號(hào)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路、3能量回饋電路、4同步控制電路。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種開關(guān)磁阻電機(jī)硬件控制裝置，包括功率變換電路1、信號(hào)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路2、能量回饋電路3和同步控制電路4，所述開關(guān)磁阻電機(jī)硬件控制裝置功率變換電路1與開關(guān)磁阻電機(jī)硬件控制裝置所控制的開關(guān)磁阻電機(jī)的每個(gè)繞組分別至少連接有一組開關(guān)元件和至少一組續(xù)流元件，所述信號(hào)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路2開關(guān)元件與開關(guān)磁阻電機(jī)繞組串聯(lián)，并受信號(hào)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路2控制，所述開關(guān)元件的另一端與開關(guān)元件電源供電電路電性連接，所述續(xù)流元件與續(xù)流元件所控制的開關(guān)磁阻電機(jī)繞組串聯(lián)，所述能量回饋電路3電性連接有能量回收利用裝置，所述能量回收利用裝置串聯(lián)在開關(guān)磁阻電機(jī)繞組供電電路上。

其中，所述開關(guān)元件Q1、Q2、Q3為MOS管或IGBT中一種，所述續(xù)流元件D1、D2、D3為肖特基二極管，所述信號(hào)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路2為光電耦合器U1和推挽放大電路Q5、Q8、Q6、Q9、Q7、Q10組成，所述能量回收利用裝置C為電容器或電容組，所述能量回收利用裝置C為電池或電池組，所述能量回收利用裝置C為耗能設(shè)備，且耗能設(shè)備為電加熱設(shè)備或電制冷設(shè)備，所述能量回收利用裝置C與開關(guān)磁阻電機(jī)繞組之間串接有倍壓開關(guān)元件Q11，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11為MOS管或IGBT中的一種，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11受控制，所述倍壓供電開關(guān)元件Q11控制信號(hào)由同步控制電路4提供。

工作原理：L1、L2和L3表示三相開關(guān)磁阻電機(jī)A、B和C三相電機(jī)線圈繞組，Q1、Q2和Q3表示與A、B和C三相電機(jī)線圈繞組相對(duì)應(yīng)的開關(guān)元件，它們構(gòu)成了功率變換電路1，D1、D2和D3表示與A、B和C三相電機(jī)線圈繞組相對(duì)應(yīng)的續(xù)流元件，它們和能量回收利用裝置C(儲(chǔ)能電容)、隔離二極管D4，以及Q11、T1、D5、R5為倍壓供電開關(guān)元件共同組成了能量回收利用電路，U1及Q5、Q6、Q7、Q8、Q9和Q10構(gòu)成信號(hào)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路2。以A相為例，由光電耦合器U1為三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供PWM調(diào)制信號(hào)，R2、Q5、Q8組成推挽驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)功率元件Q1，光耦合器U1的輸入端與小信號(hào)控制電路輸出的PWM信號(hào)連接，輸出端一方面為R2、Q5、Q8組成推挽驅(qū)動(dòng)電路提供電源，另一方面經(jīng)同步控制電路4中T1為Q11提供開關(guān)信號(hào)，同時(shí)，Q5、Q8的基極電性連接有來自信號(hào)處理器處理過的A相驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)A相初始驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，且U1輸出高電平時(shí)，T1初級(jí)得電，次級(jí)輸出信號(hào)電壓經(jīng)D5整流后供給Q11，Q11導(dǎo)通。此時(shí)，由于能量回收利用裝置儲(chǔ)能電容C兩端電壓為0，Q1、能量回收利用裝置C被D4短路，電源BT經(jīng)D4為電機(jī)繞組供電。同時(shí)，Q5、Q8組成的推挽驅(qū)動(dòng)電路射級(jí)輸出為高電平，Q1導(dǎo)通，A線圈繞組得電產(chǎn)生磁場，該磁場吸引電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。當(dāng)U1輸出低電平時(shí)，Q5、Q8組成的推挽驅(qū)動(dòng)電路失電，射級(jí)輸出低電平，Q1、Q11均截止，電機(jī)線圈L1斷電。這時(shí)，流過電機(jī)線圈L1電流不能突變，還殘留通電時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，需要釋放。當(dāng)Q1Q11均截止時(shí)，電機(jī)線圈L1、續(xù)流元件D1、儲(chǔ)能元件C、隔離二極管D4等組成強(qiáng)續(xù)流回路，線圈L1的電能迅速釋放,電能儲(chǔ)存在能量回收利用裝置C中。當(dāng)A相驅(qū)動(dòng)信號(hào)再次為高電平時(shí)，且U1輸出高電平時(shí)，T1初級(jí)得電，次級(jí)輸出信號(hào)電壓經(jīng)D5整流后供給Q11，Q11導(dǎo)通。此時(shí)，由于能量回收利用裝置儲(chǔ)能電容C兩端有電壓，二極管D4反偏截止，電源UBT+UC為電機(jī)繞組供電。A相線圈繞組得到更高電壓產(chǎn)生磁場，該磁場吸引電機(jī)轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，由于供電電壓相對(duì)高，流過繞組電流相對(duì)大，電機(jī)輸出功率提高。當(dāng)U1輸出低電平時(shí)，Q5、Q8組成的推挽驅(qū)動(dòng)電路失電，射級(jí)輸出低電平，Q1截止，電機(jī)線圈L1斷電。U1輸出低電平同時(shí)，T1失電，Q11截止。這時(shí)，電機(jī)線圈L1、續(xù)流元件D1、儲(chǔ)能元件C二極管D4等組成強(qiáng)續(xù)流回路，線圈L1的電能迅速釋放。同時(shí)把電能儲(chǔ)存在能量回收利用裝置C中。如此周而復(fù)始，直到電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)足夠角度，A相磁阻最小，此時(shí)，A相驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，Q5、Q8的基極為低電平，Q1完成一個(gè)周期中高電平部分而截止。直到下一個(gè)高電平的到來。當(dāng)B相、C相工作時(shí)，原理與A相相同。

