[发明专利]一种开关磁阻电机功率变换器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机领域，具体涉及一种电动/发电工况自由切换、快速退磁、自动充电可持续性强的开关磁阻电机功率变换器系统。

背景技术

开关磁阻电机结构简单坚固，转子上无绕组、无永磁体，成本低，具有广阔的应用前景。

在有些应用领域，既需要主动力也需要适时产生电能，通过同一套系统实现电动/发电双功能，具有一定的市场前景，增加了效益。

目前，针对开关磁阻发电机的功率变换器系统中，出现了一些提高励磁能力的结构和方法，主要是增加励磁电压，进而提高励磁电流，使得励磁阶段的电流能更快速的上升，从而提高励磁电流的同时减小了励磁时间，进而提高发电输出能力。

不管是开关磁阻发电机还是开关磁阻电动机，根据转子位置信息，要关断绕组供电时，由于绕组的感性性质，电流不能立刻降为零，容易出现电流滞后进入后续的电感变化区域，降低发电机或电动机的效率，常规的方法往往是提前关断，但降低了功率输出能力，能快速将电流降到零是业界的研究热点。

开关磁阻发电机直接发出直流电，为了适应不同直流电源的需求，往往将其发出的直流电经不同变换电路再产生几路直流电源，增加了系统的结构和复杂度。

目前他励的开关磁阻发电机往往采用独立的直流电源供电励磁，一般为蓄电池，蓄电池电量用完，发电机无法工作；另外，对于无电网电源地区，作为开关磁阻电动机，也只能采用蓄电池这类蓄电装置作为电源，电能用一点就少一点，没有可持续性；对于自励型开关磁阻发电机，励磁电源自励，很好的解决了他励电源电量用完无法工作的问题，但作为电动机的话仍需要独立电源。

发明内容

根据以上的背景技术，本发明就提出了一种兼顾发电/电动运行工况，可持续性提供励磁电源，实现快速退磁的灵活可控的开关磁阻电机功率变换器及其控制方法。

本发明的技术方案为：

一种开关磁阻电机功率变换器，由功率变换器主电路、励磁电路、充电电路组成，其技术特征是，所述功率变换器主电路与所述励磁电路和所述充电电路连接，并输出，充电电路与励磁电路连接；

功率变换器主电路由2-5个功率变换支路和输出电容器组成，所述2-5个功率变换支路之间并联连接；每个功率变换支路内部连接并控制开关磁阻电机的一相绕组，每相绕组分为两个相绕组支路，每个功率变换支路由第一开关管、第二开关管、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、第一电容器、第一相绕组支路、第二相绕组支路组成，其中，所述第一开关管阳极作为功率变换支路即功率变换器主电路的输入正极端，第一开关管阴极连接所述第一二极管阳极、所述第二二极管阴极、所述第二相绕组支路一端，第二二极管阳极连接所述第一电容器负极并作为功率变换支路即功率变换器主电路的输入负极端，同时也作为功率变换支路即功率变换器主电路输出地端，第一二极管阴极连接所述第三二极管阴极、所述第一相绕组支路一端，第三二极管阳极连接第二相绕组支路另一端、所述第四二极管阳极，第一相绕组支路另一端连接所述第二开关管阳极、第四二极管阴极、所述第五二极管阳极，第五二极管阴极作为功率变换支路即功率变换器主电路输出正极端，第二开关管阴极连接第一电容器正极并作为功率变换支路即功率变换器主电路输出负极端，功率变换器主电路正负极两端之间连接所述输出电容器；

励磁电路由第一蓄电池、第二蓄电池、第三蓄电池、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第六二极管组成，所述第一蓄电池正极和所述第一继电器一端、所述第二继电器一端、所述第六二极管阳极连接，并作为励磁电路输入正极端，第六二极管阴极作为励磁电路输出正极端与功率变换器主电路输入正极端连接，第一蓄电池负极与所述第三继电器一端、所述第四继电器一端连接并作为励磁电路输入负极端，第三继电器另一端连接第一继电器另一端和所述第二蓄电池正极，第二蓄电池负极连接第四继电器另一端和所述第五继电器一端、所述第六继电器一端，第五继电器另一端连接第二继电器另一端和所述第三蓄电池正极，第三蓄电池负极连接第六继电器另一端并作为励磁电路输出负极端与功率变换器主电路输入负极端连接；