带VCE电压检测的H桥IGBT设计开关磁阻电机控制器的制作方法

本发明涉及开关磁阻电机，具体为一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器。

背景技术：

1、开关磁阻电机具有结构简单、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，是未来新能源电动车和工程机械领域的主流趋势。因此，开发开关磁阻电机控制器具有广阔的市场前景。

2、开关磁阻电机是利用转子磁阻不均匀而产生转矩的电机，又称反应式同步电动机，其结构及工作原理与传统的交、直流电动机有很大的区别。它不依靠定、转子绕组电流所产生磁场的相互作用而产生转矩，而是依靠“磁阻最小原理”产生转矩，即：“磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合，从而产生磁拉力。

3、如图1、图2和图3所示，假设开关磁阻电机转子在图示位置时，开关s1、s2合上，a相绕组通电，该相通过直流电源e进行励磁，电机内将建立起以a1a2为轴线的径向磁场，磁通通过定子轭、定子极、气隙、转子极、转子轭等处闭合。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，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作用，使得转子磁极的轴线a1a2向定子a相磁极轴线a1a2运动，并受到该方向的力矩作用，即逆时针方向。等a1a2运动到与a1a2轴线重合，磁阻最小，a相将不再产生转矩，此时应换一相导通，比如b相，则转子将逆时针转动另一个步进角。如果连续不断地按a－b－c的顺序分别给绕组通电，则电机转子会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转。反之，依次给c－b－a相通电，则电机会顺时针方向转动。

4、中国专利公开号：cn 112886900 a中公开了《一种三相开关磁阻电机控制器》，包括微处理器、电机相绕组、h桥驱动电路、电池和驱动器，所述h桥驱动电路包括三个并联的h桥，每个所述h桥均包括两个半桥结构，每个半桥结构上均包括一个igbt管和与其反向串联的二极管，所述igbt管上还反并联有二极管，每个所述半桥结构上还设置有vce电压检测端子并连接有电压检测电路，实现了特殊的h桥拓扑igbt实现减小控制器体积，节约成本，同时防止短路时损坏控制器。

5、上述现有技术虽然实现了减小控制器体积减少成本的效果，但是，未明确h桥拓扑igbt的具体结构，导致技术实现不完整，在实际应用中不好实现。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器，包括微处理器、电机相绕组、h桥驱动电路、电池和驱动器，所述h桥驱动电路包括三个并联的h桥，每个所述h桥均包括两个半桥结构，每个半桥结构上均包括一个igbt管和与其反向串联的二极管，所述igbt管上还反并联有二极管，每个所述半桥结构上还设置有vce电压检测端子并连接有电压检测电路，并联的三个所述h桥呈左右分布在载板上，且载板一侧为对称的两个h桥，另一侧为单个的h桥，且并联的三个h桥引出接有正负极母线，正负极母线分别位于载板的端部，所述电机相绕组的数量为两个，两个所述电机相绕组安装在载板远离正负极母线的一端与h桥连接；

3、所述微处理器、h桥驱动电路、电池和驱动器填充至h桥之间，使整个载板上结构紧凑。

4、优选的，所述正负极母线和电机相绕组的端部均延伸出载板的表面。

5、优选的，所述正负极母线包括母线正和母线副，所述母线正和母线副相互平行且之间留有间隙。

6、优选的，两个所述电机相绕组相互平行，所述电机相绕组之间留有接线空间。

7、优选的，所述正负极母线和电机相绕组上均设有接线端子，接线端子外表面覆盖有可开合的绝缘罩。

8、一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器的保护原理，微处理器对igbt驱动芯片发出驱动信号，使igbt驱动芯片检测vce电压：

9、检测vce电压包括以下步骤：

10、s1、输出电压正常，vce电压较低，未达到检测阈值的时候，控制器正常工作：

11、s2、当发生短路输出电压急剧上升，vce电压的电压随之急剧上升，达到检测阈值，触发驱动芯片关闭控制器停止工作，保护igbt。

12、优选的，控制器停止工作后，将故障反馈至处理器，处理器付出复位信号，复位故障。

13、优选的，处理器付出复位信号，复位故障排除短路后，控制器继续正常工作，而故障依旧未排除，从复检测步骤实现短路保护。

14、一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器的控制流程，微处理器分为两路控制端进行信号输出，分别控制igbt的上桥驱动芯片和下桥驱动芯片；

