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用于开关磁阻电机控制器

申请号 CN202311814995.0 申请日 2023-12-26 公开(公告)号 CN117955401A 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 深蓝探索动力科技无锡有限公司; 发明人 崔秀朋; 吴荒原;
摘要 本 申请 公开了一种用于 开关 磁阻 电机 的 控制器 。本申请 实施例 可以使用了第一至第三开关管并配合第一至第三 二极管 来构成分别与三相绕组中的每一相绕组对应的三个器件组,使得三个器件组中的开关管的集 电极 共享 阴极 /共享 阳极 ,从而额外只需要再使用一个开关管就能够实现 现有技术 中的不对称半桥结构实现的开关控制效果,这不仅节省了控制器的组成元件的数量,而且减少了用线数量,减小了控制器的 电路 体积,有效地节约了控制器的电路成本,实现了体积更小,结构更紧凑的控制器电路结构。
权利要求

1.一种用于开关磁阻电机控制器,其特征在于,包括:电路和控制模块,其中,所述电路模块包括第一器件组、第二器件组和第三器件组,并且所述控制模块包括第一开关组件和第一电容器,
所述第一器件组由第一开关管以及第一二极管构成,所述第一开关管的发射极连接到所述第一电容器的负极,所述第一开关管的集电极连接到所述第一二极管的阴极,所述第一二极管的阳极连接到所述第一开关组件的第一端,并且所述第一开关管的集电极与所述第一二极管的阴极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第一相绕组的一端的第一连接端子,并且所述第一相绕组的另一端连接到所述第一开关组件的另一端并且还连接到所述第一电容器的正极;
所述第二器件组由第二开关管以及第二二极管构成,所述第二开关管的发射极连接到所述第一电容器的负极,所述第二开关管的集电极连接到所述第二二极管的阴极,所述第二二极管的阳极连接到所述第一开关组件的第一端,并且所述第二开关管的集电极与所述第二二极管的阴极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第二相绕组的一端的第二连接端子,并且所述第二相绕组的另一端连接到所述第一开关组件的另一端并且还连接到所述第一电容器的正极;
所述第三器件组由第三开关管以及第三二极管构成,所述第三开关管的发射极连接到所述第一电容器的负极,所述第三开关管的集电极连接到所述第三二极管的阴极,所述第三二极管的阳极连接到所述第一开关组件的第一端,并且所述第三开关管的集电极与所述第三二极管的阴极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第三相绕组的一端的第三连接端子,并且所述第三相绕组的另一端连接到所述第一开关组件的另一端并且还连接到所述第一电容器的正极。
2.根据权利要求1所述的控制器,其特征在于,
所述第一开关组件为开关管,并且所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组的另一端分别连接到所述第一开关组件的发射极,并且所述第一二极管、所述第二二极管和所述第三二极管的阳极分别连接到所述第一开关组件的集电极。
3.根据权利要求2所述的控制器,其特征在于,所述控制器进一步包括第一续流二极管,所述第一续流二极管的阳极连接到所述第一开关组件的集电极,所述第一续流二极管的阴极连接到所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管的发射极。
4.根据权利要求3所述的控制器,其特征在于,所述控制器进一步包括第二续流二极管,所述第二续流二极管的阳极连接到所述第一开关组件的发射极,所述第二续流二极管的阴极连接到所述第一续流二极管的阳极。
5.根据权利要求4所述的控制器,其特征在于,所述控制器进一步包括第一电感组件,所述第一电感组件设置在所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管的发射极与所述第一续流二极管之间,并且所述第一电感组件的一端连接到所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管的发射极,并且所述第一电感组件的另一端连接到所述第一续流二极管的阴极。
