[发明专利]一种变励磁双馈开关磁阻发电机变流系统

权利要求书

1.一种变励磁双馈开关磁阻发电机变流系统，其特征是，包括：蓄电池、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组、第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组、第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管、第十一二极管、第十二二极管、第十三二极管、第十四二极管、第十五二极管、第十六二极管、第十七二极管、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第五电容器、第六电容器、第七电容器、第八电容器、第九电容器、第十电容器、第十一电容器、第一耦合电抗器一次侧绕组、第一耦合电抗器二次侧绕组、第二耦合电抗器一次侧绕组、第二耦合电抗器二次侧绕组、第三电抗器、第四电抗器、第五电抗器、双向直流隔离变压器，所述蓄电池正极连接所述第一开关管阳极、所述第二开关管阳极、所述第三开关管阳极、所述第四电抗器一端、所述第五电抗器一端，第一开关管阴极连接所述第一相绕组第一支绕组一端、所述第一二极管阳极，第一相绕组第一支绕组另一端连接所述第二二极管阳极、所述第三二极管阳极，第一二极管阴极连接第二二极管阴极、所述第一相绕组第二支绕组一端，第二开关管阴极连接所述第二相绕组第一支绕组一端、所述第四二极管阳极，第二相绕组第一支绕组另一端连接所述第五二极管阳极、所述第六二极管阳极，第四二极管阴极连接第五二极管阴极、所述第二相绕组第二支绕组一端，第三开关管阴极连接所述第三相绕组第一支绕组一端、所述第七二极管阳极，第三相绕组第一支绕组另一端连接所述第八二极管阳极、所述第九二极管阳极，第七二极管阴极连接第八二极管阴极、所述第三相绕组第二支绕组一端，第一相绕组第二支绕组另一端连接第三二极管阴极、第二相绕组第二支绕组另一端、第六二极管阴极、第三相绕组第二支绕组另一端、第九二极管阴极、所述第四开关管阳极、所述第十二极管阳极，第四开关管阴极连接所述第五开关管阳极、所述第一电容器一端、所述第二电容器一端，第五开关管阴极连接蓄电池负极、所述第十一二极管阴极、所述第十二开关管阴极、所述第十三开关管阴极，第十二极管阴极连接第一电容器另一端、所述第一耦合电抗器一次侧绕组同名端、所述第二耦合电抗器一次侧绕组同名端，第一耦合电抗器一次侧绕组另一端连接所述第六开关管阳极、所述第十四二极管阳极、所述第七电容器一端、所述第八电容器一端，第二耦合电抗器一次侧绕组另一端连接所述第七开关管阳极、所述第五电容器一端、所述第六电容器一端，第六开关管阴极连接第七开关管阴极、第十一二极管阳极、第二电容器另一端、所述第十五二极管阴极，第十四二极管阴极连接第五电容器另一端、所述第十七二极管阳极，第六电容器另一端连接第十五二极管阳极、所述第十六二极管阴极，第十六二极管阳极连接第七电容器另一端、所述双向直流隔离变压器输入负极端，第八电容器另一端连接第十七二极管阴极、所述第三电容器一端、所述第十二二极管阳极，第十二二极管阴极连接所述第十三二极管阳极、所述第一耦合电抗器二次侧绕组同名端，第三电容器另一端连接所述第四电容器一端、所述第二耦合电抗器二次侧绕组同名端，第一耦合电抗器二次侧绕组另一端连接第二耦合电抗器二次侧绕组另一端，第十三二极管阴极连接第四电容器另一端、双向直流隔离变压器输入正极端，双向直流隔离变压器输出正极端连接所述第九电容器一端、所述第八开关管阳极、所述第十开关管阳极，第九电容器另一端连接第十三开关管阳极、第五电抗器另一端、所述第十电容器一端，第八开关管阴极连接所述第九开关管阳极、所述第十一电容器一端，第十开关管阴极连接第十二开关管阳极、第四电抗器另一端、所述第十一开关管阳极、所述第三电抗器一端，第三电抗器另一端连接第十一电容器另一端，第十一开关管阴极连接第九开关管阴极、第十电容器另一端、双向直流隔离变压器输出负极端；

第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组组成第一相绕组，第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组组成第二相绕组，第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组组成第三相绕组；第一耦合电抗器一次侧绕组、第一耦合电抗器二次侧绕组组成第一耦合电抗器，第二耦合电抗器一次侧绕组、第二耦合电抗器二次侧绕组组成第二耦合电抗器，第一耦合电抗器和第二耦合电抗器的结构相同、变比相等；第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管均为带有反并联二极管的全控型电力电子开关器件。

2.根据权利要求1所述的一种变励磁双馈开关磁阻发电机变流系统的控制方法，其特征是，开关磁阻发电机运行中，根据转子位置信息，当第一相绕组需投入工作时，闭合第一开关管，进入励磁阶段，此时对第四开关管和第五开关管的控制分为三种模式，分别是：第四开关管与第五开关管同时闭合、第四开关管闭合第五开关管断开、第四开关管断开第五开关管闭合，通过调节第四开关管和第五开关管的三种模式的占比，调节励磁阶段第一相绕组励磁电流；根据转子位置信息，当励磁阶段结束时，第四开关管和第五开关管同时为断开状态，进入发电阶段；根据转子位置信息，待发电阶段结束时，断开第一开关管，第一相绕组工作结束；根据转子位置信息，第二相绕组、第三相绕组需投入工作时，第二开关管、第三开关管对应第一开关管，其余器件公用，与第一相绕组的工作模式相同；

开关磁阻发电机运行中，第六开关管和第七开关管的工作模式为：第六开关管和第七开关管按照PWM模式工作，第六开关管和第七开关管开关频率相同，占空比相同并大于0.5，相位差180度，基于以上约束下通过调节第六开关管和第七开关管的占空比大小改变发电输出端电压，即第三电容器、第四电容器、第七电容器、第八电容器串联后的总电压；

当检测到蓄电池电量低于下限值时，双向直流隔离变压器吸收来自发电输出端的电能正向向蓄电池充电工作，具体第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管按照PWM模式工作，第十二开关管、第十三开关管为断开状态，第十开关管和第十一开关管开关频率相同，占空比相同并且小于0.5，相位差180度，第八开关管作为第十一开关管关断时的零电流软开关器件，即第十一开关管关断时第八开关管提前闭合，第九开关管作为第十开关管关断时的零电流软开关器件，即第十开关管关断时第九开关管提前闭合；当检测到蓄电池电流高于上限值时，充电所需全部开关管为断开状态，停止充电工作；

当检测到发电输出端负载过大电压骤降并需要补充更多电能时，同时蓄电池电量高于下限值时，蓄电池电能反向向发电输出端馈能，在此期间，第十开关管和第十一开关管为断开状态，第八开关管、第九开关管、第十二开关管、第十三开关管按照PMW模式工作，第十二开关管和第十三开关管开关频率相同，占空比相同并且大于0.5，相位差180度，第八开关管作为第十三开关管关断时的零电流软开关器件，即第十三开关管关断时第八开关管提前闭合，第九开关管作为第十二开关管关断时的零电流软开关器件，即第十二开关管关断时第九开关管提前闭合；当检测到蓄电池电量低于下限值，或者发电输出侧电压恢复无需馈能时，馈能所需全部开关管为断开状态，停止反向馈能工作。