双端口自励双直流输出的开关磁阻发电机变流系统技术方案

双端口自励双直流输出的开关磁阻发电机变流系统，其结构由八个电容器、十一个开关管、三相绕组、八个二极管、三个电感、隔离变流器组成，通过各相绕组发电阶段的双发电回路输出两路输出，当动力不足时优先保障低压输出侧及励磁电源，而高压输出侧的牺牲换来系统的更宽的运行范围，基于强化励磁及拓宽励磁范围提升发电效益的目的，通过简易结构及控制可实现双路励磁，另外，通过交错高频开关控制，高压输出侧电能质量较高，隔离变流器实现隔离以及低压侧的电能质量改善；整个系统结构简单、调控方便，功能多样，适应性强、发电效益高，在各类发电系统领域尤其是针对直流用户的系统中有一定应用价值。

Switched Reluctance Generator Converter System with Dual-port Self-excitation and Dual DC Output

【技术实现步骤摘要】
双端口自励双直流输出的开关磁阻发电机变流系统
本专利技术涉及开关磁阻发电机系统领域，具体涉及一种双端口高低压可调励磁、高低压双输出直流电的开关磁阻发电机变流器及其调控方法。
技术介绍
开关磁阻电机结构简单、成本低，转子上无绕组，散热压力小，作为发电机，具有相当的应用价值。开关磁阻发电机在很多应用领域，其传统意义上直接发出的直流电，往往电压不能满足要求，尤其是涉及并网的话，需要几级升压才能符合要求；并且，在某些领域，不同负载所需电源不同，尤其需要不同电压的直流电源，也需要经过专门的分流器产生。作为开关磁阻发电机，励磁方式选用自励模式是发展趋势，这样减少大量人工维护工作量，但当其外来机械动力不稳时，自励电源也会受到影响，进而会影响到其励磁能力，甚至不得不停机。对于直流负载，它们希望得到的除了满足要求的电压，而且希望是平稳的高质量电源电压，所以一般需要专门的滤波装置，甚至是几级滤波装置。开关磁阻发电机的励磁，为了提升发电能力以及适应不同输入机械动力下的发电适应能力，励磁电源方面，能强化进行的励磁电源，以及可以宽范围调节的励磁电压，是实现这样功能的重要保障。
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高低压两种直流电压直接发电输出、低输入动力下强自励磁保障、交错高频开关直接提升输出电能质量、高低压两种励磁电压区间可调励磁的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法。本专利技术的技术方案为：双端口自励双直流输出的开关磁阻发电机变流系统，由第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第五电容器、第六电容器、第七电容器、第八电容器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组、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、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第一电感、第二电感、第三电感、隔离变流器组成，其技术特征是，所述第一电容器正极连接所述第一相绕组一端、所述第二二极管阴极、所述第二相绕组一端、所述第四二极管阴极、所述第三相绕组一端、所述第六二极管阴极、所述第八电容器正极、所述第十开关管阴极、所述第十一开关管阴极，第一电容器负极连接所述第一开关管阴极、所述第二开关管阴极、所述第三开关管阴极、所述第五电容器负极、所述第八开关管阴极、所述第七开关管阴极、所述第七电容器负极、所述第九开关管阴极、第八电容器负极、所述第三电感一端，第一相绕组另一端连接第一开关管阳极、所述第一二极管阳极、所述第四开关管阳极，第二相绕组另一端连接第二开关管阳极、所述第三二极管阳极、所述第五开关管阳极，第三相绕组另一端连接第三开关管阳极、所述第五二极管阳极、所述第六开关管阳极，第二二极管阳极连接所述第二电容器负极、所述隔离变流器输入负极端，第二电容器正极连接第一二极管阴极、所述第三电容器负极、第四二极管阳极，第三电容器正极连接第三二极管阴极、所述第四电容器负极、第六二极管阳极，第四电容器正极连接第五二极管阴极、隔离变流器输入正极端，第四开关管阴极连接第五开关管阴极、第六开关管阴极、第五电容器正极、所述第一电感一端、所述第二电感一端，第一电感另一端连接第七开关管阳极、所述第七二极管阳极，第二电感另一端连接第八开关管阳极、所述第六电容器一端，第六电容器另一端连接第七二极管阴极、所述第八二极管阳极，第八二极管阴极连接第七电容器正极，隔离变流器输出正极端连接第九开关管阳极、第十开关管阳极，隔离变流器输出负极端连接第三电感另一端、第十一开关管阳极；第一相绕组由第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组组成，其技术特征是，所述第一相绕组第一支绕组和第一相绕组第二支绕组并联连接；第二相绕组由第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组组成，其技术特征是，所述第二相绕组第一支绕组和所述第二相绕组第二支绕组并联连接；第三相绕组由第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组组成，其技术特征是，所述第三相绕组第一支绕组和所述第三相绕组第二支绕组并联连接。