小功率多功能三相开关磁阻电机系统及其控制方法技术方案

小功率多功能三相开关磁阻电机系统及其控制方法，系统由绕组电路、励磁电路、电源电路、变电流电路、隔离与逆变电路、整流电路、充电电路组成，绕组电路结构简单并可实现续流功能，励磁电路可实现强励与快速退磁双功能，发电及电动工况所需电源可实现自充电，变电流电路可实现对发电电流的调节，为MPPT控制创造条件，全系统在控制方法支持下，亦可实现交直流多电源输出，在无电网达到的地区具有应用价值。

Small power multifunctional three-phase switched reluctance motor system and control method thereof

Small power multifunctional three-phase switched reluctance motor system and its control method, system by winding circuit, excitation circuit, power supply circuit, variable current circuit, isolation and inverter circuit, rectifier circuit, charging circuit, winding circuit has simple structure and can realize the freewheeling function, excitation circuit can realize the strong excitation and demagnetization fast double function. Power and electric power required conditions can achieve self charging, variable current circuit can realize the adjustment of the current generation, to create conditions for the MPPT control system, the control method in support, can realize multi AC / DC power output, has application value in the area reached without grid.

【技术实现步骤摘要】
小功率多功能三相开关磁阻电机系统及其控制方法
本专利技术涉及开关磁阻电机领域，具体涉及一种小功率的、可实现发电机与电动机工况的、发电可多种电能输出的、灵活多可控参数的高性能发电运行控制的开关磁阻电机系统及其控制方法。
技术介绍
考虑到无电网到达的海岛、船舶、偏远野外通信设施和工程建设现场等的所需多电源用电，以及偶尔需要的电动动力，而这类地区往往风能资源丰富；传统的常采用柴油发电机组提供的电能单一，需要燃油，但用电设备往往多样化、交直流不等，以及不同电压等级的需要等，所以，如果由一套综合系统，既可以实现多种电源输出，还能必要时提供动力，同时又利用这类地区丰富的可再生资源---风能，则非常具有意义。开关磁阻电动机结构简单坚固，转子上无绕组、无永磁体，则可靠性势必较高，成本低，必然具有广阔的应用前景。开关磁阻发电机在运行时一般分为励磁和发电两大阶段，传统的不对称半桥型的功率变换器主电路结构即绕组电路结构，往往也可以在两大阶段中间增加一续流阶段，无压续流阶段，可使得绕组电流在短时间内快速成长，利于发电能力的提高，业界提出的几种相对不对称半桥型来说简易的结构，虽然简化了结构降低了成本等，但往往又无法实现续流阶段。开关磁阻发电机励磁阶段励磁电压的提高，能提高即强化励磁能力，减小励磁时间则增大发电区间，最终有利于发电能力的提高，同时，发电阶段结束时，由于绕组感性负载作用，绕组电流有一个下降过程，不得不要提早关断，从而在绕组电感上升之前使得绕组电流降到零，否则将进入反向转矩区，也就是说，要必要时能强化励磁，还能关断时快速退磁关断，业界已有的方法几乎都是将这二者独立考虑，各自单独的电路结构及其控制方法来实现，如果能够有合二为一的结构及方法，则势必有相当的意义。众所周知，风电行业，MPPT(最大功率点跟踪)控制往往在实际中是必不可少的，用开关磁阻电机作为发电机之后，业界面临的一个重大问题就是，发电电流无法控制了，而双馈异步发电机、永磁同步发电机这些风电领域常用的发电机，其绕组输出电流即发电电流能很方便的实现控制，从而为MPPT控制创造了不可少的可控参数、条件，如果开关磁阻风力发电机系统的发电电流即绕组电流能够得到有效控制，则势必为其MPPT控制提供可控参数，并在风电领域的应用扩大影响。无电网到达的如前所述的这些领域，往往需要交流电源、直流电源及不同电压等级的电源，即对多电源多样化有需求，所以，如果一套发电系统能够提供可变压，也能提供交直流电源的系统，必然有广阔用武之地。这些无电网到达的地区，尤其是通信设施、海岛等，往往人也不常出现在现场，所以对智能化、自动化要求较高，尤其这类设施中的储能装置，如能自动充电，势必有意义。另外，在必要时候，需要动力装置，即电动机，如果一套开关磁阻发电机系统能够同时作为电动机工况运行，一机多能，则同样提高了该套系统的适应性。
