一種兩相交流電機容錯逆變器制造技術

一種兩相交流電機容錯逆變器，包括四個逆變器橋臂、四個快速熔斷保險絲以及兩個雙向晶閘管；四個逆變器橋臂并聯后與公共直流電源相接；一個雙向晶閘管連接第一、二電樞繞組的一個端口，另一個雙向晶閘管連接第一、二電樞繞組的另一個端口，且第一電樞繞組的兩個端口分別通過快速熔斷保險絲與兩個逆變器橋臂中點相連，第二電樞繞組的兩個端口分別通過快速熔斷保險絲與另外兩個逆變器橋臂中點相連。本發明專利技術能夠從普通的八開關兩相全橋逆變器工作方式轉變為兩相六開關拓撲結構的工作方式，從而保證了在逆變器單相橋臂出現故障時兩相電機能夠持續安全可靠的運行。另外，本發明專利技術的容錯逆變器具有很強的通用性。

【技術實現步驟摘要】
一種兩相交流電機容錯逆變器
本專利技術屬于電力電子
，具體涉及一種兩相交流電機容錯逆變器。
技術介紹
隨著近年來工農業過程趨向大型化和復雜化，社會生活趨向高品質和舒適化，對相關工業和生活產品的控制品質的要求日益突出。在工業交流傳動應用領域，對系統的可靠性和安全性的需求日趨迫切。其中，交流電機系統容錯技術是一個典型的應用研究領域。目前，交流電機容錯控制技術研究工作仍屬于起步階段，且大部分應用在三相繞組的交流電機之中，如三相感應電機，三相永磁同步電機和三相無刷直流電機等。兩相電機由于電機體積小、結構簡單、制造成本較低、功率和效率較高，目前已經廣泛應用于低功耗工業應用中，如電冰箱，真空吸塵器，風機，空調和水泵等。比較常見的兩相電機主要有異步電機、步進電機、開關磁阻電機和永磁電機等。目前對于兩相電機的本體設計和其控制技術有廣泛的研究和工業應用，然而針對兩相電機的容錯理論和技術比較少。兩相電機一般指定子具有兩相獨立繞組的電機，其兩相繞組通常按照90電角度分開放置。兩相交流電機驅動通常使用相位互差90度的兩相方波電壓驅動，其驅動的方法比較簡單并且有效降低驅動硬件成本。傳統的交流電機三相繞組電流和電壓相位互差120度。正常工作時的兩相和三相交流電機都形成圓形旋轉磁場，系統的穩定性能高。目前兩相電機的研究工作僅局限于電機本體的設計、四開關逆變器驅動技術、六開關逆變器驅動技術和八開關逆變器驅動技術等。其中，八開關逆變器在兩相交流驅動技術中的輸出功率最大，具有優異的驅動性能，其驅動系統結構如圖1所示。在八開關逆變器兩相交流電機驅動中，逆變器的功率開關經常處于高頻工作狀態，因此，在逆變器單相橋臂中，一個或兩個功率開關發生短路或斷路故障，為兩相電機運行的可靠性和安全性帶來潛在的威脅。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種兩相交流電機容錯逆變器，該兩相交流電機容錯逆變器能夠增強兩相交流電機的可靠性和安全性。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是：包括控制器、第一、二、三、四逆變器橋臂、第一、二、三、四快速熔斷保險絲以及第一、二雙向晶閘管；第一、二、三、四逆變器橋臂并聯后與公共直流電源相接；兩相交流電機的第一電樞繞組的一個端口分為兩路，一路通過第一快速熔斷保險絲與第一逆變器橋臂中點相連，另一路與第一雙向晶閘管的第二端子相連；兩相交流電機的第二電樞繞組的一個端口分為兩路，一路通過第二快速熔斷保險絲與第二逆變器橋臂中點相連，另一路與第一雙向晶閘管的第一端子相連；兩相交流電機的第一電樞繞組的另一個端口分為兩路，一路通過第四快速熔斷保險絲與第四逆變器橋臂中點相連，另一路與第二雙向晶閘管的第一端子相連；兩相交流電機的第二電樞繞組的另一個端口分為兩路，一路通過第三快速熔斷保險絲與第四逆變器橋臂中點相連，另一路與第二雙向晶閘管的第二端子相連；第一電樞繞組的一個端口處設置有第一電壓傳感器，第一電樞繞組的另一個端口處設置有第二電壓傳感器，第二電樞繞組的一個端口處設置有第三電壓傳感器，第二電樞繞組的另一個端口處設置有第四電壓傳感器，第一、二、三、四電壓傳感器分別與控制器相連，控制器分別與第一、二雙向晶閘管的控制極以及第一、二、三、四逆變器橋臂相連。