双端口自励双直流输出的开关磁阻发电机变流系统的控制方法为：当本专利技术的双端口自励双直流输出的开关磁阻发电机变流系统工作期间，需结合开关磁阻发电机的运行原理，根据实时的转子位置信息，各相绕组先后投入工作，每相绕组工作期间分为励磁阶段和发电阶段，并分时进行；当第一相绕组需投入工作时，首先闭合第一开关管，第一相绕组进入励磁阶段，根据转子位置信息及第一相绕组电流信息，励磁阶段结束的条件为到达需最迟关断的转子位置，如果没有到达最迟关断的转子位置但第一相绕组电流已达所需的电流值，则励磁阶段结束即关断第一开关管，进入发电阶段，发电阶段期间第四开关管的开关状态条件为：当第一电容器侧励磁电压在正常值范围以内时，第四开关管为闭合导通状态，当第一电容器侧励磁电压低于励磁电压正常值下限即第一下限值时，第四开关管工作于PWM模式，励磁电压越低占空比越小，当励磁电压继续下降至第二下限值及以下时，第四开关管完全断开；当第二相绕组需投入工作时，首先闭合第二开关管，第二相绕组进入励磁阶段，根据转子位置信息及第二相绕组电流信息，励磁阶段结束的条件为到达需最迟关断的转子位置，如果没有到达最迟关断的转子位置但第二相绕组电流已达所需的电流值，则励磁阶段结束即关断第二开关管，进入发电阶段，发电阶段期间第五开关管的开关状态条件为：当第一电容器侧励磁电压在正常值范围以内时，第五开关管为闭合导通状态，当第一电容器侧励磁电压低于励磁电压正常值下限即第一下限值时，第五开关管工作于PWM模式，励磁电压越低占空比越小，当励磁电压继续下降至第二下限值及以下时，第五开关管完全断开；当第三相绕组需投入工作时，首先闭合第三开关管，第三相绕组进入励磁阶段，根据转子位置信息及第三相绕组电流信息，励磁阶段结束的条件为到达需最迟关断的转子位置，如果没有到达最迟关断的转子位置但第三相绕组电流已达所需的电流值，则励磁阶段结束即关断第三开关管，进入发电阶段，发电阶段期间第六开关管的开关状态条件为：当第一电容器侧励磁电压在正常值范围以内时，第六开关管为闭合导通状态，当第一电容器侧励磁电压低于励磁电压正常值下限即第一下限值时，第六开关管工作于PWM模式，励磁电压越低占空比越小，当励磁电压继续下降至第二下限值及以下时，第六开关管完全断开；当第五电容器侧电压在正常值范围内时，第七开关管和第八开关管在高于5KHZ的频率以上同频率开关工作，并且交错开关；第九开关管按照PWM模式工作；当第一电容器侧所需励磁电压需达到强励的电压值时，即处于对励磁电压正常值范围内的上半段需求时，第十开关管闭合导通，第十一开关管断开状态，第九开关管的PWM占空比根据对励磁电压的具体需求而调节；当对第一电容器侧励磁电压的需求为其正常值范围内下半段及以下时，第十开关管断开状态，第十一开关管闭合导通，第九开关管的PWM占空比根据对励磁电压的具体需求调节。本专利技术的技术效果主要有：(1)本专利技术的发电系统输出端，分为了两路，一路是有第二电容器、第三电容器、第四电容器串联后的较低电压输出端，另一路是第七电容器侧的高压输出端，均为直流输出，从而可直接因应不同的直流负载或微型直流电网的多样化需求，进而减少了用户本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双端口自励双直流输出的开关磁阻发电机变流系统，由第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第五电容器、第六电容器、第七电容器、第八电容器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组、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、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第一电感、第二电感、第三电感、隔离变流器组成，其技术特征是，所述第一电容器正极连接所述第一相绕组一端、所述第二二极管阴极、所述第二相绕组一端、所述第四二极管阴极、所述第三相绕组一端、所述第六二极管阴极、所述第八电容器正极、所述第十开关管阴极、所述第十一开关管阴极，第一电容器负极连接所述第一开关管阴极、所述第二开关管阴极、所述第三开关管阴极、所述第五电容器负极、所述第八开关管阴极、所述第七开关管阴极、所述第七电容器负极、所述第九开关管阴极、第八电容器负极、所述第三电感一端，第一相绕组另一端连接第一开关管阳极、所述第一二极管阳极、所述第四开关管阳极，第二相绕组另一端连接第二开关管阳极、所述第三二极管阳极、所述第五开关管阳极，第三相绕组另一端连接第三开关管阳极、所述第五二极管阳极、所述第六开关管阳极，第二二极管阳极连接所述第二电容器负极、所述隔离变流器输入负极端，第二电容器正极连接第一二极管阴极、所述第三电容器负极、第四二极管阳极，第三电容器正极连接第三二极管阴极、所述第四电容器负极、第六二极管阳极，第四电容器正极连接第五二极管阴极、隔离变流器输入正极端，第四开关管阴极连接第五开关管阴极、第六开关管阴极、第五电容器正极、所述第一电感一端、所述第二电感一端，第一电感另一端连接第七开关管阳极、所述第七二极管阳极，第二电感另一端连接第八开关管阳极、所述第六电容器一端，第六电容器另一端连接第七二极管阴极、所述第八二极管阳极，第八二极管阴极连接第七电容器正极，隔离变流器输出正极端连接第九开关管阳极、第十开关管阳极，隔离变流器输出负极端连接第三电感另一端、第十一开关管阳极；第一相绕组由第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组组成，其技术特征是，所述第一相绕组第一支绕组和第一相绕组第二支绕组并联连接；第二相绕组由第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组组成，其技术特征是，所述第二相绕组第一支绕组和所述第二相绕组第二支绕组并联连接；第三相绕组由第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组组成，其技术特征是，所述第三相绕组第一支绕组和所述第三相绕组第二支绕组并联连接。...

