一种直升压双馈开关磁阻发电机变流系统技术方案

一种直升压双馈开关磁阻发电机变流系统，结构上由蓄电池、十二个开关管、三相绕组、十三个电容器、十二个二极管、变压器、两个电感组成，提出了每相绕组的两个分支绕组分别由不同励磁电源励磁的结构及控制模式，并获得强化励磁效果，自身励磁发电结构下可直接输出高电压，适应了多数场合对高电压的需求，减少了环节，同时本结构下预留适应相绕组电流全域连续的模式，适应性强，蓄电池自动充电并且质量高，同时可反向馈能，获得负载侧极端条件下发电系统可正常工作并帮助负载侧穿越故障的能力，基于以上功能下全系实现共地，无工频变压器；本发明专利技术适用于各种动力输入和输出侧为负载或电网的各类中小功率高速开关磁阻发电机系统应用领域。

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, twelve switch tubes, three-phase windings, thirteen capacitors, twelve diodes, transformers and two inductors. Two branch windings of each phase winding are respectively excited by different excitation sources and their control modes are proposed. The excitation effect is enhanced and the structure of self excitation generation is obtained It can directly output high voltage, adapt to the demand of high voltage in most occasions, and reduce links. At the same time, it reserves the mode of adapting to the continuous phase winding current in the whole domain under this structure, which has strong adaptability, automatic charging and high quality of the battery. At the same time, it can reverse feed energy, and obtain the ability that the power generation system can work normally under extreme conditions of the load side and help the load side to pass through faults The invention is suitable for the application field of various kinds of medium and small power high-speed switched reluctance generator systems with various power input and output sides of load or power grid.

