具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请第一方面提供了一种大功率开关磁阻电机控制电路，包括两个相同的单三相不对称半桥拓扑，每一相不对称半桥拓扑包括正相与负相，正相包括上管功率开关管与下管二极管，负相包括下管功率开关管与上管二极管，大功率开关磁阻电机控制电路还包括输入电容C1、发电滤波电容C2以及二极管D3；其中，

每一相不对称半桥拓扑的上管功率开关管的集电极、输入电容C1的正端、二极管D3的阴极汇流至起动机电压输入正端；

每一相不对称半桥拓扑的上管二极管的阴极，发电滤波电容C2的正端、二极管D3的阳极汇流至发电电压输出正端；

每一相不对称半桥拓扑的下管功率开关管的发射极、下管二极管的阳极、输入电容C1的负端、发电滤波电容C2的负端汇流后分两个接线端子分别连接至发电电压输出负端、起动机电压输入负端。

如图5所示，本申请的功率拓扑主要由双三相不对称半桥拓扑、起动输入滤波电容、发电输出滤波电容组成。其中，起动输入滤波电容为C1，发电输出滤波电容为C2。

在该双三相不对称半桥功率拓扑中，双三相不对称半桥拓扑由结构相同的单三相不对称半桥拓扑——通道1和通道2组成。通道1的A1、B1、C1不对称半桥拓扑与通道2的A2、B2、C2不对称半桥拓扑结构一致，以A1不对称半桥拓扑为例说明。其中A1相不对称半桥拓扑主要由2组不对称半桥拓扑构成，其中A1相+不对称半桥拓扑上管功率开关管命名VT11、下管二极管命名D11，A1相-半桥模块下管功率开关管命名VT12，上管二极管命名D12。

A1相+功率开关管VT11的集电极端、B1相+功率开关管VT21的集电极端、C1相+功率开关管VT31的集电极端、输入电容C1的正端、A2相+功率开关管VT13的集电极端、B2相+功率开关管VT23的集电极端、C2相+功率开关管VT33的集电极端、D3二极管阴极，通过汇流条连接成一个电气参考点，命名为起动输入+；

A1相-二极管D12的阴极、B1相-二极管D22的阴极、C1相-二极管D32的阴极、发电电容C2的正端、A2相-二极管D14的阴极、B2相-二极管D24的阴极、C2相-二极管D34的阴极、D3二极管阳极，通过汇流条连接成一个电气参考点，命名为发电输出+。

A1相+二极管D11阳极、A1相-功率开关管VT12的发射极端、B1相+二极管D21阳极、B1相-功率开关管VT22的发射极端、C1相+二极管D31阳极、C1相-功率开关管VT32的发射极端、A2相+二极管D13阳极、A2相-功率开关管VT14的发射极端、B2相+二极管D23阳极、B2相-功率开关管VT24的发射极端、C2相+二极管D33阳极、C2相-功率开关管VT34的发射极端、发电滤波电容C2的负端，通过汇流条连接成一个电气参考点，分2个接线端子命名为起动输入-和发电输出-。

通道1的A1相电机+绕组连接到功率拓扑A1相+功率开关管VT11的发射级与二极管D11的阴极公共点上，通道1的A1相电机-绕组连接到功率拓扑A1相-功率开关管VT12的集电极与二极管D12的阳极公共点上，其他电机相绕组与功率拓扑接法类似，不再详述。

由于二极管D12、D22、D32、D14、D24、D34的单向导电性，两个单三相不对称半桥功率拓扑间不存在耦合现象，可进行独立控制。同时也可对两单三相不对称半桥对应相之间的相位差进行调整，下文以两单三相不对称半桥对应相之间相位差为0进行分析。

由于两个单三相不对称半桥功率拓扑间不存在耦合现象，因此可沿用传统的双三相不对称半桥控制策略。根据每相功率开关管通断状态的不同分为四种工作模态，以A相为例进行说明，工作模态如图6所示。

该模态下，开关管VT11、VT13导通，VT12、VT14关断。A1绕组上的相电流通过VT11、D12、D3续流，A2绕组上的相电流通过VT13、D14、D3续流。由上图所示，流过二极管D3的电流为2I。由于电机的对称性，当B1和B2相绕组、C1和C2相绕组工作时也存在相同的现象。

为减小流过二极管D3的电流，本申请对传统的控制策略进行了优化，提供了一种基于大功率开关磁阻电机控制电路的大功率开关磁阻电机控制电路控制方法，使流过二极管D3的电流降低为I，电流减小了一倍，降低对D3通流能力的要求，进而降低功率器件体积重量。该方法主要包括：

