[发明专利]直升压变发电电压变励磁无隔离的开关磁阻发电机变流系统

说明书

直升压变发电电压变励磁无隔离的开关磁阻发电机变流系统，由九个二极管、九个开关管、三相绕组、四个电容器、三个电感组成，在各相绕组励磁和发电作业的同时自然升高发电电压值，通过第五开关管(第一相绕组，其他对应)进一步可获得连续变化的发电电压，通过第九开关管这个唯一的开关管并且无需隔离环节的前提下获得可连续变化的励磁电压，并直接参与发电输出，同时舍弃了蓄电池，兼顾强化励磁设计，基于以上，不但解决了发电电压依靠自身变流系统连续调节的问题，而且使励磁电压直接对输出发电电压产生影响，可控性进一步增强，以简易的结构和控制，极大提升了系统的灵活性和适应性；适用于各类小功率紧凑型高速开关磁阻发电机系统领域应用。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机系统领域，具体涉及一种直接抬升发电电压、发电电压可调、励磁电压可调、无隔离环节无蓄电池共地的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法。

背景技术

在各主流电机中，开关磁阻电机结构最简单、最坚固，转子上无绕组和导条散热最方便，从而成本理应最低，理应具有广阔的应用前景，包括作为发电机使用，相对永磁同步发电机，成本降低很多，但是，当前对其的研究、应用发展确较为缓慢，关键原因在于其变流系统不成熟，尚未达到大规模定型应用的程度，尤其作为发电机应用时，可见变流系统在开关磁阻发电机系统中的核心地位。

开关磁阻发电机运行时，各相绕组独立根据定转子相对位置信息通电分时运行，容错性好，但目前业界的变流系统，可控性较差是阻碍其发展的因素之一，尤其是除了开关角和低速时绕组电流变量外，其余诸如发电电压和励磁电压，往往不能通过自身变流系统调节，而输入的励磁电压、输出的发电电压却是关键性能参量，因此，极大的阻碍了其最大功率跟踪输出、发电效率效益的提高等，尤其在风电等强调发电效率和效益的新能源领域，极大的阻碍了开关磁阻发电机系统的应用，目前变励磁电压的变流系统业界出现了一些，但要么调节区间过窄，要么与发电电压无法完全解耦，干扰大，或者有些没有以上问题，但需要隔离变压器、多个开关管等较为复杂的变励磁电路系统，而依靠开关磁阻发电机变流系统调节发电电压，目前业界出现的非常少，有个别概念被提出过，但要么无法深入验证，要么变化范围有限，变化方式单一，并且往往需要专门的变流结构及其控制才能实现。

目前应用的多数开关磁阻发电机系统中，用户即负载侧所需电压往往高于传统开关磁阻发电机直接输出的电压，从而需要专门的升压装置和控制系统，开关磁阻发电机的变流系统仅仅进行自身的励磁和发电输出作业，整个系统结构复杂，这也是阻碍开关磁阻发电机系统应用的问题之一，电力电子系统过于复杂，可靠性势必较低，成本高，尤其再考虑到隔离、变压器等装置的大量使用，体积、重量等占地面积大，极大的影响系统的应用领域扩展。所以说，复合化的、小体积、低成本的变流系统一定是开关磁阻发电机系统的发展方向。

为了增强开关磁阻发电机的发电能力，强化励磁能力为业界所肯定，因为励磁阶段能快速建立绕组电流，则势必为发电阶段争取更多时间和空间，对增强发电能力极有必要，同样地，复合并且简易结构和控制的强化励磁一定是发展趋势。

蓄电池是常见于开关磁阻发电机变流系统中的，一般作为励磁电源，但蓄电池作为励磁电源往往意味着励磁电压固定，励磁电压无法作为调节变量使用，要么再增加变流电路和控制实现变励磁电压，所以，降低了系统的灵活性和适应性，增加了体积重量和维护成本，但其优点是干扰小，励磁稳定，所以，在小功率尤其高密度紧凑型应用场合应用的话，取消蓄电池但还能获得稳定励磁并且最好是可变励磁的变流系统也一定是有实际意义的。

发明内容

根据以上的背景技术，本发明就提出了一种通过开关磁阻发电机自身变流器直接抬升输出发电电压、直接可调节发电电压大小，以及变励磁电压输入并直接干预发电电压输出，并且无需隔离环节和蓄电池的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法，适用于各类小功率紧凑型高速开关磁阻发电机系统领域应用。

本发明的技术方案为：