[发明专利]一种开关磁阻电机变流器系统

说明书

一种开关磁阻电机变流器系统，当开关磁阻电机作为发电机运行时，第一电容器作为励磁电源，发电阶段可实现对第一电容器的充电，通过对第一开关管占空比调节可灵活调节发电电压值，以适应系统所需；当作为电动机运行时，采用同一套变流电路即可实现，也具备能量再生能力；全系统结构简单、成本低、可靠性高，可适用于各种负载下的中小型开关磁阻发电机应用系统和驱动系统中。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机系统领域，具体涉及一种多功能小功率开关磁阻电机变流器系统及其控制方法。

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，其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。

开关磁阻电机理论上即可以作为电动机使用，也可以作为发电机使用；作为发电机时，由于近年来直流输电日益受到电力部门的重视，局域的直流电网在部分地方已初具雏形，也由此衍生了越来越多的负载设备直接采用直流电源供电，而开关磁阻发电机就直接输出直流电。

开关磁阻电机一般由3-5个相绕组置于定子上，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；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，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，必要时，在变流器结构配合下可在励磁和发电阶段中间添加一个无压续流阶段以快速提高绕组电流。

开关磁阻发电机的励磁、发电都要围绕连接其绕组的变流电路的运行控制实现，没有绕组变流电路，开关磁阻发电机自然没有任何意义；而开关磁阻电动机也是需要根据转子实时位置调控不同相绕组通电励磁工作，所以对变流器同样不可或缺；目前在某些采用开关磁阻电机的发电/电动四象限混合系统中，其电动运行变流器与发电运行变流器常常是分开的，各自采用各自的变流系统，势必增加了变流系统的结构复杂度和控制复杂度，也增加了成本，高可靠性的、一体化的开关磁阻发电机/电动机变流系统是业界所需要的。

开关磁阻电机作为发电机运行时，现有变流系统，在励磁阶段，励磁电源大多实现了自励模式，不过很多新型自励电源结构较为复杂，需要配备专门的励磁变流电路系统，以及单独的控制系统，也增加了系统的控制复杂度。

在实际中，开关磁阻发电机发出的直流电压往往需要较高电压值，除后续采取一定措施升压之外，开关磁阻电机变流器本身输出端直流电压如果过低，势必也增加后续升压的压力，甚至需要几级升压，增大了系统损耗。

在中小型的开关磁阻电机领域，为了提高其系统的适应性，希望其输出电压可灵活根据输出端的需要或变化可以方便的调节，即变发电电压的能力，这点能力同时也非常有利于开关磁阻发电机系统的最大功率输出跟踪控制，因为根据开关磁阻发电机理论，如果发电机转速受外界输入动力影响而变速，则其运动电动势将改变，如果此时发电电压跟随改变，从而实现发电电压与运动电动势的平衡，则发电阶段绕组电流波形相对平稳，不但有利于提高其发电输出能力，而且利于降低开关磁阻发电机的转矩脉动。

发明内容

根据以上的背景技术，本发明就提出了一种电容自励磁、可扩展性强、模块化、高输出电压、控制灵活、可变发电电压、发电/电动四象限运行的单一变流器的小功率开关磁阻电机系统及其控制方法。

本发明的技术方案为：