6.根据权利要求5所述的控制器,其特征在于,所述控制器进一步包括第一续流电容器,所述第一续流电容器的一端连接到所述第一开关组件的集电极,所述第一续流电容器的另一端连接到所述第一续流二极管的阳极。
7.一种用于开关磁阻电机的控制器,其特征在于,包括:电路模块和控制模块,其中,所述电路模块包括第四器件组、第五器件组和第六器件组,并且所述控制模块包括第二开关组件和第三电容器,
所述第四器件组由第四开关管以及第四二极管构成,所述第四开关管的集电极连接到所述第三电容器的正极,所述第四开关管的发射极连接到所述第四二极管的阳极,所述第四二极管的阴极连接到所述第二开关组件的一端,并且所述第四开关管的发射极与所述第四二极管的阳极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第一相绕组的一端的第一连接端子,并且所述第一相绕组的另一端连接到所述第二开关组件的另一端并且还连接到所述第三电容器的负极;
所述第五器件组由第五开关管以及第五二极管构成,所述第五开关管的集电极连接到所述第三电容器的正极,所述第五开关管的发射极连接到所述第五二极管的阳极,所述第五二极管的阴极连接到所述第二开关组件的一端,并且所述第五开关管的发射极与所述第五二极管的阳极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第二相绕组的一端的第二连接端子,并且所述第二相绕组的另一端连接到所述第二开关组件的另一端并且还连接到所述第三电容器的负极;
所述第六器件组由第六开关管以及第六二极管构成,所述第六开关管的集电极连接到所述第三电容器的正极,所述第六开关管的发射极连接到所述第六二极管的阳极,所述第六二极管的阴极连接到所述第二开关组件的一端,并且所述第六开关管的发射极与所述第六二极管的阳极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第三相绕组的一端的第三连接端子,并且所述第三相绕组的另一端连接到所述第二开关组件的另一端并且还连接到所述第三电容器的负极。
8.根据权利要求7所述的控制器,其特征在于,
所述第二开关组件为开关管,并且所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组的另一端分别连接到所述第二开关组件的集电极,并且所述第四二极管、所述第五二极管和所述第六二极管的阴极分别连接到所述第二开关组件发射极。
9.根据权利要求8所述的控制器,其特征在于,所述控制器进一步包括第三续流二极管,所述第三续流二极管的阳极连接到所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管的集电极,所述第三续流二极管的阴极连接到所述第二开关组件的发射极。
10.根据权利要求9所述的控制器,其特征在于,所述控制器进一步包括第四续流二极管,所述第四续流二极管的阳极连接到所述第三续流二极管的阴极,并且所述第四续流二极管的阴极连接到所述第二开关组件的集电极。

说明书全文

用于开关磁阻电机控制器

技术领域

[0001] 本申请涉及开关磁阻电机技术领域,尤其涉及一种用于开关磁阻电机的控制器。

背景技术

[0002] 随着电机技术的发展,电机已经从最初的仅能够提供简单的机械能与电能之间的转换的设备逐渐发展为能够提供例如更高扭矩等特性并且能够适应更多工作场景的设备。近年来,已经提出了利用转子磁阻的开关磁阻电机,其由于可以利用转子磁阻不均匀分布来产生其驱动转子转动的转矩,因此在结构及工作原理方面与现有技术中的交、直流电机有很大的区别,并且因此具有结构简单、成本低、转速高、可靠性高、起动转矩大,起动电流低、效率高,损耗小等特点,目前已经逐渐成为了未来新能源电动车工程机械领域的主流趋势。
[0003] 但是开关磁阻电机需要使用专的控制器来驱动,其不能与永磁电机货异步电机共享驱动拓扑结构,特别是开关磁阻电机需要实时检测电机的运转,并基于运转的位置来生成控制信号,从而需要为开关磁阻电机专门设计控制器的拓扑结构,以满足信号的实时检测和控制的需求。因此,需要一种专门用于开关磁阻电机的控制器。发明内容
[0004] 本申请实施例提供一种控制器,以解决现有技术中用于开关磁阻电机的控制器拓扑中元件多导致成本高的缺陷