技术实现思路
根据以上的
技术介绍
，本专利技术就提出了一种电路结构简单，能增加续流阶段，可强化励磁和退磁，可变发电电流，交直流多电源输出，蓄电池自充电，电动机与发电机双工况可运行的开关磁阻电机系统及其控制方法。本专利技术的技术方案为：小功率多功能三相开关磁阻电机系统，由绕组电路、励磁电路、电源电路、变电流电路、隔离与逆变电路、整流电路、充电电路组成，其技术特征是，所述绕组电路的输入正负极两端与所述励磁电路的输出正负极两端一一对应连接，励磁电路的输入和输出各自的正负极两端相同，也一一对应连接所述电源电路的输出正负极两端，绕组电路的输出正负极两端与所述变电流电路的输入正负极两端一一对应连接，变电流电路的输出正负极两端与所述隔离与逆变电路的输入正负极两端一一对应连接，隔离与逆变电路的输出两端连接所述整流电路的输入两端，整流电路的输出正负极两端与所述充电电路的输入正负极两端一一对应连接，充电电路的输出正负极两端与电源电路的输入正负极两端一一对应连接，隔离与逆变电路输入负极端、变电流电路输入和输出负极端、绕组电路输入和输出负极端、励磁电路输入和输出负极端、电源电路输入和输出负极端、充电电路输入和输出负极端、整流电路输出负极端之间短接；绕组电路由第一绕组、第二绕组、第三绕组、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电容器组成，其技术特征是，所述第一绕组一端、所述第二绕组一端、所述第三绕组一端、所述第四开关管阴极之间连接并作为绕组电路输入正极端，第一绕组另一端与所述第一开关管阳极和所述第一二极管阳极连接，第二绕组另一端与所述第二开关管阳极和所述第二二极管阳极连接，第三绕组另一端与所述第三开关管阳极和所述第三二极管阳极连接，第一二极管阴极、第二二极管阴极、第三二极管阴极、第四开关管阳极、所述第一电容器正极之间连接并作为绕组电路输出正极端，第一开关管阴极、第二开关管阴极、第三开关管阴极、第一电容器负极之间连接并作为绕组电路输入输出负极端；励磁电路由第二电容器、第三电容器、第四二极管、第五开关管、第六开关管组成，其技术特征是，所述第二电容器正极与所述第五开关管阴极连接并作为励磁电路输入输出正极端，第二电容器负极与所述第六开关管阴极和所述第四二极管阳极连接，第六开关管阳极、第四二极管阴极、第五开关管阳极、所述第三电容器正极之间连接，第三电容器负极作为励磁电路输入输出负极端；电源电路由第五二极管、继电器、蓄电池组成，其技术特征是，所述第五二极管阴极作为电源电路输出正极端，第五二极管阳极与所述继电器一端连接，继电器另一端与所述蓄电池正极连接并作为电源电路输入正极端，蓄电池负极作为电源电路输入输出负极端；变电流电路由第七开关管、第八开关管、第一电感、第六二极管、第七二极管、第四电容器组成，其技术特征是，所述第七开关管阳极作为变电流电路输入正极端，第七开关管阴极与所述第一电感一端、所述第六二极管阴极连接，第一电感另一端与所述第八开关管阳极、所述第七二极管阳极连接，第七二极管阴极与所述第四电容器正极连接并作为变电流电路输出正极端，第四电容器负极、第八开关管阴极、第六二极管阳极之间连接并作为变电流电路输入输出负极端；隔离与逆变电路由第二电感、第九开关管、第十开关管、变压器组成，其技术特征是，所述第二电感一端作为隔离与逆变电路输入正极端，第二电感另一端连接所述变压器的一次侧第一绕组一端和一次侧第二绕组一端，所述第九开关管阴极与所述第十开关管阴极连接并作为隔离与逆变电路输入负极端，第九开关管阳极与变压器的一次侧第一绕组另一端连接，第十开关管阳极与变压器的一次侧第二绕组另一端连接，变压器二次侧绕组输出两端作为隔离与逆变电路输出两端；整流电路由第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第十四开关管、第五电容器组成，其技术特征是，所述第十一开关管阳极与所述第十二开关管阴极连接并作为整流电路输入一端，所述第十三开关管阳极与所述第十四开关管阴极连接并作为整流电路输入另一端，第十一开关管阴极与第十三开关管阴极、所述第五电容器正极连接并作为整流电路输出正极端，第十二开关管阳极与第十四开关管阳极、第五电容器负极连接并作为整流电路输出负极端；充电电路由第十五开关管、第八二极管、第九二极管、第三电感组成，其技术特征是，所述第十五开关管阳极作为充电电路输入正极端，第十五开关管阴极与所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
