双直流微电网接口开关磁阻电机调能系统技术方案

双直流微电网接口开关磁阻电机调能系统，由N个变流绕组支路、第一电容器、第二电容器组成，N个变流绕组支路相互并联连接，两侧连接两个不同的直流微电网端口，其中的变流绕组支路由四个开关管和四个二极管组成，其构成的电路在多支路并联后可结合开关磁阻电机特性实现单双向发电电能补给、单双向电动耗能，以及作为单纯接口电能调送等多功能运行，相绕组电流方向不影响各种工况及电机转向，该开关磁阻电机调能系统作为两个直流微电网的接口，并可承载风力机或者抽水蓄能电站的水轮机及水泵，作为开关磁阻电机的发电动力来源以及电能消耗对象，有效提高基于可再生能源的微电网领域的电网安全高效运行。

【技术实现步骤摘要】
双直流微电网接口开关磁阻电机调能系统
本专利技术涉及直流微电网领域，具体涉及两个直流微电网之间连接接口处采用多功能开关磁阻电机系统实现电能补给、调送及耗能的系统及其调控方法，其开关磁阻电机系统连接变桨风力机或抽水蓄能水泵系统，并作为开关磁阻电机系统的发电动力及电动负载。
技术介绍
随着风电、光伏等可再生能源遍地开花式的用于电力生产，微电网事业获得快速发展，同时，直流输电及直流微电网也越来越受到关注。但是，由于电力消耗的不均衡、不能储存、实时性，微电网面对网内负荷大范围波动时，其适应性显得更差。目前，业界并网型的风电及光伏等可再生能源发电系统，为了因应电网的负荷轻重，经常需要轻负荷时断掉小功率的风电或光伏系统，而在微电网领域，更属于常态，但当在一定区域内有多个微电网时，各个微电网之间通过一定的接口相互连接，则能提升整体的适应性、效益。近年来直流微电网获得了长足发展，除了光伏发电直接发出直流电适应了直流微网系统，减少了变流环节降低成本外，多数发电机为交流发电机，而开关磁阻发电机则直接发出直流电，加之开关磁阻电机结构简单坚固，制造成本低廉，转子上无绕组、无永磁体，可靠性高，所以作为直流微网中的发电机的话具备很好的前景，尤其用于风力机驱动，开关磁阻电机更是在宽速度范围内具有高性能表现的实力。目前业界针对电网中调峰和调谷比较成熟的手段是建设抽水蓄能电站，电网中电能富裕时给电动机水泵扬水蓄能，等到电网中负荷过大缺电时作为水电站发电给电网补给电能，而开关磁阻电机同样适合于驱动水泵扬水及发电输出，尤其针对直流电网，当然，开关磁阻电机还有一个很大的优点是，其无论作为发电机还是电动机，或是不同转子转向，都与绕组中电流方向无关。作为开关磁阻电机，将其作为双直流微电网连接接口处，并承载风力机或者抽水蓄能电站水泵及水轮机，其变流器尤其是变流主电路是其实现双电网间接口处双向调能的关键，鉴于为了实现双电网间的更大的相互变换的灵活性、适应性，多功能的开关磁阻电机系统即以其变流主电路为核心的结构和工作控制方法是实现双电网系统灵活可控、高适应性及效益最大化的关键所在。
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处于两个直流微电网连接接口处的开关磁阻电机系统，其可由风力或水力驱动作为发电机供给两侧电能，也可作为电动机拖动风力机或扬水水泵同时调峰降荷，具体其变流系统可实现对两侧直流微电网的十一种调节模式。本专利技术的技术方案为：双直流微电网接口开关磁阻电机调能系统，其结构上由N个变流绕组支路、第一电容器、第二电容器组成，其技术特征在于，所述的N个变流绕组支路相互并联连接，每个变流绕组支路内部电路结构相同，开关磁阻电机每个相绕组接入一个变流绕组支路中，开关磁阻电机有N个相绕组就有N个变流绕组支路，6＞N＞2，变流绕组支路两侧分别与两个直流微电网接口连接，所述第一电容器并联于变流绕组支路一侧与一个直流微电网连接的两端，所述第二电容器并联于变流绕组支路另一侧与另一个直流微电网连接的两端；变流绕组支路由第一开关管、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、第四二极管、一相绕组组成，其技术特征是，所述第一开关管阳极和所述第一二极管阴极连接并作为变流绕组支路一侧的正极端，第一开关管阴极和第一二极管阳极连接后，与所述一相绕组一端、所述第三开关管阳极、所述第二二极管阴极连接，一相绕组另一端与所述第二开关管阳极、所述第三二极管阴极、所述第四开关管阴极、所述第四二极管阳极连接，第四开关管阳极和第四二极管阴极连接并作为变流绕组支路另一侧的正极端，第三开关管阴极、第二二极管阳极、第二开关管阴极、第三二极管阳极连接，并作为变流绕组支路两侧的负极端，即变流绕组支路两侧的两个负极端短接。