[发明专利]他励高增益开关磁阻电机简易功率变换器系统

说明书

他励高增益开关磁阻电机简易功率变换器系统，每相绕组配置一个开关管和一个二极管，结构简单，控制方便，变压器的引入，帮助实现高电压增益和隔离功能，本发明功率变换器除简便的完成励磁和发电两大阶段的发电机工况运行外，同样的控制模式可作为电动机工况控制运行，适用于各类小功率开关磁阻发电机/电动机系统场合。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机领域，具体涉及一种他励型高增益电压的开关磁阻电机简易结构功率变换器及其控制方法。

背景技术

开关磁阻电机结构简单坚固，转子上无绕组、无永磁体，散热压力小，可靠性高，制造成本低廉，当中一相绕组不工作不影响其他相绕组的正常工作，容错性强，具有广阔的应用前景。

开关磁阻电机一般由多个相绕组对称分布于定子凸极上，根据定转子之间凸极和凹槽的相对位置决定具体通电的相绕组，各相绕组根据相对的转子位置信息分时分别工作；作为发电机工作时，每相绕组工作时一般分为励磁和发电两大阶段，在绕组电感最大区域前后通电首先励磁，励磁阶段电机相绕组吸收外来励磁电源的电能储存磁能，后续根据实时转子位置信息结束励磁阶段并换流进入发电阶段，相绕组中储存的磁能转化为电能输出，待进入绕组电感最小区域时电流降至零完成工作，必要时中间再引入续流阶段以提高发电阶段起始电流；作为电动机工作时，每相绕组工作的主体为励磁阶段，在绕组电感最小区域或电感上升开始时通电励磁，待进入绕组电感最大区域前后关断励磁完成工作，必要时在励磁结束后提供续流回路将绕组中的剩余磁能释放。

开关磁阻电机的励磁、续流、发电都要围绕连接其绕组的变换电路的运行控制实现，没有绕组变换电路，开关磁阻电机的运行就无从谈起，所以变换器意义重大。

当前开关磁阻电机的功率变换器，最典型的为不对称半桥结构的，优点非常明显，在业界获得广泛应用，但该结构所需功率开关器件多。

开关磁阻电机作为发电机时，目前大多数功率变换器输出的直流电压较低，往往不能适应负载端的需要，绝大多数后续要配备专门的DC/DC升压装置，并且加装隔离措施，如果功率变换器本身能引入升压及隔离环节，则势必能减轻甚至取消后续的升压及隔离装置。

在开关磁阻电机系统的某些应用领域，譬如汽车发电机、野外无电源地区的发电和电力驱动等等场合，需要根据不同需求，在不同时段分别进行发电和电动运行，那么，一套功率变换器同时适应发电和电动不同的工况，则势必降低系统成本、减小体积重量，尤其再加之控制模式接近的话，由于控制器无需复杂化，势必具有广泛的前景。

发明内容

根据以上的背景技术，本发明就提出了一种结构及其简单，同时还具备隔离和高电压增益，又能同时适应发电和电动工况运行控制的开关磁阻电机功率变换器及其调控方法。

本发明的技术方案为：

他励高增益开关磁阻电机简易功率变换器系统，由蓄电池、第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、变压器、电容器组成，其技术特征是，所述蓄电池正极连接所述第一相绕组一端、所述第二相绕组一端、所述第三相绕组一端、所述变压器一次侧绕组一端，蓄电池负极连接所述第一开关管阴极、所述第二开关管阴极、所述第三开关管阴极，变压器一次侧绕组另一端连接所述第一二极管阴极、所述第二二极管阴极、所述第三二极管阴极，第一二极管阳极连接第一相绕组另一端、第一开关管阳极，第二二极管阳极连接第二相绕组另一端、第二开关管阳极，第三二极管阳极连接第三相绕组另一端、第三开关管阳极，变压器二次侧绕组一端连接所述第四二极管阳极，第四二极管阴极连接所述电容器正极，电容器负极连接变压器二次侧绕组另一端；变压器一次侧绕组和二次侧绕组极性相反，并且变压器一次侧绕组匝数小于二次侧绕组匝数。

本发明的他励高增益开关磁阻电机简易功率变换器系统的控制方法为：本发明功率变换器中所有功率开关管均为全控型电力电子开关管，它们的初始状态均为断开状态；所有功率开关管的控制均由专门的控制器根据检测信号输出实现；