[0005] 为达到上述技术目的,本申请实施例提出了一种用于开关磁阻电机的控制器,包括:电路和控制模块,其中,所述电路模块包括第一器件组、第二器件组和第三器件组,并且所述控制模块包括第一开关组件和第一电容器,
[0006] 所述第一器件组由第一开关管以及第一二极管构成,所述第一开关管的发射极连接到所述第一电容器的负极,所述第一开关管的集电极连接到所述第一二极管的阴极,所述第一二极管的阳极连接到所述第一开关组件的第一端,并且所述第一开关管的集电极与所述第一二极管的阴极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第一相绕组的一端的第一连接端子,并且所述第一相绕组的另一端连接到所述第一开关组件的另一端并且还连接到所述第一电容器的正极;
[0007] 所述第二器件组由第二开关管以及第二二极管构成,所述第二开关管的发射极连接到所述第一电容器的负极,所述第二开关管的集电极连接到所述第二二极管的阴极,所述第二二极管的阳极连接到所述第一开关组件的第一端,并且所述第二开关管的集电极与所述第二二极管的阴极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第二相绕组的一端的第二连接端子,并且所述第二相绕组的另一端连接到所述第一开关组件的另一端并且还连接到所述第一电容器的正极;
[0008] 所述第三器件组由第三开关管以及第三二极管构成,所述第三开关管的发射极连接到所述第一电容器的负极,所述第三开关管的集电极连接到所述第三二极管的阴极,所述第三二极管的阳极连接到所述第一开关组件的第一端,并且所述第三开关管的集电极与所述第三二极管的阴极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第三相绕组的一端的第三连接端子,并且所述第三相绕组的另一端连接到所述第一开关组件的另一端并且还连接到所述第一电容器的正极。
[0009] 根据本申请实施例的控制器,所述第一开关组件为开关管,并且所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组的另一端分别连接到所述第一开关组件的发射极,并且所述第一二极管、所述第二二极管和所述第三二极管的阳极分别连接到所述第一开关组件的集电极。
[0010] 根据本申请实施例的控制器进一步包括第一电感组件,所述第一电感组件的一端连接到所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管的发射极,并且所述第一电感组件的另一端连接到所述第一开关组件的集电极。
[0011] 根据本申请实施例的控制器进一步包括第一续流电容器,所述第一续流电容器的一端连接到所述第一开关组件的集电极,所述第一续流电容器的另一端连接到所述第一电感组件的所述另一端。
[0012] 根据本申请实施例的控制器进一步包括第一续流二极管,所述第一续流二极管设置在所述第一电感组件与所述第一续流电容器之间,并且所述第一续流二极管的阳极连接到所述第一续流电容器的所述另一端,所述第一续流二极管的阴极连接到所述第一电感组件的所述另一端。
[0013] 根据本申请实施例的控制器进一步包括第二续流二极管,所述第二续流二极管的阳极连接到所述第一开关组件的发射极,所述第二续流二极管的阴极连接到所述第一续流二极管的阳极与所述第一续流电容器的所述另一端的连接处。
[0014] 本申请的实施例还提供了一种用于开关磁阻电机的控制器,包括:电路模块和控制模块,其中,所述电路模块包括第四器件组、第五器件组和第六器件组,并且所述控制模块包括第二开关组件和第三电容器,
[0015] 所述第四器件组由第四开关管以及第四二极管构成,所述第四开关管的集电极连接到所述第三电容器的正极,所述第四开关管的发射极连接到所述第四二极管的阳极,所述第四二极管的阴极连接到所述第二开关组件的一端,并且所述第四开关管的发射极与所述第四二极管的阳极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第一相绕组的一端的第一连接端子,并且所述第一相绕组的另一端连接到所述第二开关组件的另一端并且还连接到所述第三电容器的负极;