双直流微电网接口开关磁阻电机调能系统的调控方法，其技术特征为，根据开关磁阻电机转子位置信息，需要哪相绕组投入工作时其所在变流绕组支路投入工作，变流绕组支路分为十一种工作调控模式，分别如下：模式一：当一侧直流微电网处于正常运行范围内，另一侧直流微电网负荷过大欠压即缺电状态并且需快速升压时，发电机工况，变流绕组支路工作开始时首先闭合第一开关管和第二开关管，给一相绕组励磁，励磁阶段结束后断开第二开关管，进入发电阶段；模式二：当一侧直流微电网处于正常运行范围内，另一侧直流微电网负荷过大欠压即缺电状态但无需快速升压时，发电机工况，变流绕组支路工作开始时首先闭合第一开关管和第二开关管，给一相绕组励磁，励磁阶段结束后断开第一开关管和第二开关管，进入发电阶段；模式三：当一侧直流微电网负荷过大欠压即缺电状态并且需快速升压，另一侧直流微电网处于正常运行范围内时，发电机工况，变流绕组支路工作开始时首先闭合第三开关管和第四开关管，给一相绕组励磁，励磁阶段结束后断开第三开关管，进入发电阶段；模式四：当一侧直流微电网负荷过大欠压即缺电状态但无需快速升压，另一侧直流微电网处于正常运行范围内时，发电机工况，变流绕组支路工作开始时首先闭合第三开关管和第四开关管，给一相绕组励磁，励磁阶段结束后断开第三开关管和第四开关管，进入发电阶段；模式五：当一侧直流微电网和另一侧直流微电网均欠压即缺电状态时，各个变流绕组支路交替双向发电机工况下工作，首先比较一侧直流微电网和另一侧直流微电网的欠压百分比，相对欠压缺电最严重的直流微电网首先获得发电输入即受电，不严重的作为励磁电源，当根据转子位置信息下一相绕组所在变流绕组支路工作时相对前一相绕组的变流绕组支路的发电方向进行反向发电工作，具体为当某变流绕组支路工作开始时先第一开关管和第二开关管闭合则属于正向励磁，关断第二开关管或同时关断第一开关管、第二开关管后正向发电，各变流绕组支路反向工作时则是首先闭合第三开关管和第四开关管反向励磁，关断第三开关管或同时关断第三开关管、第四开关管后反向发电，具体发电阶段是关断一个开关管还是两个开关管，根据受电侧直流微电网的需要而调控；模式六：当一侧直流微电网负荷太轻并过电压，同时另一侧直流微电网欠压缺电时，过电压侧直流微电网作为供电侧，各个变流绕组支路的第一开关管同时按照PWM模式工作，最大占空比为1，具体根据缺电侧直流微电网欠压情况决定，缺电越严重占空比越大，直至缺电侧直流微电网电压进入正常值范围内关断第一开关管，但缺电侧直流微电网电压未进入正常值范围内同时供电侧直流微电网电压已接近其正常电压下限时，需提前关断第一开关管；模式七：当一侧直流微电网欠压缺电，同时另一侧直流微电网负荷太轻并过电压时，过电压侧直流微电网作为供电侧，各个变流绕组支路的第四开关管同时按照PWM模式工作，最大占空比为1，具体根据缺电侧直流微电网欠压情况决定，缺电越严重占空比越大，直至缺电侧直流微电网电压进入正常值范围内关断第四开关管，但缺电侧直流微电网电压未进入正常值范围内同时供电侧直流微电网电压已接近其正常电压下限时，需提前关断第四开关管；模式八：当一侧直流微电网负荷太轻过电压，并且另一侧直流微电网在正常运行状态时，各个变流绕组支路按照正向电动机模式运行，消耗过电压侧直流微电网的电能，即当一相绕组所在变流绕组支路按正向电动机模式需投入工作时，闭合第一开关管和第二开关管供电励磁，根据开关磁阻电机转子位置信息需关断该一相绕组电流时断开第一开关管和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双直流微电网接口开关磁阻电机调能系统，由N个变流绕组支路、第一电容器、第二电容器组成，其技术特征在于，所述的N个变流绕组支路相互并联连接，每个变流绕组支路内部电路结构相同，开关磁阻电机每一相绕组接入一个变流绕组支路中，开关磁阻电机有N个相绕组就有N个变流绕组支路，6＞N＞2，变流绕组支路两侧分别与两个直流微电网接口连接，所述第一电容器并联于变流绕组支路一侧与一个直流微电网连接的两端，所述第二电容器并联于变流绕组支路另一侧与另一个直流微电网连接的两端；变流绕组支路由第一开关管、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、第四二极管、一相绕组组成，其技术特征是，所述第一开关管阳极和所述第一二极管阴极连接并作为变流绕组支路一侧的正极端，第一开关管阴极和第一二极管阳极连接后，与所述一相绕组一端、所述第三开关管阳极、所述第二二极管阴极连接，一相绕组另一端与所述第二开关管阳极、所述第三二极管阴极、所述第四开关管阴极、所述第四二极管阳极连接，第四开关管阳极和第四二极管阴极连接并作为变流绕组支路另一侧的正极端，第三开关管阴极、第二二极管阳极、第二开关管阴极、第三二极管阳极连接，并作为变流绕组支路两侧的负极端，即变流绕组支路两侧的两个负极端短接。...

