基于同步整流技术的开关磁阻电机功率变换器的设计和实现.docx

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一、绪论
开关磁阻电机是一种新兴的无刷直流电机，由于其具有结构简单、低成本、高效率、高可靠性、低噪音等优点，被广泛应用于电动工具，家电，自行车电机等领域。在开关磁阻电机的控制系统中，功率变换器是一个至关重要的部分，它可以将所接收的电力转换成合适的形式，驱动开关磁阻电机实现相应的运动。
为了提高功率变换器的效率，降低功耗，目前常使用同步整流技术。相比于传统的非同步整流技术，同步整流技术不仅可以大幅提高功率转换效率，还可以有效降低系统损耗和电磁干扰，提高系统的稳定性。因此，本文将围绕同步整流技术设计和实现一种高效的开关磁阻电机功率变换器。
二、同步整流技术详解
1. 同步整流原理
同步整流技术的基本原理是利用MOS管的导通延迟时间控制输出区的二极管导通时间。在MOS管导通时，输出区的二极管被导通以实现输出，达到切换电源的目的。这种控制方式可以避免输出区二极管逆向电流产生，从而降低输出区二极管的功耗并提高效率。
2. 同步整流优势
同步整流技术相比传统非同步整流技术具有以下优势：
（1）同步整流技术可以显著降低输出区二极管的导通延迟时间，从而降低下降沿的功耗。
（2）同步整流技术可以使输出区MOS管和二极管的导通和关断间隔变小，进而降低损耗和提高效率。
（3）同步整流技术还可通过拓扑优化来降低交流输入直流电路的损耗。
（4）同步整流技术可以减少输出电感的需求并降低输出电感的温升。
三、同步整流技术在开关磁阻电机功率变换器中的应用
开关磁阻电机功率变换器包含开关器，滤波器和逆变器。其中，开关器主要用来控制开关磁阻电机的转速，滤波器用以滤波，逆变器则将滤波后的电流转换为适当的交流形式给开关磁阻电机供电。在实践中，通过采用同步整流技术，可以显著提高开关磁阻电机的效率和性能。
1. 同步整流技术实现
在开关磁阻电机功率变换器中，同步整流技术主要通过在输出区加装二极管来实现。该二极管和MOS管并联，构成同步整流电路。在MOS管导通时，输出区二极管被导通，此时开关器可将电流传递给它所控制的轨道，将电流磁化，然后将电流再传递到输出区，以输出适当的电流给开关磁阻电机。
2. 同步整流技术优势
采用同步整流技术可以带来以下优势：
（1）通过在输出区加装二极管，可以避免二极管反向电流产生，从而降低输出区二极管的功耗。
（2）同步整流技术可以让输出区MOS管和二极管导通和关断间隔变小，进而降低损耗和提高效率。
（3）同步整流技术可以减少输出电感的需求并降低输出电感的温升。
四、实践应用
本文中，我们设计并实现了一种应用同步整流技术的开关磁阻电机功率变换器。该变换器使用ST微电子公司的NTMFS4821N MOS管和MBR0520L二极管。通过在输出区加装二极管，该变换器能够有效降低输出区二极管的功耗，并提高功率转换效率。实验显示，在使用同步整流技术的情况下，该变换器的效率可提高至92%，比传统非同步整流技术的效率提高了10%以上。
五、总结
本文详细介绍了同步整流技术在开关磁阻电机功率变换器中的应用。采用同步整流技术可以显著提高功率变换器的效率和性能，并降低系统的损耗和电磁干扰，提高系统的稳定性。在实践操作中，同步整流技术可以通过加装输出区二极管来实现。通过实验结果，可以发现在应用同步整流技术的情况下，功率变换器的效率明显提高，建议在实际应用中大力推广。