[0016] 所述第五器件组由第五开关管以及第五二极管构成,所述第五开关管的集电极连接到所述第三电容器的正极,所述第五开关管的发射极连接到所述第五二极管的阳极,所述第五二极管的阴极连接到所述第二开关组件的一端,并且所述第五开关管的发射极与所述第五二极管的阳极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第二相绕组的一端的第二连接端子,并且所述第二相绕组的另一端连接到所述第二开关组件的另一端并且还连接到所述第三电容器的负极;
[0017] 所述第六器件组由第六开关管以及第六二极管构成,所述第六开关管的集电极连接到所述第三电容器的正极,所述第六开关管的发射极连接到所述第六二极管的阳极,所述第六二极管的阴极连接到所述第二开关组件的一端,并且所述第六开关管的发射极与所述第六二极管的阳极之间的连接处设置有用于连接到所述开关磁阻电机的三相绕组中的第三相绕组的一端的第三连接端子,并且所述第三相绕组的另一端连接到所述第二开关组件的另一端并且还连接到所述第三电容器的负极。
[0018] 根据本申请实施例的控制器中,所述第二开关组件为开关管,并且所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组的另一端分别连接到所述第二开关组件的集电极,并且所述第四二极管、所述第五二极管和所述第六二极管的阴极分别连接到所述第二开关组件发射极。
[0019] 根据本申请该实施例的控制器进一步包括第二电感组件,所述第二电感组件的一端连接到所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管的集电极,并且所述第二电感组件的另一端连接到所述第二开关组件的发射极。
[0020] 根据本申请该实施例的控制器进一步包括第二续流电容器,所述第二续流电容器的一端连接到所述第二开关组件的发射极,所述第二续流电容器的另一端连接到所述第二电感组件的所述另一端。
[0021] 根据本申请该实施例的控制器进一步包括第三续流二极管,所述第三续流二极管设置在所述第二电感组件与所述第二续流电容器之间,并且所述第二续流二极管的阴极连接到所述第三续流电容器的所述另一端,所述第三续流二极管的阳极连接到所述第二电感组件的所述另一端。
[0022] 根据本申请该实施例的控制器进一步包括第四续流二极管,所述第四续流二极管的阴极连接到所述第二开关组件的集电极,所述第四续流二极管的阳极连接到所述第三续流二极管的阴极与所述第二续流电容器的所述另一端的连接处。
[0023] 本申请实施例提供的用于开关磁阻电机的控制器,其仅使用了四个开关管就能够实现现有技术中的不对称半桥结构实现的开关控制效果,不仅节省了控制器的组成元件的数量,而且减少了用线数量,减小了控制器的电路体积,有效地节约了控制器的电路成本,实现了体积更小,结构更紧凑的控制器电路结构。
[0024] 上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。附图说明
[0025] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0026] 图1a为本申请提供的控制器实施例的一个等效电路示意图;
[0027] 图1b为本申请提供的控制器实施例的另一个等效电路示意图;
[0028] 图2a为本申请提供的控制器实另一施例的一个等效电路示意图;
[0029] 图2b为本申请提供的控制器实另一施例的另一个等效电路示意图。

具体实施方式

[0030] 下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请,并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0031] 随着电机技术的发展,电机已经从最初的仅能够提供简单的机械能与电能之间的转换的设备逐渐发展为能够提供例如更高扭矩等特性并且能够适应更多工作场景的设备。近年来,已经提出了利用转子磁阻的开关磁阻电机,其由于可以利用转子磁阻不均匀分布来产生其驱动转子转动的转矩,因此在结构及工作原理方面与现有技术中的交、直流电机有很大的区别,并且因此具有结构简单、成本低、转速高、可靠性高、起动转矩大,起动电流低、效率高,损耗小等特点,目前已经逐渐成为了未来新能源电动车和工程机械领域的主流趋势。