【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，具体涉及一种直接抬升发电输出电压、励磁电源与发电输出端双向馈能并且正向充电质量高、可强化励磁、全系统共地、能适应相绕组全域电流连续的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法。
技术介绍
开关磁阻发电机的应用较晚，近年来对它的研究与发展也比较缓慢，关键在于其变流系统的掣肘，具体涉及到提高发电效率和效益、变流系统结构性价比、变流控制的易于实现性，以及多数场合下对更高电压的需求而增加过多的升压环节等等问题。开关磁阻发电机本体结构异常简单坚固，成本也低，本应具备广泛的应用前景，但其变流变换较为复杂，根据转子实时位置信息每相绕组工作时都需要分为至少励磁和发电两个阶段，并分时进行，当前，在提高稳定性的前提下，变流结构上提高利用率、简化变换过程、电能再生性、智能化等是发展趋势。最近两年来，黑山共和国波德戈里察大学的两位教授多次报告了开关磁阻发电机每相绕组全域电流连续运行的变流系统结构和控制方法，这给未来开关磁阻发电机运行控制，尤其转矩脉动和MPPT控制等等方面全面提出了众多提升性能的新研究课题，所以相关变流系统如既能适应传统断续，也能适应连续电流的工况则势必具有更大的适应性。
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直接升压、励磁发电双馈、充电质量高、可强化励磁、全系共地、适应相绕组全域电流连续的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法，适用于各种动力输入和输出侧为负载或电网的各类中小功率高速开关磁阻发电机系统应用领域。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、第十一开关管、第十二开关管、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、第九电容器、第十电容器、第十一电容器、第十二电容器、第十三电容器、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、第十二极管、第十一二极管、第十二二极管、变压器、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、所述第一电感一端、所述第二电感一端，蓄电池负极连接所述第二开关管阴极、所述第二电容器一端、所述第四开关管阴极、所述第五电容器一端、所述第六开关管阴极、所述第八电容器一端、所述第十电容器负极、所述第十一电容器一端、所述第七开关管阴极、所述第九开关管阴极，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电容器一端、所述第一二极管阳极、第二开关管阳极，第一电容器另一端连接所述第二二极管阴极、所述第三二极管阳极，第二二极管阳极连接所述第三电容器一端、所述第一相绕组第二支绕组一端，第一相绕组第二支绕组另一端连接第一二极管阴极、第二电容器另一端，第三二极管阴极连接第三电容器另一端、所述第四二极管阳极，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电容器一端、所述第五二极管阳极、第四开关管阳极，第四电容器另一端连接所述第六二极管阴极、所述第七二极管阳极，第六二极管阳极连接所述第六电容器一端、所述第二相绕组第二支绕组一端，第二相绕组第二支绕组另一端连接第五二极管阴极、第五电容器另一端，第七二极管阴极连接第六电容器另一端、所述第八二极管阳极，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电容器一端、所述第九二极管阳极、第六开关管阳极，第七电容器另一端连接所述第十二极管阴极、所述第十一二极管阳极，第十二极管阳极连接所述第九电容器一端、所述第三相绕组第二支绕组一端，第三相绕组第二支绕组另一端连接第九二极管阴极、第八电容器另一端，第十一二极管阴极连接第九电容器另一端、所述第十二二极管阳极，第十二二极管阴极连接第四二极管阴极、第八二极管阴极、第十电容器正极、所述第十三电容器一端、所述第十二开关管阳极，第十一电容器另一端连接所述第十二电容器一端、所述第八开关管阳极、所述第十开关管阳极、所述第十一开关管阴极，第八开关管阴极连接所述变压器一次侧绕组一端、第七开关管阳极、第一电感另一端，第十开关管阴极连接变压器一次侧绕组另一端、第九开关管阳极、第二电感另一端，第十一开关管阳极连接第十二开关管阴极、变压器二次侧绕组一端，第十二电容器另一端连接第十三电容器另一端、变压器二次侧绕组另一端；第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组构成第一相绕组，第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组构成第二相绕组，第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组构成第三相绕组；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、第九电容器完全相同；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、第十二开关管均为带有反并联二极管的电力MOSFET器件。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，第一开关管和第二开关管闭合，进入励磁阶段，励磁阶段结束时，断开第二开关管，进入发电阶段；第二相绕组、第三相绕组需投入工作时，他们的控制模式与第一相绕组控制模式完全相同，具体第三开关管、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，第四开关管、第六开关管对应第二开关管；运行中当检测到蓄电池电量低于下限值需要正向充电，或者蓄电池电量高于下限值并且第十电容器侧即输出侧需要更多电能而需控制蓄电池反向输出馈能时，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、第十二开关管进入PWM工作状态，具体控制模式如下：当为蓄电池正向充电时，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、第十二开关管具有相同的PWM占空比，并且频率相同；第七开关管和第八开关管互补开关，第九开关管和第十开关管互补开关，第十一开关管和第十二开关管互补开关，并且互补的开关管不存在同时闭合状态出现；第七开关管和第十开关管同时开关，第八开关管和第九开关管同时开关；第七开关管闭合角度滞后于第十一开关管闭合角度，滞后的角度区间小于各开关管闭合开通角度区间；当蓄电池反向输出馈能时，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、第十二开关管具有相同的PWM占空比，并且频率相同；第七开关管和第八开关管互补开关，第九开关管和第十开关管互补开关，第十一开关管和第十二开关管互补开关，并且互补的开关管不存在同时闭合状态出现；第七开关管和第十开本文档来自技高网...

