一种直升压双馈开关磁阻发电机变流系统技术方案

技术编号:22567768 阅读:38 留言:0更新日期:2019-11-16 13:13
一种直升压双馈开关磁阻发电机变流系统,由蓄电池、十个开关管、三相绕组、九个二极管、八个电容器、两个电感组成,各相绕组在励磁和发电工作的同时,总输出电压在各相输出并联情况下得到直接抬升,同时解决了强化励磁和两相绕组可同时工作的问题,不额外增加开关管,他励蓄电池可自动充电,同时利用自动充电变流回路并仅仅微调后可进行反向馈能作业,极大提高了性价比以及适应性,全系开关损耗低、输出电能质量高;适用于各类动力输入的小功率高速开关磁阻发电机系统领域应用。

A converter system of direct voltage rise doubly fed switched reluctance generator

The converter system of a direct voltage rising doubly fed switched reluctance generator is composed of a battery, ten switch tubes, three-phase windings, nine diodes, eight capacitors and two inductors. The total output voltage of each phase winding is directly raised under the condition of parallel output of each phase while the excitation and power generation of each phase winding are working. At the same time, the problem of strengthening excitation and two-phase winding working at the same time is solved The switch tube is added additionally, and the battery can be charged automatically. At the same time, the reverse energy feeding operation can be carried out only after the automatic charging converter circuit is fine tuned, which greatly improves the cost performance and adaptability. The switch loss of the whole system is low, and the output power quality is high. It is suitable for the application in the field of low-power high-speed switched reluctance generator system with various power inputs.