[0032] 电机通常需要使用配套的控制器来实施驱动控制,例如为电机提供所需的电以及提供运转的控制信号,并且还可以接收电机的运转状态感测信号,并基于控制逻辑来生成相应的控制信号。在开关磁阻电机的控制场景中,当控制器接收到启动控制信号时,可以先将外部电源提供的动力电输送给三相绕组中的第一相绕组,即使得该相绕组通电。这时,接收到电力的该相绕组使用接收到的直流电力进行励磁,在开关磁阻电机内可以相应地建立起径向磁场,磁通通过定子轭、定子极、气隙、转子极、转子轭等处闭合。由于通过气隙的磁力线是弯曲的,此时磁路的磁阻大于定、转子磁极轴线重合时的磁阻,因此,开关磁阻电机中的转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的驱动作用,转子磁极的轴线向定子的该相磁极轴线运动,并受到该方向的力矩作用,例如逆时针方向。而当该转子磁极的轴线运动到与定子的该相磁极轴线重合时,磁阻最小,该相将不再产生转矩,此时控制器就可以根据接收到的开关磁阻电机的运转状态信号而生成下一控制信号,来使得与该第一相绕组相邻的第二相绕组通电,即将从外部电源接收到的电力输送给该第二相绕组,则转子可以逆时针转动。以此类推,控制器可以根据开关磁阻电机的转动状态,连续不断地按各相的顺序分别给对应的相绕组输送电力,则电机转子会逆着励磁顺序以例如顺时针方向连续旋转。此外,当电机需要以与上述方向相反的方向旋转时,则可以以与上述类似的方式生成控制信号以与上述相反的顺序对各相输送电力,则可以驱动电机顺时针方向转动。
[0033] 在现有技术中,通常使用由多个开关管和二极管构成的H桥来构成控制电路,例如,在现有技术中,可以使用由四个并联的二极管和开关管组构成一个电路形状类似于“H”形状的电路来控制开关磁阻电机的单相绕组,并且因此,开关磁阻电机控制器一般使用这样的3个H桥来构成控制器的主体,因此,在现有的开关磁阻电机的控制器中,需要使用十几个开关管和十几个二极管,并且相应地需要使用大量的连接线,这使得控制器中的元件数量较多,而且为这样多的元件进行布线,也大大增加了控制器的制造成本。
[0034] 此外,现有技术中的控制器中由于包含了数量较多的开关管和二极管,因此,其最终封装后的控制器的整体体积也较大。这导致在设计其他器件以及散热结构时,只能够在非常有限的程度内进行体积缩小,无法获得真正小型化的控制器,而当前新能源车辆中包含的元器件越来越多,分配给每个器件或模块的体积有限,因此,对于电机的控制器的小型化就提出了更高的要求。
[0035] 实施例一
[0036] 为此,在本申请实施例中,提出了一种控制器,其所包含的控制电路模块仅由四个开关管以及相关元件构成,与现有技术中需要使用十几个开关管的方案相比,能够大大缩小控制电路的规模,减少元件的使用以及出线数量。例如,如图1a中所示,图1a是示出了根据本申请实施例的控制器的等效电路的示意图,在图1a中所示的控制器中,可以包括有电路模块1和控制模块2。电路模块1可以包括三个器件组,例如如图1a中所示,可以包括第一器件组11、第二器件组12和第三器件组13,这三个器件组11‑13可以分别连接到作为控制器的控制对象的开关磁阻电机的三箱绕组中的各相绕组。控制模块2可以包括第一开关组件21和第一电容器22。第一电容器22的正极可以连接到在控制器外部设置的电源的正极,并且第一电容器22的负极可以连接到该电源的负极。电路模块1可以通过三个器件组11‑13分别向各相绕组提供电力以及接收各相绕组的检测信号并将对应生成的控制信号发送到各相绕组,从而可以通过这些控制信号来驱动开关磁阻电机中的转子以想要的速度旋转。当控制器生成停止信号以想要使得开关磁阻电机停止转动时,控制器可以首先停止向开关磁阻电机提供电力,但是由于开关磁阻电机的转子会由于绕组中存留的磁场而使得转子继续旋转,从而生成电能,这时,可以通过控制器与控制模块2中的第一电容器22的连接而将开关磁阻电机的这样的继续旋转生成的能量传输给第一电容器22,并存储在第一电容器22中,以便于在之后控制器通过电路模块1向各个绕组提供电力的过程中,如果由于电源等的问题而出现电力提供不足的情况下,通过在第一电容器22中存储的电能通过电路模块1释放到相应的绕组中,以保持绕组的供电电流恒定。
[0037] 在本申请实施例中,例如,如图1a中所示,电路模块1中的第一器件组11可以由第一开关管111和第一二极管112构成。第一开关管111的发射极可以连接到控制模块2中的第一电容器22的负极,第一开关管111的集电极可以连接到第一二极管112的阴极。第一二极管112的阳极可以连接到控制模块2中的第一开关组件21的第一端,而第一开关组件21的第二端可以连接到开关磁阻电机的与该第一器件组11对应的第一相绕组,例如U相绕组,的一端并且还连接到第一电容器22的正极。此外,第一开关管111的集电极与第一二极管112的阴极之间的连接处可以设置有用于连接到开关磁阻电机的该第一相绕组,例如U相绕组的另一端的第一连接端子。