15、igbt的上桥驱动芯片进行上桥vce电压检测、并对igbt输出驱动信息；

16、igbt的下桥驱动芯片进行下桥vce电压检测、并对igbt输出驱动信息；

17、igbt分别连接正负母线正负极母线和电机相绕组对电机进行控制，且igbt连接温度检测装置进行温度检测。

18、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

19、第一、本发明通过将并联的三个所述h桥呈左右分布在载板上，且载板一侧为对称的两个h桥，另一侧为单个的h桥，且并联的三个h桥引出接有正负极母线，正负极母线分别位于载板的端部，所述电机相绕组的数量为两个，两个所述电机相绕组安装在载板远离正负极母线的一端与h桥连接，所述微处理器、h桥驱动电路、电池和驱动器填充至h桥之间，使整个载板上结构紧凑，从而真正的减小控制器体积，节约成本。

20、第二、本发明通过微处理器对igbt驱动芯片发出驱动信号，使igbt驱动芯片检测vce电压，输出电压正常，vce电压较低，未达到检测阈值的时候，控制器正常工作，当发生短路输出电压急剧上升，vce电压的电压随之急剧上升，达到检测阈值，触发驱动芯片关闭控制器停止工作，保护igbt，达到了保护控制器的效果。

21、第三、本发明通过将微处理器分为两路控制端进行信号输出，分别控制igbt的上桥驱动芯片和下桥驱动芯片；igbt的上桥驱动芯片进行上桥vce电压检测、并对igbt输出驱动信息；igbt的下桥驱动芯片进行下桥vce电压检测、并对igbt输出驱动信息，从而在发生故障的时候能够更加灵敏的进行保护，并根据上桥驱动芯片和下桥驱动芯片分别反馈的信息来快速确定故障点，达到了保护灵敏且方便排查故障的效果。

技术特征：

1.一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器，包括微处理器、电机相绕组、h桥驱动电路、电池和驱动器，所述h桥驱动电路包括三个并联的h桥，每个所述h桥均包括两个半桥结构，每个半桥结构上均包括一个igbt管和与其反向串联的二极管，所述igbt管上还反并联有二极管，每个所述半桥结构上还设置有vce电压检测端子并连接有电压检测电路，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器，其特征在于：所述正负极母线和电机相绕组的端部均延伸出载板的表面。

3.根据权利要求2所述的一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器，其特征在于：所述正负极母线包括母线正和母线副，所述母线正和母线副相互平行且之间留有间隙。

4.根据权利要求2所述的一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器，其特征在于：两个所述电机相绕组相互平行，所述电机相绕组之间留有接线空间。

5.根据权利要求2-4任一项所述的一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器，其特征在于：所述正负极母线和电机相绕组上均设有接线端子，接线端子外表面覆盖有可开合的绝缘罩。

6.一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器的保护原理，其特征在于：微处理器对igbt驱动芯片发出驱动信号，使igbt驱动芯片检测vce电压：

7.根据权利要求6所述的一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器的保护原理，其特征在于：控制器停止工作后，将故障反馈至处理器，处理器付出复位信号，复位故障。

8.根据权利要求7所述的一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器的保护原理，其特征在于：处理器付出复位信号，复位故障排除短路后，控制器继续正常工作，而故障依旧未排除，从复检测步骤实现短路保护。

9.一种带vce电压检测的h桥igbt设计开关磁阻电机控制器的控制流程，其特征在于：微处理器分为两路控制端进行信号输出，分别控制igbt的上桥驱动芯片和下桥驱动芯片；

技术总结
本发明涉及开关磁阻电机技术领域，且公开了一种带VCE电压检测的H桥IGBT设计开关磁阻电机控制器，将并联的三个H桥呈左右分布在载板上，且载板一侧为对称的两个H桥，另一侧为单个的H桥，且并联的三个H桥引出接有正负极母线，正负极母线分别位于载板的端部，电机相绕组的数量为两个，两个电机相绕组安装在载板远离正负极母线的一端与H桥连接，微处理器、H桥驱动电路、电池和驱动器填充至H桥之间，使整个载板上结构紧凑，从而真正的减小控制器体积，节约成本，且微处理器对IGBT驱动芯片发出驱动信号，当发生短路输出电压急剧上升，VCE电压的电压随之急剧上升，达到检测阈值，触发驱动芯片关闭控制器停止工作，保护IGBT，达到了保护控制器的效果。

技术研发人员：吴荒原
受保护的技术使用者：深蓝探索动力科技无锡有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16