【技术实现步骤摘要】
一种直升压双馈开关磁阻发电机变流系统
本专利技术涉及开关磁阻电机系统领域,具体涉及一种直接并联高电压输出、强化励磁、自动充电与反向馈能、适应两相绕组同时工作、损耗低、电能质量高的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法。
技术介绍
开关磁阻发电机系统作为一种新型发电系统,由于其低成本、高容错性等优势,越来越受到业界重视,但其变流系统是其工作的心脏,极大的影响其价值的体现、性能的提升,而其变流系统多年来发展缓慢。开关磁阻发电机一般直接发出直流电,往往在电压方面不能满足负载或并网的需要,因此需要增加专门的升压和滤波装置,进而增加了系统的成本,降低了可靠性。在开关磁阻发电机的定子绕组中,一般分为若干相,每相往往又分为几个支绕组分布于不同的定子凸极上,传统的连接方式是各相绕组内部支绕组之间串联起来,这样在励磁时每个支绕组分担的励磁电压成倍降低,而在开关磁阻发电机业界,一般来说,变励磁尤其是升压强化励磁是对提高发电性能有较大帮助的,典型的是采取变励磁电压电路实现励磁开始时瞬时升压强化,但此种方式增加了结构和控制的复杂度。他励磁模式相对自励磁模式,励磁电源稳定,与发电输出端相互干扰小,常常采用蓄电池作为励磁电源,但蓄电池电量有限,增加了人工维护成本,近期业界出现了一些给蓄电池自动充电的变流系统,效果较好,不过大多或多或少有些缺点,譬如需要隔离变压器增加了成本和体积重量,或者充电电能可调性差,或者充电电能质量不高,或者充电回路功能单一仅能充电对于非连续运行的开关磁阻发电机系统使用率低,等等问题。为了降低开关磁阻发电机的转矩脉动,众多的开关磁阻电机厂商在设计制造开关磁阻电机本体时,常常将定转子凸极的重叠系数设计为大于零,即定转子凸极存在重合,也就意味着,如果严格按照开关磁阻发电机运行变换原理,存在瞬时有两相绕组同时工作的情况,但业界有些变流系统并不支持。在某些领域,譬如风电领域,尤其并网需要时,存在低电压穿越的技术问题,还有些领域,譬如发电输出后连接可变负载,诸如交通工具,存在极端时负载过大,总之,面对发电输出侧极端的电压骤降等情况时,往往需要更多的发电电能注入,方能满足电网或负载的需求,此时如果用作励磁电源的蓄电池可以反向馈能,则势必提升系统的价值。另外,电力电子变流系统的损耗问题一直是业界关注的,开关磁阻发电机变流系统开关管的开关损耗也是降低整体发电效率的问题之一。
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不增加开关管但各相直接并联输出获得高电压输出、强化励磁、蓄电池自动充电与反向馈能、适应两相绕组同时工作、开关损耗低、输出电能质量高的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法,适用于各类动力输入的小功率高速开关磁阻发电机系统领域应用。本专利技术的技术方案为:一种直升压双馈开关磁阻发电机变流系统,其特征是,包括:蓄电池、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、第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组、第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组、第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组、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、第九二极管、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、第一电感、第二电感,所述蓄电池正极连接所述第一开关管阳极、所述第三开关管阳极、所述第五开关管阳极、所述第二电感一端、所述第八电容器一端,蓄电池负极连接所述第一电容器一端、所述第二电容器一端、所述第三电容器一端、所述第二开关管阴极、所述第四开关管阴极、所述第六开关管阴极、所述第四电容器一端、所述第五电容器一端、所述第九开关管阴极、第八电容器另一端,第一开关管阴极连接所述第一相绕组第一支绕组一端,第一相绕组第一支绕组另一端连接所述第一二极管阳极、所述第二二极管阳极,第一二极管阴极连接所述第一相绕组第二支绕组一端、所述第三二极管阳极、第二开关管阳极,第二二极管阴极连接第一电容器另一端、第一相绕组第二支绕组另一端,第三开关管阴极连接所述第二相绕组第一支绕组一端,第二相绕组第一支绕组另一端连接所述第四二极管阳极、所述第五二极管阳极,第四二极管阴极连接所述第二相绕组第二支绕组一端、所述第六二极管阳极、第四开关管阳极,第五二极管阴极连接第二电容器另一端、第二相绕组第二支绕组另一端,第五开关管阴极连接所述第三相绕组第一支绕组一端,第三相绕组第一支绕组另一端连接所述第七二极管阳极、所述第八二极管阳极,第七二极管阴极连接所述第三相绕组第二支绕组一端、所述第九二极管阳极、第六开关管阳极,第八二极管阴极连接第三电容器另一端、第三相绕组第二支绕组另一端,第三二极管阴极连接第六二极管阴极、第九二极管阴极、第四电容器另一端、所述第六电容器一端、所述第八开关管阳极,第五电容器另一端连接第六电容器另一端、所述第七开关管阴极、所述第十开关管阳极,第七开关管阳极连接第八开关管阴极、所述第一电感一端,第一电感另一端连接所述第七电容器一端,第七电容器另一端连接第九开关管阳极、第十开关管阴极、第二电感另一端;第一相绕组第一支绕组和第一相绕组第二支绕组组成第一相绕组,第二相绕组第一支绕组和第二相绕组第二支绕组组成第二相绕组,第三相绕组第一支绕组和第三相绕组第二支绕组组成第三相绕组;第一电容器、第二电容器、第三电容器相同,并且它们的额定电压大于蓄电池额定电压,同时小于第四电容器额定电压;第五电容器和第六电容器相同;第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管相同,均为带有反并联二极管的全控型电力电子开关器件;第一开关管、第三开关管、第五开关管相同;第二开关管、第四开关管、第六开关管相同;第四电容器两端为开关磁阻发电机发电输出两端;蓄电池为励磁电源。一种直升压双馈开关磁阻发电机变流系统的控制方法,其特征是,开关磁阻发电机运行中,根据转子位置信息,当第一相绕组需投入工作时,闭合第一开关管、第二开关管,进入励磁阶段,蓄电池经由第一开关管、第一二极管、第二开关管给第一相绕组第一支绕组励磁,同时第一电容器经由第二开关管给第一相绕组第二支绕组励磁,根据转子位置信息励磁阶段结束时,断开第二开关管,进入发电阶段,第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组、蓄电池三者串联并经由第一开关管、第二二极管、第三二极管发电输出,同时,第一相绕组第一支绕组和蓄电池串联经由第一开关管、第二二极管向第一电容器充电,根据转子位置信息发电阶段结束时,断开第一开关管,第一相绕组工作结束;根据转子位置信息,当第二相绕组、第三相绕组需投入工作时,工作模式与第一相绕组的相同,具体器件对应关系为:第三开关管、第五开关管对应第一开关管,第二相绕组第一支绕组、第三相绕组第一支绕组对应第一相绕组第一支绕组,第二相绕组第二支绕组、第三相绕组第二支绕组对应第一相绕组第二支绕组,第四二极管、第七二极管对应第一二极管,第五二极管、第八二极管对应第二二极管,第二电容器、第三电容器对应第一电容器,第四开关管、本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种直升压双馈开关磁阻发电机变流系统,其特征是,包括:蓄电池、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、第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组、第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组、第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组、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、第九二极管、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、第一电感、第二电感,所述蓄电池正极连接所述第一开关管阳极、所述第三开关管阳极、所述第五开关管阳极、所述第二电感一端、所述第八电容器一端,蓄电池负极连接所述第一电容器一端、所述第二电容器一端、所述第三电容器一端、所述第二开关管阴极、所述第四开关管阴极、所述第六开关管阴极、所述第四电容器一端、所述第五电容器一端、所述第九开关管阴极、第八电容器另一端,第一开关管阴极连接所述第一相绕组第一支绕组一端,第一相绕组第一支绕组另一端连接所述第一二极管阳极、所述第二二极管阳极,第一二极管阴极连接所述第一相绕组第二支绕组一端、所述第三二极管阳极、第二开关管阳极,第二二极管阴极连接第一电容器另一端、第一相绕组第二支绕组另一端,第三开关管阴极连接所述第二相绕组第一支绕组一端,第二相绕组第一支绕组另一端连接所述第四二极管阳极、所述第五二极管阳极,第四二极管阴极连接所述第二相绕组第二支绕组一端、所述第六二极管阳极、第四开关管阳极,第五二极管阴极连接第二电容器另一端、第二相绕组第二支绕组另一端,第五开关管阴极连接所述第三相绕组第一支绕组一端,第三相绕组第一支绕组另一端连接所述第七二极管阳极、所述第八二极管阳极,第七二极管阴极连接所述第三相绕组第二支绕组一端、所述第九二极管阳极、第六开关管阳极,第八二极管阴极连接第三电容器另一端、第三相绕组第二支绕组另一端,第三二极管阴极连接第六二极管阴极、第九二极管阴极、第四电容器另一端、所述第六电容器一端、所述第八开关管阳极,第五电容器另一端连接第六电容器另一端、所述第七开关管阴极、所述第十开关管阳极,第七开关管阳极连接第八开关管阴极、所述第一电感一端,第一电感另一端连接所述第七电容器一端,第七电容器另一端连接第九开关管阳极、第十开关管阴极、第二电感另一端;/n第一相绕组第一支绕组和第一相绕组第二支绕组组成第一相绕组,第二相绕组第一支绕组和第二相绕组第二支绕组组成第二相绕组,第三相绕组第一支绕组和第三相绕组第二支绕组组成第三相绕组;第一电容器、第二电容器、第三电容器相同,并且它们的额定电压大于蓄电池额定电压,同时小于第四电容器额定电压;第五电容器和第六电容器相同;第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管相同,均为带有反并联二极管的全控型电力电子开关器件;第一开关管、第三开关管、第五开关管相同;第二开关管、第四开关管、第六开关管相同;第四电容器两端为开关磁阻发电机发电输出两端;蓄电池为励磁电源。/n...