小功率多功能三相开关磁阻电机系统，由绕组电路、励磁电路、电源电路、变电流电路、隔离与逆变电路、整流电路、充电电路组成，其技术特征是，所述绕组电路的输入正负极两端与所述励磁电路的输出正负极两端一一对应连接，励磁电路的输入和输出各自的正负极两端相同，也一一对应连接所述电源电路的输出正负极两端，绕组电路的输出正负极两端与所述变电流电路的输入正负极两端一一对应连接，变电流电路的输出正负极两端与所述隔离与逆变电路的输入正负极两端一一对应连接，隔离与逆变电路的输出两端连接所述整流电路的输入两端，整流电路的输出正负极两端与所述充电电路的输入正负极两端一一对应连接，充电电路的输出正负极两端与电源电路的输入正负极两端一一对应连接，隔离与逆变电路输入负极端、变电流电路输入和输出负极端、绕组电路输入和输出负极端、励磁电路输入和输出负极端、电源电路输入和输出负极端、充电电路输入和输出负极端、整流电路输出负极端之间短接；绕组电路由第一绕组、第二绕组、第三绕组、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电容器组成，其技术特征是，所述第一绕组一端、所述第二绕组一端、所述第三绕组一端、所述第四开关管阴极之间连接并作为绕组电路输入正极端，第一绕组另一端与所述第一开关管阳极和所述第一二极管阳极连接，第二绕组另一端与所述第二开关管阳极和所述第二二极管阳极连接，第三绕组另一端与所述第三开关管阳极和所述第三二极管阳极连接，第一二极管阴极、第二二极管阴极、第三二极管阴极、第四开关管阳极、所述第一电容器正极之间连接并作为绕组电路输出正极端，第一开关管阴极、第二开关管阴极、第三开关管阴极、第一电容器负极之间连接并作为绕组电路输入输出负极端；励磁电路由第二电容器、第三电容器、第四二极管、第五开关管、第六开关管组成，其技术特征是，所述第二电容器正极与所述第五开关管阴极连接并作为励磁电路输入输出正极端，第二电容器负极与所述第六开关管阴极和所述第四二极管阳极连接，第六开关管阳极、第四二极管阴极、第五开关管阳极、所述第三电容器正极之间连接，第三电容器负极作为励磁电路输入输出负极端；电源电路由第五二极管、继电器、蓄电池组成，其技术特征是，所述第五二极管阴极作为电源电路输出正极端，第五二极管阳极与所述继电器一端连接，继电器另一端与所述蓄电池正极连接并作为电源电路输入正极端，蓄电池负极作为电源电路输入输出负极端；变电流电路由第七开关管、第八开关管、第一电感、第六二极管、第七二极管、第四电容器组成，其技术特征是，所述第七开关管阳极作为变电流电路输入正极端，第七开关管阴极与所述第一电感一端、所述第六二极管阴极连接，第一电感另一端与所述第八开关管阳极、所述第七二极管阳极连接，第七二极管阴极与所述第四电容器正极连接并作为变电流电路输出正极端，第四电容器负极、第八开关管阴极、第六二极管阳极之间连接并作为变电流电路输入输出负极端；隔离与逆变电路由第二电感、第九开关管、第十开关管、变压器组成，其技术特征是，所述第二电感一端作为隔离与逆变电路输入正极端，第二电感另一端连接所述变压器的一次侧第一绕组一端和一次侧第二绕组一端，所述第九开关管阴极与所述第十开关管阴极连接并作为隔离与逆变电路输入负极端，第九开关管阳极与变压器的一次侧第一绕组另一端连接，第十开关管阳极与变压器的一次侧第二绕组另一端连接，变压器二次侧绕组输出两端作为隔离与逆变电路输出两端；整流电路由第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第十四开关管、第五电容器组成，其技术特征是，所述第十一开关管阳极与所述第十二开关管阴极连接并作为整流电路输入一端，所述第十三开关管阳极与所述第十四开关管阴极连接并作为整流电路输入另一端，第十一开关管阴极与第十三开关管阴极、所述第五电容器正极连接并作为整流电路输出正极端，第十二开关管阳极与第十四开关管阳极、第五电容器负极连接并作为整流电路输出负极端；充电电路由第十五开关管、第八二极管、第九二极管、第三电感组成，其技术特征是，所述第十五开关管阳极作为充电电路输入正极端，第十五开关管阴极与所述第八二极管阴极、所述第三电感一端连接，第三电感另一端与所述第九二极管阳极连接，第九二极管阴极作为充电电路输出正极端，第八二极管阳极作为充电电路输入输出负极端。...

