[发明专利]一种直升压连续发电的双馈开关磁阻发电机变流系统

说明书

一种直升压连续发电的双馈开关磁阻发电机变流系统，由一组蓄电池、十个开关管、七个二极管、三相绕组、六个电容器、一个隔离双馈变换器、一个电感组成，各相绕组的励磁和发电工作变流回路中，结合开关磁阻发电机定转子相对位置信息，通过对第一到第六开关管的低频开关控制，实现了强化励磁、直接抬升发电电压的功能，同时解决了励磁阶段无法经由输入侧提供电能的问题，实现了励磁和发电两大阶段输出电能的连续，提高了发电质量和发电机性能，他励蓄电池的自动充电变流回路，必要时可反向馈能工作，提升了系统的适应性和发电效益，全系结构和控制简单、低开关电压、效率高成本低；适用于各类动力驱动下的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电压、连续发电输出的自动充电并反向馈能的结构和控制简单、效率高、电能质量高、低开关电压的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法。

背景技术

开关磁阻电机因其结构及其简单坚固，散热方便，容错性强，越来越受到业界重视，但其变流系统极大的区别于传统电机的变流装置，使得开关磁阻电机的变流系统研究发展成为关键。

区别于传统同步发电机和直流发电机、异步发电机等，开关磁阻发电机显得更为特殊，其工作中需要结合定转子之间的各自凸极位置关系，各相绕组独立通电工作，并且每相绕组工作内部又分为励磁和发电两大阶段，并分时进行，励磁阶段吸收电能励磁，发电阶段释放电能输出，即励磁阶段只吸收不释放，这已成为业界公认的潜规则，问题是，由于励磁发电分时进行，从而发电输出端所受电流为断续状态，不利于电能质量的提高，也不利于开关磁阻发电机转矩脉动这个大问题的抑制，靠发电输出侧增加滤波装置不能完全解决问题，或者说势必增加了输出侧滤波装置的结构和负担；另外，励磁阶段往往需要强化励磁功能，以利于缩短励磁时间尽快增加励磁电流，给发电阶段更多发挥的时间的和空间，利于提高系统发电效率。

发电机直接发出的电能，在定压供电为主流的今天，大多数负载或者发电机侧电网，都需要先把发电机系统直接输出的电能先经过专门的升压装置升压，之后再接负载或并入电网，在开关磁阻发电机系统领域，依靠其变流系统在励磁和发电阶段工作中同时兼顾抬升其输出发电电压值，成为很有意义的方向，也简化总体结构降低成本，以及简化控制的复杂度，提高可靠性，具有重要意义。

开关管的损耗问题尤其开关损耗、开关控制复杂度问题、开关管最大耐压问题，都是开关磁阻发电机变流系统中同样需要关注的有意义的问题，开关损耗低或低频开关或不全时开关工作，开关管在电路中正反向最大电压低，等等都是发展方向。

在开关磁阻发电机变流系统领域，励磁分为自励和他励两种模式，他们各自有各自的优缺点，他励模式励磁供电稳定，对发电端无干扰，自励模式智能化水平高，维护工作量少，但传统自励不利于发电输出侧电能质量的提高，而具备自充电能力的蓄电池供电励磁的结构具有重要的发展前景，因为他利用了他励和自励模式的各自优点；另外，借鉴风电领域双馈异步发电系统面临的极端问题的因应措施，如果能利用开关磁阻发电机变流系统中已有的存有电能的蓄电池，在必要时反馈供电实现双馈助力整个变流系统的适应性提升，当然，如能利用已有的蓄电池正向充电系统实现反向馈能工作，则进一步简化了系统的结构并降低成本，具有重要意义。

发明内容

根据以上的背景技术，本发明就提出了一种利用已有励磁和发电结构实现直接抬升发电电压，同时励磁阶段同样输出电能使得输出电流连续，励磁蓄电池自动充电并可反向馈能的高效率、低开关电压、高电能质量、简易结构和控制的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法，适用于各类动力驱动输入下的中高速开关磁阻发电机系统领域应用。

本发明的技术方案为：