[发明专利]一种开关磁阻发电机功率变换器及调控方法

说明书

一种开关磁阻发电机功率变换器及调控方法，由主电路与励磁电路两大部分组成，主电路每相绕组的控制回路由两个开关管和一个二极管组成，励磁时两个开关管闭合，发电时下端开关管断开，相绕组与励磁电源串联输出，从而发电电压获得高增益，节省了后续升压成本；励磁电路为两个隔离型变压电路并联后交替工作的结构和控制模式，除实现与发电电压解耦利于励磁外，可根据系统需要调节励磁电压，增加了系统的可控性，并且当中两个开关管交替开关，并联输出后电流平稳，提高了绕组电流测控可靠性，并降低转矩脉动，降低电磁噪音和噪声；全系统比较适合于中小功率的局域直流微电网的发电终端使用开关磁阻发电机系统时的领域。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机系统领域，具体涉及一种励磁电压解耦的交替工作励磁电路和发电电压直接高增益主电路的开关磁阻发电机功率变换器系统及其调控方法。

背景技术

开关磁阻电机结构简单坚固，制造成本低廉，转子上无绕组、无永磁体，可靠性高，具有广阔的应用前景，作为发电机的话更是在宽速度范围内具有高性能表现的能力。

开关磁阻发电机一般由2-5相绕组置于定子上，根据定转子之间凸极的相对位置决定通电的相绕组，每相绕组工作时一般分为励磁和发电两大阶段，励磁阶段为电机相绕组吸收外来励磁电源的电能储存磁能，后续根据转子相对定子位置结束励磁阶段进入发电阶段，相绕组中储存的磁能转化为电能输出。

开关磁阻发电机的励磁、发电都要围绕对其功率变换器的运行控制实现，没有功率变换器，开关磁阻发电机自然没有任何意义。

功率变换器主电路目前以不对称半桥型结构为主，所用器件较多；不管是自励型还是他励型功率变换器，励磁电源电压往往无法独立调节，虽然目前也有一些励磁电压与发电电压(开关磁阻发电机发电输出端电压)解耦并可独立调节的电路，但在可靠性方面有所欠缺，励磁电源开关管出现故障后励磁电源往往就无法工作，即整个开关磁阻发电机系统必须停止工作。

发电机发出电能后，往往需要输出后再行提升电压水平以利于并网或负载高电压需要，开关磁阻发电机系统领域多数时候是在发电输出后再增加升压措施，比如先逆变，然后经升压变压器升压，或者输出的直流电经直流升压电路实现等，增加了整个系统的结构复杂度。

开关磁阻电机的转矩脉动问题一直是业界的一块心病，开关磁阻发电机的转矩脉动，同时也往往带来发电电能质量不高的问题，业界有些励磁电源，尤其是自励型结构的，励磁电源输出的电压和电流往往会出现较大的周期性脉动，势必加大转矩脉动问题。

发明内容

根据以上的背景技术及问题，本发明就提出了一种结构简单，可靠性高容错性强，自电压增益，交替工作降脉动励磁电路，独立变励磁电压等的开关磁阻发电机功率变换器系统及其调控方法。

本发明的技术方案为：

一种开关磁阻发电机功率变换器，由主电路与励磁电路组成，其技术特征是，所述主电路输出电能，同时其输出两端连接所述励磁电路的输入两端，励磁电路的输出两端连接主电路的输入两端；

主电路由第一电容器、第二电容器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一绕组、第二绕组、第三绕组、第一二极管、第二二极管、第三二极管组成，其技术特征是，所述第一电容器正极作为主电路输入正极端并连接所述第一开关管阳极、所述第二开关管阳极、所述第三开关管阳极，第一开关管阴极连接所述第一绕组一端，第二开关管阴极连接所述第二绕组一端，第三开关管阴极连接所述第三绕组一端，第一绕组另一端连接所述第一二极管阳极和所述第四开关管阳极，第二绕组另一端连接所述第二二极管阳极和所述第五开关管阳极，第三绕组另一端连接所述第三二极管阳极和所述第六开关管阳极，第一二极管阴极、第二二极管阴极、第三二极管阴极和所述第二电容器正极连接并作为主电路输出即发电输出正极端以及励磁电路输入正极端，第一电容器负极作为主电路输入和输出负极端，同时也是励磁电路输入和输出负极端以及发电输出负极端；