步骤S1、通过控制两个所述单三相不对称半桥拓扑的上管功率开关管与下管功率开关管的开闭，将所述大功率开关磁阻电机控制电路形成三个控制模态，第一模态为励磁模态，第二模态为上管续流模态，第三模态为下管续流模态，所述励磁模态下两个不对称半桥拓扑的上管功率开关管与下管功率开关管均输出高电平，所述上管续流模态是指一个不对称半桥拓扑的上管功率开关管输出高电平，所述下管续流模态是指另一个不对称半桥拓扑的上管功率开关管输出高电平；

步骤S2、采用第一模态、第二模态、第一模态、第三模态交替控制的循环控制方式控制所述大功率开关磁阻电机控制电路的各上管功率开关管与下管功率开关管的开闭。

在一些可选实施方式中，所述交替控制的循环控制方式包括：

步骤S21、当电机转子的位置角度θ处于A相导通区间，满足θ_on≤θ≤θ_off时，在θ＝θ_on时刻开始，对PWM调制波形S2的下降沿从0计数；

步骤S22、当PWM调制波形S2检测到上升沿时，G11、G12、G13及G13输出高电平，其中，第一个所述单三相不对称半桥拓扑的上管功率开关管具有第一控制信号G11，第一个所述单三相不对称半桥拓扑的下管功率开关管具有第二控制信号G12，第二个所述单三相不对称半桥拓扑的上管功率开关管具有第三控制信号G13，第二个所述单三相不对称半桥拓扑的下管功率开关管具有第四控制信号G13；

步骤S23、当PWM调制波形S2检测到下降沿时，若i为奇数，G11信号保持，G12信号输出低电平；若i为偶数，G11信号输出低电平，G12信号保持。

下面对发明的新型双三相不对称半桥拓扑控制策略进行说明，并对A相为例。

当电机转子的位置角度θ处于A相导通区间，即满足θ_on＜θ＜θ_off时，控制功率开关管VT11、VT12、VT13、VT14导通或关断，使A相工作在第一模态或第二模态或第三模态；而在A1、A2相导通区间外，使功率开关管VT11、VT12、VT13、VT14保持关断状态，使A相工作在第四模态，工作模态如图7所示。其中，图7a是第一模态，为正压励磁模态，VT11与VT14通常一起控制开闭，VT12与VT13通常一起控制开闭，因此，为了简化描述，由G11控制VT11与VT14开闭，由G12控制VT12与VT13开闭，图7a中，G11与G12均控制打开状态。图7b是第二模态，为零压上管续流模态，G11打开，G12关闭。图7c是第三模态，为零压下管续流模态，G11关闭，G12打开。图7d是第四模态，为负压退磁模态。

在θ_on＜θ＜θ_off时，通过对A1、A2相电流的判断，使功率拓扑工作在励磁模态或续流模态。在续流模态时，当A1相采用上管续流时，A2相采用下管续流；当A1相采用下管续流时，A2相采用上管续流。同时，A1相采用一次上管续流、一次下管续流交替的控制策略，即模态一→模态二→模态一→模态三为一个循环。

通过上述分析开关管VT11、VT12、VT13、VT14的控制信号G11、G12、G13、G14同时满足以下逻辑关系与式2：

①当电机转子的位置角度θ处于A相导通区间，满足θ_on≤θ≤θ_off时，在θ＝θ_on时刻开始，对PWM调制波形S2的下降沿从0计数。

②当PWM调制波形S2检测到上升沿时，G11、G12输出高电平；

③当PWM调制波形S2检测到下降沿时，若i为奇数，G11信号保持，G12信号输出低电平；若i为偶数，G11信号输出低电平，G12信号保持。

开关管VT21、VT22、VT23、VT24的控制信号G21、G22、G23、G24在电机转子的位置角度θ处于B相导通区间时也满足上述②③逻辑关系和式2；开关管VT31、VT32、VT33、VT34的控制信号G31、G32、G33、G34在电机转子的位置角度θ处于C相导通区间时也满足上述②③逻辑关系和式2。

其控制信号时序图如图8所示，图中S1为A相绕组的位置角度θ与导通区间相对位置波形，S2为PWM调制波形，G11为开关管VT11的控制信号，G12为开关管VT12的控制信号，G13为开关管VT13的控制信号，G14为开关管VT14的控制信号。

本发明在传统的双三相不对称半桥功率拓扑的基础上，通过控制策略的优化，减少了功率拓扑器件数量，并降低了功率器件体积重量，进而提高了系统功重比，增加系统整体的可靠性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。