一种基于IPM的开关磁阻电机通用功率变换器

摘要

一种基于IPM的开关磁阻电机通用功率变换器，可解决功率变换器拓扑结构单一、适应性差问题；本发明包括整流电路、隔离式开关电源、IPM接口电路、IPM单元、电源分裂电路、IPM故障保护和报警电路；整流电路为三相桥式不可控整流电路，其输入端接电网交流电压，输出端接隔离式开关电源的输入端；隔离式开关电源输入端接整流电路的输出端，输出端接至IPM接口电路的电源输入端；IPM接口电路包括4个芯片74HC245和电容、电阻；IPM单元包括两块IPM，每块IPM由6个IGBT单元组成；电源分裂电路包括电容C1、电容C2、电阻R1、R2；IPM故障保护和报警电路包括8个芯片PC817和电容、电阻；其输入端接IPM1和IPM2输出的8路故障信号FO。

主权项

一种基于IPM的开关磁阻电机通用功率变换器，其特征是包括整流电路、隔离式开关电源、IPM接口电路、IPM单元、电源分裂电路、IPM故障保护和报警电路；整流电路为三相桥式不可控整流电路，其输入端接电网交流电压，输出端接隔离式开关电源的输入端；隔离式开关电源输入端接整流电路的输出端，输出端的四路相互隔离的+15V电压分别接至IPM接口电路的电源输入端；IPM接口电路包括4个芯片74HC245和电容、电阻；芯片74HC245为具有使能控制输入端OE的4入4出总线驱动器；4个芯片HCPL4504为高速光耦，构成4路隔离电路，起到电气隔离IPM与外部电路的作用；4个HCPL4504芯片的引脚2分别接至芯片74HC245的4个输出端，引脚6分别接至IPM单元的控制输入端；其中一路隔离电路的内部结构为，引脚3通过电阻R3接地，引脚5接地，引脚8接+15V电源，引脚5和引脚8之间接去耦电容C5和滤波电容C6，引脚6通过上拉电阻R4接至+15V电源；IPM接口电路输入端接CPU发出的PWM信号，输出端接IPM单元的控制端口；IPM单元包括两块IPM，每块IPM由6个IGBT单元组成，其电源输入端接整流电路输出端，信号输入端接IPM接口电路输出端，输出端直接与电机的绕组连接；PM接口电路输出端与IPM单元控制电压输入端的连接关系取决于开关磁阻电机绕组与IPM单元U1、V1、W1、U2、V2、W2的连接形式，每个IPM模块有4路故障信号输出端FO，当IPM发生欠压、短路、过流和过热故障时，故障信号输出端FO输出低电平信号；电源分裂电路包括电容C1、电容C2、电阻R1、R2；电容C1和电容C2串联后并联在整流电路的输出端，电阻R1、R2串联后并联在整流电路的输出端，将电容C1、C2的连接点与电阻R1和电阻R2连接点连接，作为直流电压的中性点G；IPM故障保护和报警电路包括8个芯片PC817和电容、电阻；其输入端接IPM1和IPM2输出的8路故障信号FO，当8路中的1路或1路以上FO为低电平时，IPM故障保护和报警电路输出高电平，该高电平送至IPM接口电路以阻断PWM信号的传输，同时也送至CPU的PDPINTA引脚以停止PWM信号的发送；电容C1、C2和电阻R1、R2构成电源分裂电路，电容C1、C2串联后并联在整流电路的输出端，电阻R1、R2串联后并联在整流电路的输出端，将电容C1、C2的连接点与电阻R1、R2连接点连接，作为直流电压的中性点G，中性点G将整流器输出的直流电压一分为二。