【技术特征摘要】
1.小功率多功能三相开关磁阻电机系统，由绕组电路、励磁电路、电源电路、变电流电路、隔离与逆变电路、整流电路、充电电路组成，其技术特征是，所述绕组电路的输入正负极两端与所述励磁电路的输出正负极两端一一对应连接，励磁电路的输入和输出各自的正负极两端相同，也一一对应连接所述电源电路的输出正负极两端，绕组电路的输出正负极两端与所述变电流电路的输入正负极两端一一对应连接，变电流电路的输出正负极两端与所述隔离与逆变电路的输入正负极两端一一对应连接，隔离与逆变电路的输出两端连接所述整流电路的输入两端，整流电路的输出正负极两端与所述充电电路的输入正负极两端一一对应连接，充电电路的输出正负极两端与电源电路的输入正负极两端一一对应连接，隔离与逆变电路输入负极端、变电流电路输入和输出负极端、绕组电路输入和输出负极端、励磁电路输入和输出负极端、电源电路输入和输出负极端、充电电路输入和输出负极端、整流电路输出负极端之间短接；绕组电路由第一绕组、第二绕组、第三绕组、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电容器组成，其技术特征是，所述第一绕组一端、所述第二绕组一端、所述第三绕组一端、所述第四开关管阴极之间连接并作为绕组电路输入正极端，第一绕组另一端与所述第一开关管阳极和所述第一二极管阳极连接，第二绕组另一端与所述第二开关管阳极和所述第二二极管阳极连接，第三绕组另一端与所述第三开关管阳极和所述第三二极管阳极连接，第一二极管阴极、第二二极管阴极、第三二极管阴极、第四开关管阳极、所述第一电容器正极之间连接并作为绕组电路输出正极端，第一开关管阴极、第二开关管阴极、第三开关管阴极、第一电容器负极之间连接并作为绕组电路输入输出负极端；励磁电路由第二电容器、第三电容器、第四二极管、第五开关管、第六开关管组成，其技术特征是，所述第二电容器正极与所述第五开关管阴极连接并作为励磁电路输入输出正极端，第二电容器负极与所述第六开关管阴极和所述第四二极管阳极连接，第六开关管阳极、第四二极管阴极、第五开关管阳极、所述第三电容器正极之间连接，第三电容器负极作为励磁电路输入输出负极端；电源电路由第五二极管、继电器、蓄电池组成，其技术特征是，所述第五二极管阴极作为电源电路输出正极端，第五二极管阳极与所述继电器一端连接，继电器另一端与所述蓄电池正极连接并作为电源电路输入正极端，蓄电池负极作为电源电路输入输出负极端；变电流电路由第七开关管、第八开关管、第一电感、第六二极管、第七二极管、第四电容器组成，其技术特征是，所述第七开关管阳极作为变电流电路输入正极端，第七开关管阴极与所述第一电感一端、所述第六二极管阴极连接，第一电感另一端与所述第八开关管阳极、所述第七二极管阳极连接，第七二极管阴极与所述第四电容器正极连接并作为变电流电路输出正极端，第四电容器负极、第八开关管阴极、第六二极管阳极之间连接并作为变电流电路输入输出负极端；隔离与逆变电路由第二电感、第九开关管、第十开关管、变压器组成，其技术特征是，所述第二电感一端作为隔离与逆变电路输入正极端，第二电感另一端连接所述变压器的一次侧第一绕组一端和一次侧第二绕组一端，所述第九开关管阴极与所述第十开关管阴极连接并作为隔离与逆变电路输入负极端，第九开关管阳极与变压器的一次侧第一绕组另一端连接，第十开关管阳极与变压器的一次侧第二绕组另一端连接，变压器二次侧绕组输出两端作为隔离与逆变电路输出两端；整流电路由第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第十四开关管、第五电容器组成，其技术特征是，所述第十一开关管阳极与所述第十二开关管阴极连接并作为整流电路输入一端，所述第十三开关管阳极与所述第十四开关管阴极连接并作为整流电路输入另一端，第十一开关管阴极与第十三开关管阴极、所述第五电容器正极连接并作为整流电路输出正极端，第十二开关管阳极与第十四开关管阳极、第五电容器负极连接并作为整流电路输出负极端；充电电路由第十五开关管、第八二极管、第九二极管、第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙冠群，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33