[发明专利]一种开关磁阻风力发电机集成功率变换器拓扑控制方法

摘要

本发明公开的一种开关磁阻风力发电机集成功率变换器拓扑控制方法，该集成功率变换器由开关磁阻发电机功率变换器和前置电路组成。开关磁阻发电机功率变换器是传统不对称半桥功率变换器的简化，前置电路是Buck/Boost变换器，可以实现励磁电容和输出电容之间能量交换。对前置电路采用直接电容能量控制策略使输出电容电压稳定，对开关磁阻发电机采用电流斩波控制策略使励磁电容电压稳定，同时引入励磁电容输出功率闭环控制，提高励磁电容电压控制快速性和精度。该集成功率变换器拓扑结构简单，通过简单控制策略，可实现离网型开关磁阻风力发电系统的效率与动态响应的优化，具有广阔的应用前景。

主权项

一种开关磁阻风力发电机集成功率变换器拓扑控制方法，包括采用开关磁阻风力发电机集成功率变换器拓扑结构，开关磁阻风力发电机集成功率变换器拓扑结构包括开关磁阻发电机功率变换器和前端电路：所述的开关磁阻发电机功率变换器是传统不对称半桥功率变换器的简化，每相绕组控制回路中只有一个功率开关器件和一个续流二极管；所述的前端电路包括励磁电源Ve、励磁电容Cexc、输出电容Cout、电感L和三个功率开关器件以及并联于功率开关器件两端的续流二极管：功率开关器件T1的漏极与开关磁阻发电机功率变换器续流母线的正端相连，功率开关器件T1的源极与功率开关器件T2的漏极相连，功率开关器件T2的源极与开关磁阻发电机功率变换器母线负端相连，输出电容Cout的正端与开关磁阻发电机功率变换器续流母线正端和功率开关器件T1的源极相连，输出电容Cout的负端与开关磁阻发电机功率变换器励磁母线正端和励磁电容Cexc的正端相连，励磁电容的负端与励磁电源负极和开关磁阻发电机功率变换器母线负端相连，电感L的一端与输出电容Cout的负端和励磁电容Cexc的正端相连，另一端与功率开关器件T1的源极与功率开关器件T2的漏极相连，功率开关器件T3的源极与励磁电源的正端相连，功率开关器件T3的漏极与励磁电容Cexc相连，负载RL的一端与输出电容Cout的正端相连，另一端与输出电容Cout的负端相连；其特征在于：(1)开关磁阻发电机励磁模式与续流模式：以A相绕组为例，当功率开关器件TA开通时，A相绕组从励磁电容吸收能量进行励磁，若励磁电容电压Uexc低于励磁电源电压Ve，励磁电源通过二极管D3给励磁电容充电，若励磁电容电压Uexc高于励磁电源电压Ve，二极管D3截止，A相绕组由励磁电容单独励磁；当功率开关器件TA关断后，A相绕组通过续流二极管DA回馈能量给输出电容Cout；(2)励磁电容充电模式与输出电容放电模式：当功率开关器件T1开通时，输出电容电压Uout加在电感L两端，电感电流增加；当功率开关器件T1关断后，电感L通过续流二极管D2续流，对励磁电容Cexc进行充电，实现了能量从输出电容向励磁电容的传输；(3)励磁电容放电模式与输出电容充电模式：当功率开关器件T2开通时，励磁电容电压Uexc加在电感L两端，电感电流增加；当功率开关器件T2关断后，电感L通过续流二极管D1续流，对输出电容Cout进行充电，实现了能量从励磁电容向输出电容的传输。