【技术特征摘要】
1.双端口自励双直流输出的开关磁阻发电机变流系统，由第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第五电容器、第六电容器、第七电容器、第八电容器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组、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、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第一电感、第二电感、第三电感、隔离变流器组成，其技术特征是，所述第一电容器正极连接所述第一相绕组一端、所述第二二极管阴极、所述第二相绕组一端、所述第四二极管阴极、所述第三相绕组一端、所述第六二极管阴极、所述第八电容器正极、所述第十开关管阴极、所述第十一开关管阴极，第一电容器负极连接所述第一开关管阴极、所述第二开关管阴极、所述第三开关管阴极、所述第五电容器负极、所述第八开关管阴极、所述第七开关管阴极、所述第七电容器负极、所述第九开关管阴极、第八电容器负极、所述第三电感一端，第一相绕组另一端连接第一开关管阳极、所述第一二极管阳极、所述第四开关管阳极，第二相绕组另一端连接第二开关管阳极、所述第三二极管阳极、所述第五开关管阳极，第三相绕组另一端连接第三开关管阳极、所述第五二极管阳极、所述第六开关管阳极，第二二极管阳极连接所述第二电容器负极、所述隔离变流器输入负极端，第二电容器正极连接第一二极管阴极、所述第三电容器负极、第四二极管阳极，第三电容器正极连接第三二极管阴极、所述第四电容器负极、第六二极管阳极，第四电容器正极连接第五二极管阴极、隔离变流器输入正极端，第四开关管阴极连接第五开关管阴极、第六开关管阴极、第五电容器正极、所述第一电感一端、所述第二电感一端，第一电感另一端连接第七开关管阳极、所述第七二极管阳极，第二电感另一端连接第八开关管阳极、所述第六电容器一端，第六电容器另一端连接第七二极管阴极、所述第八二极管阳极，第八二极管阴极连接第七电容器正极，隔离变流器输出正极端连接第九开关管阳极、第十开关管阳极，隔离变流器输出负极端连接第三电感另一端、第十一开关管阳极；第一相绕组由第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组组成，其技术特征是，所述第一相绕组第一支绕组和第一相绕组第二支绕组并联连接；第二相绕组由第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组组成，其技术特征是，所述第二相绕组第一支绕组和所述第二相绕组第二支绕组并联连接；第三相绕组由第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组组成，其技术特征是，所述第三相绕组第一支绕组和所述第三相绕组第二支绕组并联连接。2.根据权利要求1所述的双端口自励双直流输出的开关磁阻发电机变流系统的控制方法为：当本发明的双端口自励双...

【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