一种四相无刷直流电机容错功率变换器及控制方法

摘要

本发明公开了一种四相无刷直流电机容错功率变换器及控制方法，包括五个逆变桥臂、六个双向晶闸管和十个熔断器，四相绕组组成相互隔离的两通道后分别接在四个桥臂的中点，第五桥臂为冗余桥臂，仅在容错运行时工作。各桥臂上每个功率管都串联有熔断器，可保护系统不被短路故障烧坏并在发生短路故障时将短路故障转化为开路故障进行容错。每个桥臂的中点和第五桥臂的中点连接有双向晶闸管，用于实现功率管故障容错；绕组中性点和和第五桥臂的中点也连接有双向晶闸管，用于实现绕组故障容错。本发明的技术适用于四相永磁无刷直流电机和双凸极电机，能实现功率管和绕组的开路和短路故障容错。

主权项

一种四相无刷直流电机容错功率变换器，包括第一桥臂(1)、第二桥臂(2)、第三桥臂(3)、第四桥臂(4)、第五桥臂(5)、六个双向晶闸管和十个熔断器，其特征在于：所述第一桥臂(1)主要由第一功率管(T1)和第二功率管(T2)串联组成，第一功率管(T1)和第二功率管(T2)分别串联有第一熔断器(F1)和第二熔断器(F2)；第二桥臂(2)主要由第三功率管(T3)和第四功率管(T4)串联组成，第三功率管(T3)和第四功率管(T4)分别串联有第三熔断器(F3)和第四熔断器(F4)；第三桥臂(3)主要由第五功率管(T5)和第六功率管(T6)串联组成，第五功率管(T5)和第六功率管(T6)分别串联有第五熔断器(F5)和第六熔断器(F6)；第四桥臂(4)主要由第七功率管(T7)和第八功率管(T8)串联组成，第七功率管(T7)和第八功率管(T8)分别串联有第七熔断器(F7)和第八熔断器(F8)；第五桥臂(5)由第九功率管(T9)和第十功率管(T10)串联组成，第九功率管(T9)和第十功率管(T10)分别串联有第九熔断器(F9)和第十熔断器(F10)；所述桥臂的正极接在一起，负极接在一起，桥臂上的每个功率管都并联有体二极管；各桥臂与四相电枢绕组连接：四相电枢绕组的A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组和D相电枢绕组相位依次相差90°电角度，A相电枢绕组和C相电枢绕组反向串联后分别接第一桥臂(1)和第二桥臂(2)的中点，A相电枢绕组和C相电枢绕组的连接点通过第一双向晶闸管(TR1)接在第五桥臂(5)的中点；B相电枢绕组和D相电枢绕组反向串联分别接第三桥臂(3)和第四桥臂(4)的中点，B相电枢绕组和D相电枢绕组的连接点通过第二双向晶闸管(TR2)接在第五桥臂(5)的中点；第一桥臂(1)、第二桥臂(2)、第三桥臂(3)和第四桥臂(4)的中点分别通过第三双向晶闸管(TR3)、第四双向晶闸管(TR4)、第五双向晶闸管(TR5)和第六双向晶闸管(TR6)接在第五桥臂(5)的中点；该四相无刷直流电机容错功率变换器的控制过程如下：当第一～第四桥臂之一的功率管出现开路故障时，控制该桥臂与第五桥臂(5)连接的双向晶闸管导通，并将所述故障桥臂的控制信号用于控制第五桥臂(5)上的功率管，系统实现容错控制；当第一～第四桥臂之一的功率管出现短路故障时，该功率管串联的熔断器将因过流而熔断，该功率管的短路故障被自动转化为开路故障，并通过上述的功率管开路故障容错方法进行容错控制；当四相电枢绕组中一相电枢绕组出现开路故障时，控制该故障相与第五桥臂(5)连接的双向晶闸管导通，并将所述故障相连接桥臂上的控制信号用于控制第五桥臂(5)上的功率管，系统实现容错控制；当四相电枢绕组中一相电枢绕组出现短路故障时，连接该故障相的熔断器将因过流发热而熔断，电枢绕组的短路故障被自动转化为开路故障，并通过上述的绕组开路故障容错方法进行容错控制。