所述的第一逆變器橋臂由第一、二功率開關管組成，第二逆變器橋臂由第三、四功率開關管組成，第三逆變器橋臂由第五、六功率開關管組成，第四逆變器橋臂由第七、八功率開關管組成，控制器分別與第一、二、三、四、五、六、七、八功率開關管的控制極相連。所述的第一、二、三、四、五、六、七、八功率開關管均采用IGBT或MOSFET。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：本專利技術的容錯逆變器是在傳統的八開關逆變器基礎上增加了4個熔斷絲和兩個雙向晶閘管，同時在電樞繞組的兩端還都設置有能夠監控電樞繞組端口電壓的電壓傳感器，電壓傳感器又與控制器相連，控制器還分別與橋臂以及雙向晶閘管的控制極相連。由于電樞繞組與發生故障時，電樞繞組與發生故障的逆變器橋臂中點之間的快速熔斷保險絲會斷開，發生與故障的逆變器橋臂相連的電樞繞組端口處的電壓傳感器就會檢測到異常電壓，并傳輸給控制器，控制器控制故障橋臂停止工作，并觸發雙向晶閘管導通；因此，本專利技術能夠從普通的八開關兩相全橋逆變器工作方式轉變為兩相六開關拓撲結構的工作方式，從而保證了在逆變器單相橋臂出現故障時兩相電機能夠持續安全可靠的運行。另外，本專利技術的容錯逆變器具有很強的通用性，可以適用于多種不同類型的兩相電機，如兩相永磁同步電機、兩相無刷直流電機、兩相開關磁阻電機和兩相步進電機等。附圖說明圖1為本專利技術兩相交流電機容錯逆變器正常工作方式時的驅動結構圖；圖2為本專利技術兩相交流電機容錯逆變器在正常模式工作下的空間矢量電壓分布示意圖；圖3為本專利技術兩相交流電機容錯逆變器在故障模式工作下的空間矢量電壓分布示意圖；圖4為本專利技術第一逆變器橋臂發生故障下兩相交流電機容錯逆變器重構拓撲結構圖；圖5為本專利技術第二逆變器橋臂發生故障下兩相交流電機容錯逆變器重構拓撲結構圖；圖6為本專利技術第四逆變器橋臂發生故障下兩相交流電機容錯逆變器重構拓撲結構圖；圖7為本專利技術第三逆變器橋臂發生故障下兩相交流電機容錯逆變器重構拓撲結構圖。具體實施方式下面結合附圖對本技術專利技術進行進一步的詳細說明。參見圖2，本專利技術包括第一、二、三、四逆變器橋臂L1，L2，L3，L4、第一、二、三、四快速熔斷保險絲Fa，Fb，Fx，Fy以及第一、二雙向晶閘管TR1，TR2；第一、二、三、四逆變器橋臂Lqu1，L2，L3，L4并聯后與公共直流電源相接；公共直流電源用于為第一、二、三、四、逆變器橋臂L1，L2，L3，L4供電，其正極為Vdc，負極為GND。第一逆變器橋臂L1由第一、二功率開關管S1，S2組成，第二逆變器橋臂L2由第三、四功率開關管S3，S4組成，第三逆變器橋臂L3由第五、六功率開關管S5，S6組成，第四逆變器橋臂L4由第七、八功率開關管S7，S8組成，且第一、二、三、四、五、六、七、八功率開關管S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8均采用IGBT或MOSFET功率器件。兩相電機有第一、二電樞繞組A，B，兩相交流電機的第一電樞繞組A的一個端口分為兩路，一路通過第一快速熔斷保險絲Fa與第一逆變器橋臂中點a相連，另一路與第一雙向晶閘管TR1的第二端子相連；兩相交流電機的第二電樞繞組B的一個端口分為兩路，一路通過第二快速熔斷保險絲Fb與第二逆變器橋臂中點b相連，另一路與第一雙向晶閘管TR1的第一端子相連；兩相交流電機的第一電樞繞組A的另一個端口分為兩路，一路通過第四快速熔斷保險絲Fy與第四逆變器橋臂中點x相連，另一路與第二雙向晶閘管TR2的第一端子相連；兩相交流電機的第二電樞繞組B的另一個端口分為兩路，一路通過第三快速熔斷保險絲Fy與第四逆變器橋臂中點y相連，另一路與第二雙向晶閘管TR2的第二端子相連。