开关磁阻电机功率变换器及其拓扑结构的研究与分析

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论文介绍了开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Motor Drive,SRD)在国内外发展状况,对开关磁阻电机调速系统的基本构成及特点进行了阐述;详细地分析了开关磁阻电机的特点及工作原理,建立了开关磁阻电机的数学模型;并且对其电感、绕组电流和转矩在不同阶段的变化情况,采用高速变角度电压斩波-低速定角度电流斩波的控制方法;继而围绕其功率变换器进行研究和设计,分析了各种功率变换器的特点,并以一台5.5KW 8/6 电机的设计为例,讨论了功率变换器的结构,器件参数的估算,功率开关器件的选择,IGBT的驱动和保护。 本文也阐述了智能功率模块的特点与优点,并且应用三菱公司的智能功率模块对功率变换电路电流进行了检测。最后,针对功率变换器的电磁干扰问题进行了讨论,功率变换器的传导EMI 以差模干扰和共模干扰两种模式存在,这两种干扰模式的干扰源,传播途径和频域特性都不一样,在对这些问题进行了分析的基础上,进而提出了两种干扰简化的时域电路模型和频域模型,为EMI 干扰的定性和定量分析提供了理论基础。在对共模干扰建模的基础上,提出了内在动态节点电位平衡的思想,其思路是通过在电路内部构造动态电位平衡节点对,并利用电路中功率器件固有的对地分布电容使得电路中的共模干扰电流互相抵消,从而抑制功率变换器的共模EMI。在功率变换器辐射EMI 方面,系统地讨论了功率变换器各辐射源的特点,重点分析了共模电流和差模电流在电缆中的辐射模型,功率变换器中电缆与高频电流回路的辐射性能。
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