【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、第十一开关管、第十二开关管、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、第九电容器、第十电容器、第十一电容器、第十二电容器、第十三电容器、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、第十二极管、第十一二极管、第十二二极管、变压器、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、所述第一电感一端、所述第二电感一端，蓄电池负极连接所述第二开关管阴极、所述第二电容器一端、所述第四开关管阴极、所述第五电容器一端、所述第六开关管阴极、所述第八电容器一端、所述第十电容器负极、所述第十一电容器一端、所述第七开关管阴极、所述第九开关管阴极，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电容器一端、所述第一二极管阳极、第二开关管阳极，第一电容器另一端连接所述第二二极管阴极、所述第三二极管阳极，第二二极管阳极连接所述第三电容器一端、所述第一相绕组第二支绕组一端，第一相绕组第二支绕组另一端连接第一二极管阴极、第二电容器另一端，第三二极管阴极连接第三电容器另一端、所述第四二极管阳极，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电容器一端、所述第五二极管阳极、第四开关管阳极，第四电容器另一端连接所述第六二极管阴极、所述第七二极管阳极，第六二极管阳极连接所述第六电容器一端、所述第二相绕组第二支绕组一端，第二相绕组第二支绕组另一端连接第五二极管阴极、第五电容器另一端，第七二极管阴极连接第六电容器另一端、所述第八二极管阳极，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电容器一端、所述第九二极管阳极、第六开关管阳极，第七电容器另一端连接所述第十二极管阴极、所述第十一二极管阳极，第十二极管阳极连接所述第九电容器一端、所述第三相绕组第二支绕组一端，第三相绕组第二支绕组另一端连接第九二极管阴极、第八电容器另一端，第十一二极管阴极连接第九电容器另一端、所述第十二二极管阳极，第十二二极管阴极连接第四二极管阴极、第八二极管阴极、第十电容器正极、所述第十三电容器一端、所述第十二开关管阳极，第十一电容器另一端连接所述第十二电容器一端、所述第八开关管阳极、所述第十开关管阳极、所述第十一开关管阴极，第八开关管阴极连接所述变压器一次侧绕组一端、第七开关管阳极、第一电感另一端，第十开关管阴极连接变压器一次侧绕组另一端、第九开关管阳极、第二电感另一端，第十一开关管阳极连接第十二开关管阴极、变压器二次侧绕组一端，第十二电容器另一端连接第十三电容器另一端、变压器二次侧绕组另一端；/n第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组构成第一相绕组，第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组构成第二相绕组，第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组构成第三相绕组；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、第九电容器完全相同；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、第十二开关管均为带有反并联二极管的电力MOSFET器件。/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、第十一开关管、第十二开关管、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、第九电容器、第十电容器、第十一电容器、第十二电容器、第十三电容器、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、第十二极管、第十一二极管、第十二二极管、变压器、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、所述第一电感一端、所述第二电感一端，蓄电池负极连接所述第二开关管阴极、所述第二电容器一端、所述第四开关管阴极、所述第五电容器一端、所述第六开关管阴极、所述第八电容器一端、所述第十电容器负极、所述第十一电容器一端、所述第七开关管阴极、所述第九开关管阴极，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电容器一端、所述第一二极管阳极、第二开关管阳极，第一电容器另一端连接所述第二二极管阴极、所述第三二极管阳极，第二二极管阳极连接所述第三电容器一端、所述第一相绕组第二支绕组一端，第一相绕组第二支绕组另一端连接第一二极管阴极、第二电容器另一端，第三二极管阴极连接第三电容器另一端、所述第四二极管阳极，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电容器一端、所述第五二极管阳极、第四开关管阳极，第四电容器另一端连接所述第六二极管阴极、所述第七二极管阳极，第六二极管阳极连接所述第六电容器一端、所述第二相绕组第二支绕组一端，第二相绕组第二支绕组另一端连接第五二极管阴极、第五电容器另一端，第七二极管阴极连接第六电容器另一端、所述第八二极管阳极，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电容器一端、所述第九二极管阳极、第六开关管阳极，第七电容器另一端连接所述第十二极管阴极、所述第十一二极管阳极，第十二极管阳极连接所述第九电容器一端、所述第三相绕组第二支绕组一端，第三相绕组第二支绕组另一端连接第九二极管阴极、第八电容器另一端，第十一二极管阴极连接第九电容器另一端、所述第十二二极管阳极，第十二二极管阴极连接第四二极管阴极、第八二极管阴极、第十电容器正极、所述第十三电容器一端、所述第十二开关管阳极，第十一电容器另一端连接所述第十二电容器一端、所述第八开关管阳极、所述第十开关管阳极、所述第十一开关管阴极，第八开关管阴极连接所述变压器一次侧绕组一端、第七开关管阳极、第一电感另一端，第十开...

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