宽范围励磁发电及自动双充电的开关磁阻发电机变流系统技术方案

宽范围励磁发电及自动双充电的开关磁阻发电机变流系统，其结构由两个蓄电池、十个开关管、九个二极管、五个电容器、三相绕组、两个变压器组成，两个蓄电池和三个开关管组成可以高中低宽范围励磁输出电压可调的励磁电源，极大提升了系统适应性和发电能力；直接依靠简单的各相绕组的变流回路，以及在励磁电源加持下，解决了输出发电电压可以大范围调节输出的问题，尤其高压输出时，节省了后续升压环节；对于励磁电源中不共地的两个蓄电池，本发明专利技术仅仅采用一个开关管就实现了对两个不共地的蓄电池自动隔离充电，提高了系统可持续性、可靠性，简化了结构和控制；本发明专利技术适用于各类动力输入和各类输出负载的开关磁阻发电机系统中应用。

Variable current system of switched reluctance generator with wide range excitation power generation and automatic double charging

The converter system of switched reluctance generator with wide range excitation power generation and automatic double charging is composed of two batteries, ten switch tubes, nine diodes, five capacitors, three-phase winding and two transformers. Two batteries and three switch tubes form an excitation power supply with adjustable excitation output voltage in high, medium and low range, greatly improving the adaptability of the system and generating energy Force; it directly relies on the simple converter circuit of each phase winding, and under the excitation power supply, it solves the problem that the output generation voltage can be adjusted in a large range, especially when the high voltage is output, it saves the subsequent step-up link; for the two storage pools with different ground in the excitation power supply, the invention only uses a switch tube to realize the automatic isolation of two batteries with different ground The invention can improve the sustainability and reliability of the system, simplify the structure and control, and is suitable for the application in the switched reluctance generator system of various power input and various output loads.

