[发明专利]一种开关磁阻风力发电机功率变换器系统

摘要

一种开关磁阻风力发电机功率变换器系统，由功率变换主电路、启励电源主电路、变励磁电压主电路、变发电电压主电路组成；该系统使得开关磁阻风力发电机的发电电压和励磁电压解耦，而且还各自可以独立调节，极大的增强了系统的可控性，在低速时增加一续流阶段，进一步增加其发电电流值，结合一定的控制方法，可以增加中低速时的功率输出能力，以及全速范围内的发电电流的低脉动水平，可用于中小功率开关磁阻风力发电机的功率变换器及其控制方案。

主权项

一种开关磁阻风力发电机功率变换器系统，由功率变换主电路(1)、启励电源主电路(2)、变励磁电压主电路(3)、变发电电压主电路(4)组成，其特征在于，开关磁阻风力发电机的四相绕组连接所述的功率变换主电路(1)，所述的启励电源主电路(2)与功率变换主电路(1)励磁输入端并联，所述的变励磁电压主电路(3)的输入端与功率变换主电路(1)的输出端并联，变励磁电压主电路(3)的输出端与功率变换主电路(1)的励磁输入端并联，所述的变发电电压主电路(4)与功率变换主电路(1)的输出端并联；功率变换主电路(1)由第一开关管(V1)、第二开关管(V2)、第三开关管(V3)、第四开关管(V4)、第五开关管(V5)、第六开关管(V6)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第一电容器(C1)组成，其中，所述的第一电容器(C1)为电解电容器，其上下端分别为正负极，并作为功率变换主电路(1)的输出端；从上到下所述第一二极管(D1)与所述第二开关管(V2)构成一条串联支路，上正下负与第一电容器(C1)同极性并联连接，其中第一二极管(D1)本身的负端与第一电容器(C1)的正极连接，第一二极管(D1)的正端连接第二开关管(V2)的正端；从上到下所述第三二极管(D3)与所述第三开关管(V3)构成一条串联支路，上正下负与第一电容器(C1)同极性并联连接，其中第三二极管(D3)本身的负端与第一电容器(C1)的正极连接，第三二极管(D3)的正端连接第三开关管(V3)的正端；从上到下所述第四二极管(D4)与所述第五开关管(V5)构成一条串联支路，上正下负与第一电容器(C1)同极性并联连接，其中第四二极管(D4)本身的负端与第一电容器(C1)的正极连接，第四二极管(D4)的正端连接第五开关管(V5)的正端；从上到下所述第六二极管(D6)与所述第六开关管(V6)构成一条串联支路，上正下负与第一电容器(C1)同极性并联连接，其中第六二极管(D6)本身的负端与第一电容器(C1)的正极连接，第六二极管(D6)的正端连接第六开关管(V6)的正端；从上到下所述第一开关管(V1)与所述第二二极管(D2)构成一条串联支路，上正下负，下端即负极端，也是第二二极管(D2)的正端与第一电容器(C1)的负极连接，上端即第一开关管(V1)的正端是励磁输入端正极；从上到下所述第四开关管(V4)与所述第五二极管(D5)构成一条串联支路，上正下负，下端即负极端，也是第五二极管(D5)的正端与第一电容器(C1)的负极连接，上端即第四开关管(V4)的正端是励磁输入端正极；开关磁阻风力发电机的四相绕组，按照绕组在开关磁阻风力发电机内部相邻顺序分别为第一绕组(A)、第二绕组(B)、第三绕组(C)、第四绕组(D)，其中，第一绕组(A)的两端，分别连接第一二极管(D1)与第二开关管(V2)构成的支路的中点，和第一开关管(V1)与第二二极管(D2)构成的支路的中点；第二绕组(B)的两端，分别连接第四二极管(D4)与第五开关管(V5)构成的支路的中点，和第四开关管(V4)与第五二极管(D5)构成的支路的中点；第三绕组(C)的两端，分别连接第三二极管(D3)与第三开关管(V3)构成的支路的中点，和第一开关管(V1)与第二二极管(D2)构成的支路的中点；第四绕组(D)的两端，分别连接第六二极管(D6)与第六开关管(V6)构成的支路的中点，和第四开关管(V4)与第五二极管(D5)构成的支路的中点；启励电源主电路(2)由蓄电池(X)和第七二极管(D7)组成，从下到上二者构成一条串联支路，所述蓄电池(X)的负极与功率变换主电路(1)励磁输入端负极，同时也是功率变换主电路(1)输出端负极连接，所述第七二极管(D7)的负端连接功率变换主电路(1)励磁输入端的正极；变励磁电压主电路(3)由第二电容器(C2)、第三电容器(C3)、第七开关管(V7)、第八二极管(D8)、变压器(T)组成，其中，所述第二电容器(C2)两端即变励磁电压主电路(3)输入端连接功率变换主电路(1)输出端两端，极性与第一电容器(C1)相同，所述第七开关管(V7)与所述变压器(T)的输入绕组(a)串联后，两端分别与第二电容器(C2)的两端连接，其中第七开关管(V7)的负端与第二电容器(C2)的负极连接，变压器(T)的一次绕组和二次绕组，即输入绕组(a)和输出绕组(b)极性相反，输出绕组(b)与所述第八二极管(D8)串联为一条支路，该支路与所述第三电容器(C3)两端并联连接，且第八二极管(D8)负端连接第三电容器(C3)正极，第三电容器(C3)的两端作为变励磁电压主电路(3)的输出端与功率变换主电路(1)的励磁输入端分别同极并联连接；变发电电压主电路(4)，由电感(L)、电阻(R)、第九二极管(D9)、第八开关管(V8)组成，其中，所述电感(L)和所述电阻(R)所述第九二极管(D9)组成的串联支路并联连接，并与所述第八开关管(V8)再串联连接，第九二极管(D9)正端和电感(L)一端连接功率变换主电路(1)的励磁输入端也即功率变换主电路(1)的发电输出端、变励磁电压主电路(3)的输出端负极，第八开关管(V8)的正端连接功率变换主电路(1)输出端正极。