【技术特征摘要】
1.一种直升压双馈开关磁阻发电机变流系统,其特征是,包括:蓄电池、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、第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组、第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组、第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组、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、第九二极管、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、第一电感、第二电感,所述蓄电池正极连接所述第一开关管阳极、所述第三开关管阳极、所述第五开关管阳极、所述第二电感一端、所述第八电容器一端,蓄电池负极连接所述第一电容器一端、所述第二电容器一端、所述第三电容器一端、所述第二开关管阴极、所述第四开关管阴极、所述第六开关管阴极、所述第四电容器一端、所述第五电容器一端、所述第九开关管阴极、第八电容器另一端,第一开关管阴极连接所述第一相绕组第一支绕组一端,第一相绕组第一支绕组另一端连接所述第一二极管阳极、所述第二二极管阳极,第一二极管阴极连接所述第一相绕组第二支绕组一端、所述第三二极管阳极、第二开关管阳极,第二二极管阴极连接第一电容器另一端、第一相绕组第二支绕组另一端,第三开关管阴极连接所述第二相绕组第一支绕组一端,第二相绕组第一支绕组另一端连接所述第四二极管阳极、所述第五二极管阳极,第四二极管阴极连接所述第二相绕组第二支绕组一端、所述第六二极管阳极、第四开关管阳极,第五二极管阴极连接第二电容器另一端、第二相绕组第二支绕组另一端,第五开关管阴极连接所述第三相绕组第一支绕组一端,第三相绕组第一支绕组另一端连接所述第七二极管阳极、所述第八二极管阳极,第七二极管阴极连接所述第三相绕组第二支绕组一端、所述第九二极管阳极、第六开关管阳极,第八二极管阴极连接第三电容器另一端、第三相绕组第二支绕组另一端,第三二极管阴极连接第六二极管阴极、第九二极管阴极、第四电容器另一端、所述第六电容器一端、所述第八开关管阳极,第五电容器另一端连接第六电容器另一端、所述第七开关管阴极、所述第十开关管阳极,第七开关管阳极连接第八开关管阴极、所述第一电感一端,第一电感另一端连接所述第七电容器一端,第七电容器另一端连接第九开关管阳极、第十开关管阴极、第二电感另一端;
第一相绕组第一支绕组和第一相绕组第二支绕组组成第一相绕组,第二相绕组第一支绕组和第二相绕组第二支绕组组成第二相绕组,第三相绕组第一支绕组和第三相绕组第二支绕组组成第三相绕组;第一电容器、第二电容器、第三电容器相同,并且它们的额定电压大于蓄电池额定电压,同时小于第四电容器额定电压;第五电容器和第六电容器相同;第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管相同,均为带有反并联二极管的全控型电力电子开关器件;第一开关管、第三开关管、第五开关管相同;第二开关管、第四开关管、第六开关管相同;第四电容器两端为开关磁阻发电机发电输出两端;蓄电池为励磁电源。


2.根据权利要求1所述的一种直升压双馈开关磁阻发电机变流系统的控制方法,其特征是,开关磁阻发电机运行中,根据转子位置信息,当所述第一相绕组需投入工作时,闭合第一开关管、第二开关管,进入励磁阶段,蓄电池经由第一开关管、第一二极管、第二开关管给第一相绕组第一支绕组励磁,同时第一电容器经由第二开关管给第一相绕组第二支绕组励磁,根据转子位置信息励磁阶段结束时,断开第二开关管,进入发电阶段,第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组、蓄电池三者串联并经由第一开...

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

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