第一電樞繞組A的一個端口處設置有第一電壓傳感器，第一電樞繞組A的另一個端口處設置有第二電壓傳感器，第二電樞繞組B的一個端口處設置有第三電壓傳感器，第二電樞繞組B的另一個端口處設置有第四電壓傳感器，第一、二、三、四電壓傳感器分別與控制器相連，控制器分別與第一、二雙向晶閘管TR1，TR2的控制極以及第一、二、三、四逆變器橋臂L1，L2，L3，L4相連本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種兩相交流電機容錯逆變器，其特征在于：包括控制器、第一、二、三、四逆變器橋臂(L1，L2，L3，L4)、第一、二、三、四快速熔斷保險絲(Fa，Fb，Fx，Fy)以及第一、二雙向晶閘管(TR1，TR2)；第一、二、三、四逆變器橋臂(L1，L2，L3，L4)并聯后與公共直流電源相接；兩相交流電機的第一電樞繞組(A)的一個端口分為兩路，一路通過第一快速熔斷保險絲(Fa)與第一逆變器橋臂中點(a)相連，另一路與第一雙向晶閘管(TR1)的第二端子相連；兩相交流電機的第二電樞繞組(B)的一個端口分為兩路，一路通過第二快速熔斷保險絲(Fb)與第二逆變器橋臂中點(b)相連，另一路與第一雙向晶閘管(TR1)的第一端子相連；兩相交流電機的第一電樞繞組(A)的另一個端口分為兩路，一路通過第四快速熔斷保險絲(Fy)與第四逆變器橋臂中點(x)相連，另一路與第二雙向晶閘管(TR2)的第一端子相連；兩相交流電機的第二電樞繞組(B)的另一個端口分為兩路，一路通過第三快速熔斷保險絲(Fy)與第四逆變器橋臂中點(y)相連，另一路與第二雙向晶閘管(TR2)的第二端子相連；第一電樞繞組(A)的一個端口處設置有第一電壓傳感器，第一電樞繞組(A)的另一個端口處設置有第二電壓傳感器，第二電樞繞組(B)的一個端口處設置有第三電壓傳感器，第二電樞繞組(B)的另一個端口處設置有第四電壓傳感器，第一、二、三、四電壓傳感器分別與控制器相連，控制器分別與第一、二雙向晶閘管(TR1，TR2)的控制極以及第一、二、三、四逆變器橋臂(L1，L2，L3，L4)相連。...

【技術特征摘要】
1.一種兩相交流電機容錯逆變器，其特征在于：包括控制器、第一、二、三、四逆變器橋臂(L1，L2，L3，L4)、第一、二、三、四快速熔斷保險絲(Fa，Fb，Fx，Fy)以及第一、二雙向晶閘管(TR1，TR2)；第一、二、三、四逆變器橋臂(L1，L2，L3，L4)并聯后與公共直流電源相接；兩相交流電機的第一電樞繞組(A)的一個端口分為兩路，一路通過第一快速熔斷保險絲(Fa)與第一逆變器橋臂中點(a)相連，另一路與第一雙向晶閘管(TR1)的第二端子相連；兩相交流電機的第二電樞繞組(B)的一個端口分為兩路，一路通過第二快速熔斷保險絲(Fb)與第二逆變器橋臂中點(b)相連，另一路與第一雙向晶閘管(TR1)的第一端子相連；兩相交流電機的第一電樞繞組(A)的另一個端口分為兩路，一路通過第四快速熔斷保險絲(Fy)與第四逆變器橋臂中點(x)相連，另一路與第二雙向晶閘管(TR2)的第一端子相連；兩相交流電機的第二電樞繞組(B)的另一個端口分為兩路，一路通過第三快速熔斷保險絲(Fy)與第四逆變器橋臂中點(y)相連，另一路與第二雙向晶閘管(TR2)的第二端子相連；第一電樞繞組(A)的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林海，閆茂德，陳丹，李曉輝，
申請(專利權)人：長安大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61