請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明還提供了另一種實(shí)施例：將能量回收利用裝置C改為蓄電池BT1，電機(jī)各相繞組斷開時(shí)，繞組能量儲(chǔ)存在電池中，當(dāng)電機(jī)需要輸出大功率時(shí)，比如電動(dòng)車輛在啟動(dòng)、上坡、或高速運(yùn)行時(shí)，斷開S,控制器仍如前述以倍壓工作。這樣可以適應(yīng)各種不同工況。

請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明提供了第三種實(shí)施例：把能量回收利用裝置C換成耗能設(shè)備，比如冬天換成電制熱設(shè)備電阻R。當(dāng)電機(jī)不需要更高功率輸出時(shí)，閉合開關(guān)S，開關(guān)元件Q11柵極無驅(qū)動(dòng)信號(hào)，處于斷開狀態(tài)，此時(shí)，電源BT經(jīng)D4為電機(jī)繞組供電。當(dāng)A相初始驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，且U1輸出高電平時(shí)，Q5、Q8組成的推挽驅(qū)動(dòng)電路射級(jí)輸出為高電平，Q1導(dǎo)通，A線圈繞組得電產(chǎn)生磁場，該磁場吸引電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。當(dāng)U1輸出低電平時(shí)，Q5、Q8組成的推挽驅(qū)動(dòng)電路失電，射級(jí)輸出低電平，Q1截止，電機(jī)線圈L1斷電。這時(shí)，流過電機(jī)線圈L1電流不能突變，還殘留通電時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，需要釋放。當(dāng)Q1截止時(shí)，電機(jī)線圈L1、續(xù)流元件D1、能量回收利用裝置電阻R等組成強(qiáng)續(xù)流回路，線圈L1的電能迅速釋放。電能在耗能電阻上被轉(zhuǎn)換成熱能。如此周而復(fù)始，直到電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)足夠角度，A相磁阻最小，此時(shí)，A相驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，Q5、Q8的基極為低電平，Q1完成一個(gè)周期中高電平部分而截止。直到下一個(gè)高電平的到來。當(dāng)B相、C相工作時(shí)，其工作原理與A相相同。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。