[0038] 在本申请实施例中,第一开关组件21可以为开关管。因此,上述第一开关组件21的第一端可以为该开关管的集电极,而上述第二端则可以为该开关管的发射极。因此,在本申请实施例中,第一相绕组,例如U相绕组的上述一端可以连接到该开关管的发射极,并且第一二极管112的阳极则可以连接到该开关管的集电极。
[0039] 第二器件组12可以由第二开关管121以及第二二极管122构成。第二开关管121的发射极可以连接到第一电容器22的负极,第二开关管121的集电极可以连接到第二二极管122的阴极。第二二极管122的阳极可以连接到控制模块2中的第一开关组件21的第一端,而第一开关组件21的第二端可以连接到开关磁阻电机的与该第二器件组12对应的第二相绕组,例如V相绕组,的一端并且还连接到第一电容器22的正极。此外,第二开关管121的集电极与第二二极管122的阴极之间的连接处可以设置有用于连接到开关磁阻电机的该第二相绕组,例如V相绕组的另一端的第二连接端子。
[0040] 在本申请实施例中,第一开关组件21可以为开关管。因此,上述第一开关组件21的第一端可以为该开关管的集电极,而上述第二端则可以为该开关管的发射极。因此,在本申请实施例中,第二相绕组,例如V相绕组的上述一端可以连接到该开关管的发射极,并且第二二极管122的阳极则可以连接到该开关管的集电极。
[0041] 第三器件组13可以由第三开关管131以及第三二极管132构成。第三开关管131的发射极可以连接到第一电容器22的负极,第三开关管131的集电极可以连接到第三二极管132的阴极。第三二极管132的阳极可以连接到控制模块2中的第一开关组件21的第一端,而第一开关组件21的第二端可以连接到开关磁阻电机的与该第三器件组13对应的第三相绕组,例如W相绕组,的一端并且还连接到第一电容器22的正极。此外,第三开关管131的集电极与第三二极管132的阴极之间的连接处可以设置有用于连接到开关磁阻电机的该第三相绕组,例如W相绕组的另一端的第三连接端子。
[0042] 在本申请实施例中,第一开关组件21可以为开关管。因此,上述第一开关组件21的第一端可以为该开关管的集电极,而上述第二端则可以为该开关管的发射极。因此,在本申请实施例中,第三相绕组,例如W相绕组的上述一端可以连接到该开关管的发射极,并且第三二极管132的阳极则可以连接到该开关管的集电极。
[0043] 在本申请实施例中,控制器还可以进一步包括第一续流二极管61。第一续流二极管61的阳极可以连接到第一开关组件21的集电极,第一续流二极管61的阴极可以连接到第一开关管111、第二开关管121和第三开关管131的发射极。
[0044] 控制器还可以进一步包括第二续流二极管62。第二续流二极管62的阳极可以连接到作为第一开关组件21的示例的开关管的发射极,并且第二续流二极管62的阴极可以连接到第一续流二极管61的阳极。
[0045] 因此,通过该第一续流二极管61和第二续流二极管62可以在控制器中的电流突然变化,例如突然减少时,抑制第一电感组件4产生的突变电压,防止破坏控制器中的其他元件。
[0046] 例如,当需要控制的电机的相数为m时,在现有技术中采用的不对称半桥结构拓扑需要2m个开关管,2m个二极管,以及2m根与电机绕组连接的引出线,但是,在本申请实施例中,如图1a中所示,控制电路可以仅使用m+1个开关管,m+2个二极管,以及m+1根与电机绕组连接的引出线来实现与现有技术中相同的开关控制效果。例如,当m=3时,如图1a中所示,本申请实施例可以使用4个开关管,5个二极管,以及4根与电机绕组连接的引出线就可以构成控制电路,来实现与现有技术中需要使用6个开关管、6个二极管以及6根电机绕组连接线才能够实现的控制效果。
[0047] 此外,图1b中所示,在本申请实施例中,控制器还可以进一步包括第一电感组件4。该第一电感组件4的一端可以连接到第一开关管111、第二开关管121和第三开关管131的发射极,并且第一电感组件4的另一端可以连接到第一续流二极管61的阴极。因此,该第一电感组件4可以用于对该控制器中的电流进行平波处理,以抑制电流中的波动成分,防止电流的剧烈变化,使得从控制器的各个器件组提供到各相绕组的电流平稳。
