[发明专利]强励快退四相开关磁阻发电机变流器及其控制方法

说明书

强励快退四相开关磁阻发电机变流器，由变流主电路、起励电源、强励快退主电路、充电主电路、母线二极管、母线电容器组成，根据各检测结果控制变流器全部开关管动作，变流主电路直接控制发电机各相绕组工作，输出电能，强励快退主电路提供多种励磁电压，也提供快速退出所需高反向电压，充电主电路可向起励电源蓄电池自动充电；全系统智能化、适应宽发电需求、宽转速范围，在包含风电领域在内的各个发电领域具有实用价值和意义。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机领域，具体涉及一种能强化励磁、快速退磁的高性能开关磁阻发电机变流器电路及其控制方法。

背景技术

利用开关磁阻电机发电，是一种新型的发电方式。

开关磁阻发电机的发电变流系统，是开关磁阻发电机系统的基础和关键，事关发电的效率、效益及可靠性等；变流器的结构也涉及成本问题。

根据开关磁阻发电机工作原理，其工作中分为励磁和发电两大阶段，先由外电源向绕组供电励磁储能，随后在运行反向力矩作用下磁储能续流释放即发电输出；在有些领域，譬如风力发电领域应用时，由于风速是不稳定的，变速型发电机会随风速经常改变运行速度，那么，适应更宽发电机转速并宽速度范围内保持更大电能输出的变流器及其控制系统也是业界期待的；还有，负载端的大小变化，尤其是并网时，如果可随机调控发电机组输出电能的大小，范围更宽，自然也是业界期待。

开关磁阻发电机励磁阶段一般是受控的，而发电阶段电流是不受严格控制的，为了提高发电输出能力，提高发电阶段开始时的电流，即提高励磁阶段的尤其是励磁后期的电流值成为了业界的共识之一；业界已有譬如通过专门的高压他励励磁电源向绕组供电励磁，总之提高励磁电压是提高发电能力的有效办法；当然，如果由于负载端的需要，需要减小发电输出，也可以通过励磁电压或其他控制方式方法能配合实现，则也能增加系统的适应面，为业界所期待。

为了避免发电阶段结束时绕组电流进入电动运行工况下降低发电效率，往往要提早降低绕组电流以使得在产生正向转矩即电动转矩前让电流降为零，如果通过一定方式能加快电流的下降速度，势必可延后降低电流，能提高发电能力。

开关磁阻发电机起动期间往往需要单独的蓄电池先提供励磁电源，在一些诸如频繁启停的场合，譬如风电领域，风电机组时常随着风资源的强弱而关停、起动，极大的增加了起动蓄电池的负担，需要频繁更换蓄电池，所以如果能实现自动化的依靠发电系统自身电能向蓄电池充电，则必然也是业界所需要的。

发明内容

根据以上的背景技术，本发明就提出一种结构简单、能实现高励磁电压强化励磁、高反向电压快速降低发电电流、自动向蓄电池充电等的宽范围高适应性的开关磁阻发电机变流器拓扑及其控制方法。

本发明的技术方案为：

强励快退四相开关磁阻发电机变流器，由变流主电路(1)、起励电源(2)、强励快退主电路(3)、充电主电路(4)、母线二极管(Dm)、母线电容器(Cm)组成，其特征是，所述变流主电路(1)输入和输出两端共同连接所述起励电源(2)输出两端，同时也连接所述强励快退主电路(3)输入和输出两端，起励电源(2)的输入两端连接所述充电主电路(4)的输出两端，充电主电路(4)输入两端连接强励快退主电路(3)，所述母线二极管(Dm)串联于变流主电路(1)输出正极母线上，母线二极管(Dm)阳极连接变流主电路(1)输出正极端，母线二极管(Dm)阴极与变流主电路(1)输出负极端之间并联所述母线电容器(Cm)；

开关磁阻发电机由四相绕组组成，变流主电路(1)由两套相同结构的变流支路并联连接组成，每套所述变流支路中连接有两相绕组，该两相绕组位于开关磁阻发电机定子相隔的磁极上；