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申请/专利权人：四川省产品质量监督检验检测院

摘要：本发明公开一种开关磁阻电机用四电平容错变换器及控制系统和方法，属于开关磁阻电机控制领域。本发明所用控制方法的控制对象为驱动多分段绕组开关磁阻电机的四电平容错变换器，控制电路为一种能使电机各个分段绕组两端产四种不同电压的功率变换器，电压等级包括电源电压、半电源电压、四分之一电源电压以及零电压。控制方法采用转速闭环的容错多级PWM调制方法。控制方法通过判断电流传感器采集到的分段绕组电流与给定电流的误差值大小来判断绕组两端所需要施加的电压等级，通过控制变换器开关管的工作状态实现各个电压等级，从而实现电机的高性能运行。

主权项：1.一种开关磁阻电机用四电平容错变换器，其特征在于，所述开关磁阻电机用四电平容错变换器用来驱动三相且各相具有两个分段绕组的开关磁阻电机，该电机A、B、C相两个分段绕组分别为分段绕组WA1和分段绕组WA2、分段绕组WB1和分段绕组WB2以及分段绕组WC1和分段绕组WC2；分段绕组WA1、分段绕组WA2、分段绕组WB1、分段绕组WB2、分段绕组WC1和分段绕组WC2，表示成分段绕组Wx1和分段绕组Wx2，x表示三相的标号A、B和C；包括：电压为E的直流电源；2个稳压电容C1和稳压电容C2，电压分别表示为Uc1和Uc2；21个开关管分别为开关管Sx1、开关管Sx2、开关管Sx3、开关管Sx4、开关管Sx5、开关管Sx6和开关管Sx7，其中，x表示三相的标号‘A’、‘B’和‘C’；12个二极管分别为二极管Dx1、二极管Dx2、二极管Dx3和二极管Dx4；稳压电容C1的正极和稳压电容C2的负极分别与电池的正极和负极相连接，稳压电容C1的负极和稳压电容C2的正极相连接；开关管Sx1的集电极分别与稳压电容C1的正极和二极管Dx1、二极管Dx3的负极以及开关管Sx3的集电极相连接；开关管Sx1的发射极分别与开关管Sx5的发射极、分段绕组Wx1的正极以及二极管Dx2的负极相连接；开关管Sx5的集电极分别与开关管Sx6的发射极、稳压电容C1的负极相连接；开关管Sx6的集电极分别与开关管Sx4的集电极、二极管Dx3的正极以及分段绕组Wx2的负极相连接；开关管Sx4的发射极分别与二极管Dx4的正极、二极管Dx2的正极和开关管Sx2的发射极和电容C2的负极相连接；分段绕组Wx1的负极分别与二极管Dx1的正极、开关管Sx7的集电极和开关管Sx2的集电极相连接；开关管Sx7的发射极分别与二极管Dx4的负极、分段绕组Wx2的负极以及开关管Sx3的发射极相连接；另外开关管SA5的集电极、开关管SA6的发射极、开关管SB5的集电极、开关管SB6的发射极、开关管SC5的集电极、开关管SC6的发射极、稳压电容C1的正极和稳压电容C2的负极相连接；所述的开关管Sx1、开关管Sx2、开关管Sx3、开关管Sx4采用全控型功率器件，同时开关管Sx5、开关管Sx6和开关管Sx7只能采用不带反并联二极管的IGBT；开关管Sx1-分段绕组Wx1-开关管Sx4和开关管Sx2-分段绕组Wx2-开关管Sx3组成竖向不对称半桥电路；所述竖向不对称半桥电路用于实现各相分段绕组Wx1和分段绕组Wx2的并联连接，同时实现每相的两个分段绕组以电源电压励磁和退磁；开关管Sx5-分段绕组Wx1-开关管Sx7-分段绕组Wx2-开关管Sx6组成横向三开关电路；所述的横向三开关电路用于改变分段绕组的串并联连接方式，三个开关管都具有改变分段绕组串并联连接的功能，在各相所述分段绕组通过开关管Sx7或者开关管Sx5-开关管Sx6串联连接时，通过开关管Sx1和开关管Sx4或者开关管Sx2和开关管Sx3能实现串联的所述分段绕组Wx1和分段绕组Wx2实现二分之一电源电压励磁和退磁；其中两个开关管Sx5-开关管Sx6具有使得串联连接的分段绕组Wx1和分段绕组Wx2以四分之一的电源电压励磁和退磁的能力；所述四电平容错变换器用于实现17种工作模式，其中包括5种励磁模式、7种零电压续流模式以及5种退磁模式，17种工作模式能在分段绕组两端实现7种工作电平，包括E、E2、E4、0V、-E4、-E2以及-E；工作模式1~17的各相开关管开通和关断状态以及分段绕组的工作电平如下，1）工作模式1，开关管Sx1~开关管Sx4开通，开关管Sx5~开关管Sx7关断，工作电平E；2）工作模式2，开关管Sx1、开关管Sx4和开关管Sx7开通，开关管Sx2、开关管Sx3、开关管Sx5和开关管Sx6关断，工作电平E2；3）工作模式3，开关管Sx2、开关管Sx3、开关管Sx5和开关管Sx6开通，开关管Sx1、开关管Sx4和开关管Sx7关断，工作电平E2；4）工作模式4，开关管Sx4、开关管Sx5和开关管Sx7开通，开关管Sx1~开关管Sx3、和开关管Sx6关断，工作电平E4；5）工作模式5，开关管Sx4、开关管Sx6和开关管Sx7开通，开关管Sx1~开关管Sx3、和开关管Sx5关断，工作电平E4；6）工作模式6，开关管Sx2和开关管Sx3开通，开关管Sx1、开关管Sx4~开关管Sx7关断，工作电平0；7）工作模式7，开关管Sx1和开关管Sx4开通，开关管Sx2~开关管Sx3、开关管Sx5~开关管Sx7关断，工作电平0；8）工作模式8，开关管Sx2和开关管Sx4开通，开关管Sx1和开关管Sx3、开关管Sx5~开关管Sx7关断，工作电平0；9）工作模式9，开关管Sx1和开关管Sx3开通，开关管Sx2、开关管Sx4~开关管Sx7关断，工作电平0；10）工作模式10，开关管Sx4和开关管Sx7开通，开关管Sx1~开关管Sx3、开关管Sx5~开关管Sx6关断，工作电平0；11）工作模式11，开关管Sx1和开关管Sx7开通，开关管Sx2~开关管Sx6关断，工作电平0；12）工作模式12，开关管Sx5~开关管Sx7开通，开关管Sx1~开关管Sx4关断，工作电平0；13）工作模式13，开关管Sx6和开关管Sx7开通，开关管Sx1~开关管Sx5关断，工作电平-E4；14）工作模式14，开关管Sx5和开关管Sx7开通，开关管Sx1~开关管Sx4和开关管Sx6关断，工作电平-E4；15）工作模式15，开关管Sx7开通，开关管Sx1~开关管Sx6关断，工作电平-E2；16）工作模式16，开关管Sx5和开关管Sx6开通，开关管Sx1~开关管Sx4、开关管Sx7关断，工作电平-E2；17）工作模式17，开关管Sx1~开关管Sx7关断，工作电平E。

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