[0048] 此外,在本申请实施例中,控制器还可以进一步包括第一续流电容器5。该第一续流电容器5的一端可以连接到作为第一开关组件21的示例的开关管的集电极,并且第一续流电容器5的另一端可以连接到第一续流二极管61的阳极。该续流电容器5可以用于存储第一电感组件4在控制器断电之后释放出来的能量,并且还可以在控制器上电时,释放出储存的电力,以配合第一电感组件4保持控制器中的电流的稳定。
[0049] 因此,根据本申请实施例的控制器,其可以使用了第一至第三开关管并配合第一至第三二极管来构成分别与三相绕组中的每一相绕组对应的三个器件组,使得三个器件组中的开关管的集电极共享阳极,并且额外使用一个开关管来实现现有技术中的不对称半桥结构实现的开关控制效果,这不仅节省了控制器的组成元件的数量,而且减少了用线数量,减小了控制器的电路体积,有效地节约了控制器的电路成本,实现了体积更小,结构更紧凑的控制器电路结构。
[0050] 实施例二
[0051] 在本申请实施例中,还提出了一种用于开关磁阻电机的控制器。例如,如图2a中所示,图2a是示出了根据本申请的另一个实施例的用于开关磁阻电机的控制器的等效电路示意图。
[0052] 如图2a中所示,根据本申请的实施例二的控制器可以类似地仅由四个开关管以及相关元件构成,与现有技术中需要使用十几个开关管的方案相比,也能够大大缩小控制电路的规模,减少元件的使用以及出线数量。例如,在图2a中所示的控制器中,可以包括有电路模块1a和控制模块2a。电路模块1a可以包括三个器件组,例如如图2a中所示,可以包括第四器件组11a、第五器件组12a和第六器件组13a,这三个器件组11a‑13a可以分别连接到作为本实施例的控制器的控制对象的开关磁阻电机的三箱绕组中的各相绕组。控制模块2a可以包括第二开关组件21a和第三电容器22a。第三电容器22a的正极可以连接到在控制器外部设置的电源的正极,并且第三电容器22a的负极可以连接到该电源的负极。电路模块1a可以通过三个器件组11a‑13a分别向各相绕组提供电力以及接收各相绕组的检测信号并将对应生成的控制信号发送到各相绕组,从而可以通过这些控制信号来驱动开关磁阻电机中的转子以想要的速度旋转。当控制器生成停止信号以想要使得开关磁阻电机停止转动时,控制器可以首先停止向开关磁阻电机提供电力,但是由于开关磁阻电机的转子会由于绕组中存留的磁场而使得转子继续旋转,从而生成电能,这时,可以通过控制器与控制模块2a中的第三电容器22a的连接而将开关磁阻电机的这样的继续旋转生成的能量传输给第三电容器22a,并存储在第三电容器22a中,以便于在之后控制器通过电路模块1a向各个绕组提供电力的过程中,如果由于电源等的问题而出现电力提供不足的情况下,通过在第三电容器22a中存储的电能通过电路模块1a释放到相应的绕组中,以保持绕组的供电电流恒定。
[0053] 电路模块1中的第四器件组11a可以由第四开关管111a和第四二极管112a构成。第四开关管111a的集电极可以连接到控制模块2a中的第三电容器22a的正极,第四开关管111a的发射极可以连接到第四二极管112a的阳极。第四二极管112a的阴极可以连接到控制模块2a中的第二开关组件21的第一端,而第二开关组件21a的第二端可以连接到开关磁阻电机的与该第四器件组11a对应的第一相绕组,例如U相绕组,的一端并且还连接到第三电容器22a的负极。此外,第四开关管111a的发射极与第四二极管112a的阳极之间的连接处可以设置有用于连接到开关磁阻电机的该第一相绕组,例如U相绕组的另一端的第一连接端子。
[0054] 在本申请实施例中,第二开关组件21a可以为开关管。因此,上述第二开关组件21a的第一端可以为该开关管的发射极,而上述第二端则可以为该开关管的集电极。因此,在本申请实施例中,第一相绕组,例如U相绕组的上述一端可以连接到该开关管的集电极,并且第四二极管112a的阳极则可以连接到该开关管的发射极。
[0055] 第五器件组12a可以由第五开关管121a以及第五二极管122a构成。第五开关管121a的集电极可以连接到第三电容器22a的正极,第五开关管121a的发射极可以连接到第五二极管122a的阳极。第五二极管122a的阴极可以连接到控制模块2a中的第二开关组件
21a的第一端,而第二开关组件21a的第二端可以连接到开关磁阻电机的与该第五器件组
