[发明专利]低脉动自励开关磁阻发电机交错变换器及其开关控制方法

说明书

低脉动自励开关磁阻发电机交错变换器及其开关控制方法，变换器由发电主电路、起励电源、交错变换主电路、励磁主电路等组成，发电主电路中的发电机绕组励磁时，起动期间由起励电源供电，起动后由可调励磁电压的来自于本身发出电能作为输入的励磁主电路供电励磁，交错变换主电路通过开关管的交错动作，实现对发电电流脉动率降低的功能，同时升高发电电压后输出，全系统结构简单、性能好，适用于各类开关磁阻发电机应用场合。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机领域，具体涉及一种低脉动自励型开关磁阻发电机的变流器电路拓扑系统及其控制方法。

背景技术

开关磁阻电机是一种结构简单、坚固、容错性强、低成本的电机品种；开关磁阻发电机是一种在风力发电、柴油机组发电、汽车发电机等领域应用的新兴的发电机；

开关磁阻发电机的变换器系统是其工作中的核心部件；

常规的开关磁阻发电机功率变换器即发电主电路结构为不对称半桥式结构，该结构所需开关器件多，如果开发更少开关器件的发电主电路，简化结构降低成本，而性能上又不缺失，则必有意义；

开关磁阻电机的转矩脉动问题一直是困扰开关磁阻电机应用领域的瓶颈问题之一，转矩脉动的根源之一来自于绕组电流的脉动过大，如何降低工作中绕组电流的脉动率，是业界重要研究方向之一；

任何发电系统的最大化发电输出能力一直是重要课题，开关磁阻发电机也不例外，譬如风电领域，为了减小安装成本，希望体积重量尽量小，还譬如汽车领域，希望其发电机系统体积重量也一定要小，总之是需要更高的功率密度，这一定是非常有意义的事情；

开关磁阻发电机的电能输出后，在很多领域中，需要接升压装置以提高直接发出的电压值，然后再行接应用系统，如果该升压装置能与开关磁阻发电机的输出端变换器系统合成，一箭双雕，则简化了结构，降低了成本，也势必有意义；

在开关磁阻发电机的励磁模式中，传统自励式和他励式都存在各自明显的确定，自励式电流波动大，他励式需频繁更换他励蓄电池，如果能克服如上各自缺点，又利用它们的优点，同时扩展励磁电压为一个变量，则势必提高性能，并增加可控性、灵活性。

发明内容

根据以上的背景技术，本发明就提出一种结构简单、多用途交错变换升压降脉动、灵活自励的开关磁阻发电机变换器及其控制方法。

本发明的技术方案为：

低脉动自励开关磁阻发电机交错变换器，由发电主电路、起励电源、发电电容器、交错变换主电路、母线电容器、励磁主电路组成，其特征是，所述发电主电路输入两端连接所述起励电源输出两端，发电主电路输出两端连接所述发电电容器两端并连接所述交错变换主电路输入两端，交错变换主电路输出两端连接所述母线电容器两端并连接所述励磁主电路输入两端，励磁主电路输出两端连接起励电源输入两端；

开关磁阻发电机为四相绕组；

发电主电路由两个发电支路并联连接组成，每个发电支路中连接两个不相邻的相绕组，具体由第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一相绕组、第二相绕组组成，其特征是，所述第一相绕组和所述第二相绕组在开关磁阻发电机定子上不相邻，相隔，所述第一开关管阳极作为发电主电路输入正极端，第一开关管阴极与所述第三二极管阴极、第一相绕组一端、第二相绕组一端连接，第一相绕组另一端与所述第二开关管阳极、所述第一二极管阳极连接，第一二极管阴极与所述第二二极管阴极连接并作为发电主电路输出正极端，第二相绕组另一端与第二二极管阳极、所述第三开关管阳极连接，第二开关管阴极、第三二极管阳极、第三开关管阴极短接并作为发电主电路输入和输出共同的负极端；

起励电源由蓄电池和起励二极管组成，其特征是，所述蓄电池正极连接所述起励二极管阳极，起励二极管阴极和蓄电池负极分别作为起励电源的输入正负极端，同时也是输出正负极端；