[发明专利]一种直升压变励磁开关磁阻发电机变流系统

说明书

一种直升压变励磁开关磁阻发电机变流系统，包括六个开关管、三相绕组、八个电容器、六个二极管、四个电感、直流降压变换器，第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管控制开关磁阻发电机各相绕组的励磁和发电工作，以最少开关管直接抬升电压输出，第五开关管和第六开关管调控励磁电压大小，兼顾强化励磁，解决了以最少开关管及低开关应力低损耗下的直接升压、宽范围变励磁电压，以及隔离解耦降压并因应较大功率等级场合，全系器件利用率高、效率高、成本低，适用于各类动力驱动下的中高速开关磁阻发电机系统领域应用。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机系统领域，具体涉及一种直接升高电压输出、励磁电压可调的少开关自励开关磁阻发电机变流系统及其控制方法。

背景技术

开关磁阻电机转子上无绕组、无导条，定子绕组为凸极集中绕制，从而其本体结构及其简单、成本低、制造及其方便，理应具有广阔的应用前景。

目前，开关磁阻电动机在一些领域出现少量应用，开关磁阻发电机相对应用更少，鉴于开关磁阻电机的特点，其运行中必须根据定转子之间相对位置关系分时段分别给各相绕组供电运行，包括作为发电机，首先需要电源供电励磁，然后发电输出，所以说，其运行中对其变流系统的要求极高，含有各相绕组的变流系统可说是开关磁阻发电机系统的心脏所在。

鉴于开关磁阻发电机的结构和运行特点与其他主流电机完全不同，所以其变流系统是全新的领域，目前该领域的发展较为缓慢，传统的励磁和发电模式已显现出明显的缺点。

和其他发电机一样，多数场合下，开关磁阻发电机发出的电能需要进一步靠增加的升压装置及其控制系统升压后再提供给负载或并入电网，所以如果开关磁阻发电机的变流器能在励磁和发电的同时直接升高电压，则势必具有很大意义，目前已出现的有些直升压装置很多需要较多的开关管。

在开关磁阻发电机系统领域，当前在MPPT(最大功率点跟踪)控制方面颇为重视，因为这直接关系到发电效率问题，进而影响开关磁阻发电机的应用扩展，传统的开关角控制难以满足高性能要求，而励磁阶段对绕组电流的斩波又仅限于低速场合，所以，更多的控制变量是发展所需要的，由于励磁电压大小极大的影响发电效率和效益，另外，业界有所谓强化励磁功能之说，如果励磁电压能作为一个变量，同时兼顾强化励磁，则势必能增强开关磁阻发电机系统实现更好需求的能力，但当前绝大多数的开关磁阻发电机系统不能实现变励磁电压控制，或者有些仅能实现励磁电压的断续调节或者窄范围连续调节。

变流系统离不开电力电子开关管，而开关管的开关损耗至关重要，除了业界风靡的软开关控制，其实，越少的开关管数量，势必直接减轻对开关管的控制负担，同样功能下，开关管用量越少，总损耗自然低，发电效率自然高，并且提高了整体的可靠性，降低了成本，再者，开关动作时的电压应力越小，则势必相对损耗低，可靠性还高，所以，诸如最少开关管数量、低开关应力等同样是变流系统发展的关键所在。

在当前开关磁阻发电机变流系统业界，经常会出现当中包含的大量电力电子系统结构，在系统运行中它们并不常常工作，而是在极端情况下时才投入工作，譬如蓄电池作为励磁电源时配备充电电路，除增加了体积重量和成本，降低了灵活性可靠性，当中必然需要较多开关管从而也降低了器件的平均利用率，所以，开关磁阻发电机变流系统的各类器件利用率问题也是重要问题，尤其考虑到开关磁阻发电机应用扩展中业主特别关注的成本问题时，显得格外重要。

发明内容

根据以上的背景技术，本发明就提出了一种靠励磁和发电过程直接抬升发电电压、隔离解耦后自励型宽范围变励磁电压、最少开关管数量，并且低开关应力、损耗低效率高、可兼顾强励的控制简单的低成本器件高利用率的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法，适用于各类动力驱动下的中高速开关磁阻发电机系统领域应用。

本发明的技术方案为：