【技术特征摘要】
1.双直流微电网接口开关磁阻电机调能系统，由N个变流绕组支路、第一电容器、第二电容器组成，其技术特征在于，所述的N个变流绕组支路相互并联连接，每个变流绕组支路内部电路结构相同，开关磁阻电机每一相绕组接入一个变流绕组支路中，开关磁阻电机有N个相绕组就有N个变流绕组支路，6＞N＞2，变流绕组支路两侧分别与两个直流微电网接口连接，所述第一电容器并联于变流绕组支路一侧与一个直流微电网连接的两端，所述第二电容器并联于变流绕组支路另一侧与另一个直流微电网连接的两端；变流绕组支路由第一开关管、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、第四二极管、一相绕组组成，其技术特征是，所述第一开关管阳极和所述第一二极管阴极连接并作为变流绕组支路一侧的正极端，第一开关管阴极和第一二极管阳极连接后，与所述一相绕组一端、所述第三开关管阳极、所述第二二极管阴极连接，一相绕组另一端与所述第二开关管阳极、所述第三二极管阴极、所述第四开关管阴极、所述第四二极管阳极连接，第四开关管阳极和第四二极管阴极连接并作为变流绕组支路另一侧的正极端，第三开关管阴极、第二二极管阳极、第二开关管阴极、第三二极管阳极连接，并作为变流绕组支路两侧的负极端，即变流绕组支路两侧的两个负极端短接。2.根据权利要求1所述的双直流微电网接口开关磁阻电机调能系统的调控方法，其技术特征为，根据开关磁阻电机转子位置信息，需要哪一相绕组投入工作时其所在变流绕组支路投入工作，变流绕组支路分为十一种工作调控模式，分别如下：模式一：当一侧直流微电网处于正常运行范围内，另一侧直流微电网负荷过大欠压即缺电状态并且需快速升压时，发电机工况，变流绕组支路工作开始时首先闭合第一开关管和第二开关管，给一相绕组励磁，励磁阶段结束后断开第二开关管，进入发电阶段；模式二：当一侧直流微电网处于正常运行范围内，另一侧直流微电网负荷过大欠压即缺电状态但无需快速升压时，发电机工况，变流绕组支路工作开始时首先闭合第一开关管和第二开关管，给一相绕组励磁，励磁阶段结束后断开第一开关管和第二开关管，进入发电阶段；模式三：当一侧直流微电网负荷过大欠压即缺电状态并且需快速升压，另一侧直流微电网处于正常运行范围内时，发电机工况，变流绕组支路工作开始时首先闭合第三开关管和第四开关管，给一相绕组励磁，励磁阶段结束后断开第三开关管，进入发电阶段；模式四：当一侧直流微电网负荷过大欠压即缺电状态但无需快速升压，另一侧直流微电网处于正常运行范围内时，发电机工况，变流绕组支路工作开始时首先闭合第三开关管和第四开关管，给一相绕组励磁，励磁阶段结束后断开第三开关管和第四开关管，进入发电阶段；模式五：当一侧直流微电网和另一侧直流微电网均欠压即缺电状态时，各个变流绕组支路交替双向发电机工况下工作，首先比较一侧直流微电网和另一侧直流微电网的欠压百分比，相对欠压缺电最严重的直流微电网首先获得发电输入即受...

【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