12a对应的第二相绕组,例如V相绕组,的一端并且还连接到第三电容器22a的负极。此外,第五开关管121a的发射极与第五二极管122a的阳极之间的连接处可以设置有用于连接到开关磁阻电机的该第二相绕组,例如V相绕组的另一端的第二连接端子。
[0056] 在本申请实施例中,第二开关组件21a可以为开关管。因此,上述第二开关组件21a的第一端可以为该开关管的发射极,而上述第二端则可以为该开关管的集电极。因此,在本申请实施例中,第二相绕组,例如V相绕组的上述一端可以连接到该开关管的集电极,并且第五二极管122a的阴极则可以连接到该开关管的发射极。
[0057] 第六器件组13a可以由第六开关管131a以及第六二极管132a构成。第六开关管131a的集电极可以连接到第三电容器22a的阳极,第六开关管131a的发射极可以连接到第六二极管132a的阳极。第六二极管132a的阴极可以连接到控制模块2a中的第二开关组件
21a的第一端,而第二开关组件21a的第二端可以连接到开关磁阻电机的与该第六器件组
13a对应的第三相绕组,例如W相绕组,的一端并且还连接到第三电容器22a的正极。此外,第六开关管131a的集电极与第六二极管132a的阳极之间的连接处可以设置有用于连接到开关磁阻电机的该第三相绕组,例如W相绕组的另一端的第三连接端子。
[0058] 在本申请实施例中,第二开关组件21a可以为开关管。因此,上述第二开关组件21a的第一端可以为该开关管的发射极,而上述第二端则可以为该开关管的集电极。因此,在本申请实施例中,第三相绕组,例如W相绕组的上述一端可以连接到该开关管的集电极,并且第六二极管132a的阴极则可以连接到该开关管的发射极。
[0059] 在本申请实施例中,控制器还可以进一步包括第三续流二极管61a。第三续流二极管61a的阴极可以连接到第四开关管111a、第五开关管121a和第六开关管131a的集电极,并且其阴极可以连接到作为第二开关组件21a的示例的开关管的发射极。
[0060] 控制器还可以进一步包括第四续流二极管62a。第四续流二极管62a的阴极可以连接到作为第二开关组件21a的示例的开关管的集电极,并且第四续流二极管62a的阳极可以连接到第三续流二极管61a的阴极。
[0061] 因此,通过该第三续流二极管61a和第四续流二极管62a可以在控制器中的电流突然变化,例如突然减少时,抑制第二电感组件4a产生的突变电压,防止破坏控制器中的其他元件。
[0062] 此外,如图2b中所示,在本申请实施例中,控制器还可以进一步包括第二电感组件4a。该第二电感组件4a可以连接在第三续流二极管61a与第四开关管111a、第五开关管121a和第六开关管131a的集电极之间,并且该第二电感组件4a的一端可以连接到第四开关管
111a、第五开关管121a和第六开关管131a的集电极,并且第二电感组件4a的另一端可以连接到第三续流二极管61a的阳极。因此,该第二电感组件4a可以用于对该控制器中的电流进行平波处理,以抑制电流中的波动成分,防止电流的剧烈变化,使得从控制器的各个器件组提供到各相绕组的电流平稳。
[0063] 此外,在本申请实施例中,控制器还可以进一步包括第二续流电容器5a。该第二续流电容器5a的一端可以连接到作为第二开关组件21a的示例的开关管的发射极,并且第二续流电容器5a的另一端可以连接到第三续流二极管61a的阴极。该续流电容器5a可以用于存储第二电感组件4a在控制器断电之后释放出来的能量,并且还可以在控制器上电时,释放出储存的电力,以配合第二电感组件4a保持控制器中的电流的稳定。
[0064] 因此,根据本申请实施例的控制器,其可以使用了第一至第三开关管并配合第一至第三二极管来构成分别与三相绕组中的每一相绕组对应的三个器件组,使得三个器件组中的开关管的集电极共享阴极,从而额外可以使用一个开关管来实现现有技术中的不对称半桥结构实现的开关控制效果,这不仅节省了控制器的组成元件的数量,而且减少了用线数量,减小了控制器的电路体积,有效地节约了控制器的电路成本,实现了体积更小,结构更紧凑的控制器电路结构。
[0065] 本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0066] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
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