[发明专利]一种小功率半自励开关磁阻电机简易多功能变流器

权利要求书

1.一种小功率半自励开关磁阻电机多功能变流器，由电容器、蓄电池、第一相绕组主电路、第二相绕组主电路、第三相绕组主电路、第四相绕组主电路组成，其技术特征是，所述电容器与所述蓄电池串联连接，并且电容器负极连接蓄电池正极，所述第一相绕组主电路、所述第二相绕组主电路、所述第三相绕组主电路、所述第四相绕组主电路之间并联连接，并且它们的三个引出端子分别连接电容器正极、蓄电池正极即电容器负极、蓄电池负极；

第一相绕组主电路由第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第一相绕组组成，所述第一开关管阳极连接电容器正极、所述第二二极管阴极，第一开关管阴极连接所述第一二极管阴极、所述第一相绕组一端，第一二极管阳极连接蓄电池正极即电容器负极，第一相绕组另一端连接所述第二开关管阳极、第二二极管阳极，第二开关管阴极连接蓄电池负极；第二相绕组主电路由第三开关管、第四开关管、第三二极管、第四二极管、第二相绕组组成，第三相绕组主电路由第五开关管、第六开关管、第五二极管、第六二极管、第三相绕组组成，第四相绕组主电路由第七开关管、第八开关管、第七二极管、第八二极管、第四相绕组组成，第二相绕组主电路、第三相绕组主电路、第四相绕组主电路的各自内部结构与第一相绕组主电路内部结构相同，并且第二相绕组主电路、第三相绕组主电路、第四相绕组主电路中的所述第三开关管、所述第五开关管、所述第七开关管对应第一相绕组主电路中的第一开关管，以及所述第四开关管、所述第六开关管、所述第八开关管对应第二开关管，所述第三二极管、所述第五二极管、所述第七二极管对应第一二极管，所述第四二极管、所述第六二极管、所述第八二极管对应第二二极管，所述第二相绕组、所述第三相绕组、所述第四相绕组对应第一相绕组。

2.根据权利要求1所述的一种小功率半自励开关磁阻电机多功能变流器的控制方法，其特征是：所述变流器中所有电力电子开关管的初始状态均为断开状态；所有电力电子开关管的控制均由专门的控制器根据检测信号输出实现；

当开关磁阻电机作为发电机运行时：根据开关磁阻发电机运行原理，结合转子位置信息，当检测到第一相绕组需通电工作时，首先同时闭合导通第一开关管和第二开关管，由电容器和蓄电池共同为第一相绕组供电励磁，在励磁阶段期间，根据开关磁阻发电机电流斩波控制算法的需要，对第一开关管进行斩波调控，其开关占空比最大为1，具体根据前一相绕组工作期间励磁阶段结束时的电流值决定，若前一相绕组工作时，根据转子位置信息在到达励磁阶段必须结束时前一相绕组电流不能达到所需值时，则到本第一相绕组励磁时的第一开关管占空比为1，即与第二开关管一样在整个励磁阶段保持常通，反之当前一相绕组工作期间励磁阶段尚未结束时电流已达所需最大值，则到本第一相绕组励磁时的第一开关管先闭合导通，绕组电流达最大值时关断，后续低于下限值时再闭合导通，如此开关动作，直至第一相绕组励磁阶段结束再同时关断第一开关管和第二开关管；若第一开关管占空比为1，励磁阶段结束时第一相绕组电流仍不能达到所需电流值时，励磁阶段结束时只关断第二开关管，第一开关管保持闭合导通状态，则第一相绕组经第二二极管和第一开关管的闭合回路在无压状态下第一相绕组电流能快速上升，直至在规定的最大角度位置点前达到所需值，或者在规定的最大角度位置点仍不能达到所需值，则都关断第一开关管；然后进入发电阶段，第一相绕组的储能流经第二二极管、第一二极管，向电容器充电并输出电能，直至在电容器两端反向电压作用下第一相绕组发电电流降至零，第一相绕组工作结束；

以上为对输出电压，即电容器两端发电电压不做调控要求下的第一相绕组工作调控方法，当发电系统需要降低发电电压时，并且此前励磁阶段第一开关管占空比小于1时，第一开关管在励磁阶段的开关占空比增大；

根据转子位置信息，需要第二相绕组、第三相绕组、第四相绕组投入工作时，它们所在各自主电路的工作控制模式与前述第一相绕组主电路相同，依据如前所述的各元器件对应关系；

当开关磁阻电机作为电动机运行时，根据开关磁阻电动机运行原理，结合转子位置信息，当检测到第一相绕组需通电工作时，首先第二开关管闭合导通，第一开关管按照PWM模式工作，其占空比最大为1，最小为零，具体根据对开关磁阻电动机的转速检测值和给定速度值之间的关系决定，当给定速度大于实际检测速度值时，占空比增加，反之减小，从而实现开关磁阻电动机调速系统的控制；同理，当其他相绕组需通电工作时，根据对对应开关管的相同控制模式进行。