【技术实现步骤摘要】
宽范围励磁发电及自动双充电的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，具体涉及一种宽范围励磁电压输入、宽范围发电电压输出、单输入双输出自动同时给两个励磁蓄电池充电的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法。
技术介绍
开关磁阻电机结构简单坚固、成本低、可靠性高，用作发电机具有广阔的应用前景。开关磁阻发电机工作中，各相绕组发出电能前，需要首先吸收电能进行自身绕组的储能励磁，励磁电能尤其励磁电压的大小极大的影响相绕组励磁电流及后续发电输出能力，所以，可以调节变化的励磁电压尤其能增大发电输出的适应面；另一方面，业界常常采用蓄电池组作为励磁电源，蓄电池的充电问题就出现了，尤其当蓄电池为多个并且不共地时，对充电系统就提出了挑战，如果过多、过于复杂的充电系统，则势必极大的增加了整个系统的结构和控制的复杂度，以及成本，并降低了可靠性。开关磁阻发电机直接发出直流电，适应了当前越来越多的直流负载系统的发展需要，节省了整流环节，但多数场合下还需要将发出的直流电再进行变换，尤其是升压变换；另外，很多用电负载在运行中，常常需要根据需要调节输入端的直流电压，以满足其运行性能需要，从而势必要增加变压装置，如果作为类似一个直流电源的开关磁阻发电机系统输出时能像可调直流电源一样可以根据需要大范围调节输出直流电压，则势必具有广阔的应用前景。
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可以大范围提供不同励磁电压、大范围可调输出发电电压，并且仅靠一个开关管实现对两个不共地的蓄电池自动隔离充电的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法，无需单独增加升压装置即可实现大范围调压输出，适用于各类动力输入和各类输出负载的开关磁阻发电机系统中应用。本专利技术的技术方案为：宽范围励磁发电及自动双充电的开关磁阻发电机变流系统，其特征是，包括：第一蓄电池、第二蓄电池、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、第一变压器、第二变压器，所述第一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、所述第九二极管阴极、所述第五电容器一端，第一蓄电池负极连接所述第二开关管阳极、所述第一二极管阳极、所述第五开关管阴极、所述第三二极管阳极、所述第七开关管阴极、所述第五二极管阳极、所述第九开关管阴极、所述第一电容器一端、第五电容器另一端、所述第二变压器二次侧绕组一端、第十开关管阴极，第一开关管阴极连接所述第二蓄电池正极、所述第四开关管阳极、所述第六开关管阳极、所述第八开关管阳极、所述第八二极管阴极、所述第四电容器一端，第三开关管阴极连接第二蓄电池负极、第二开关管阴极、第四电容器另一端、所述第一变压器二次侧绕组一端，第四开关管阴极连接第一二极管阴极、所述第一相绕组一端，第一相绕组另一端连接第五开关管阳极、所述第二二极管阳极，第六开关管阴极连接第三二极管阴极、所述第二相绕组一端，第二相绕组另一端连接第七开关管阳极、所述第四二极管阳极，第八开关管阴极连接第五二极管阴极、所述第三相绕组一端，第三相绕组另一端连接第九开关管阳极、所述第六二极管阳极，第六二极管阴极连接第二二极管阴极、第四二极管阴极、第一电容器另一端、所述第二电容器一端、第一变压器一次侧绕组一端，第一变压器一次侧绕组另一端连接所述第七二极管阳极、所述第三电容器一端，第七二极管阴极连接第二电容器另一端、第二变压器一次侧绕组一端，第二变压器一次侧绕组另一端连接第三电容器另一端、第十开关管阳极，第一变压器二次侧绕组另一端连接第八二极管阳极，第二变压器二次侧绕组另一端连接第九二极管阳极；第一蓄电池、第二蓄电池、第一开关管、第二开关管、第三开关管及其连接回路构成开关磁阻发电机的励磁电源，其中第二蓄电池正极即第一开关管阴极为励磁电源输出正极端，第二开关管阳极即第一蓄电池负极为励磁电源输出负极端；第一电容器两端为开关磁阻发电机发电输出端；第一蓄电池额定电压大于第二蓄电池额定电压；第一变压器变比小于第二变压器变比，第二变压器变比小于1。宽范围励磁发电及自动双充电的开关磁阻发电机变流系统的控制方法，其特征是，励磁电源根据所述变流系统的需要，可以选择采取如下三种不同励磁电压提供模式，分别为：模式一：闭合第二开关管，第一开关管和第三开关管为断开状态，此为低压励磁模式，仅由第二蓄电池供电励磁；模式二：闭合第一开关管，第二开关管和第三开关管为断开状态，此为中压励磁模式，仅由第一蓄电池供电励磁；模式三：闭合第三开关管，第一开关管和第二开关管为断开状态，此为高压强化励磁模式，第一蓄电池和第二蓄电池串联共同供电励磁；当励磁电源的第一蓄电池和第二蓄电池出现其中一个蓄电池电量低于下限值时，该蓄电池停止供电励磁，而由另一个蓄电池单独供电励磁；开关磁阻发电机运行中，根据开关磁阻发电机转子位置信息，当第一相绕组需投入工作时，闭合第四开关管和第五开关管，进入励磁阶段，励磁电源向第一相绕组供电励磁；根据转子位置信息励磁阶段结束时，断开第五开关管，进入发电阶段，当第四开关管也同时断开时，为降压发电输出模式，当第四开关管继续保持闭合状态时，为升压发电输出模式，另外，第四开关管也可以采取PWM模式，具体采取的模式以及第四开关管PWM模式时的占空比大小根据发电输出端对发电电压的要求确定；根据转子位置信息发电阶段结束时，断开第五开关管，第四开关管也同时为断开状态，待相绕组电流降至零，发电阶段即第一相绕组工作结束；根据转子位置信息当第二相绕组和第三相绕组需投入工作时，工作控制模式与第一相绕组相同，具体对应关系为：第六开关管和第八开关管对应第四开关管，第七开关管和第九开关管对应第五开关管；当检测到第一蓄电池和第二蓄电池电量均低于下限值时，第一电容器侧的电能反馈同时向第一蓄电池和第二蓄电池充电，第十开关管采取PWM模式，其占空比大小根据第一蓄电池和第二蓄电池对充电要求而定，但小于0.5；待检测到第一蓄电池和第二蓄电池中至少一个蓄电池电量达上限值时，第十开关管断开，充电结束。本专利技术的技术效果主要有：(1)本专利技术的励磁电源由两个蓄电池和三个开关管组成，可以实现高、中、低三种宽范围励磁电压的输出，极大的适应了开关磁阻发电机众多应用场合发电控制的需要，提升了灵活性，拓展了其适应面。(2)本专利技术的相绕组变流电路结构简单，但确可以实现宽范围的发电电压输出，在某相绕组工作中，通过两个开关管的控制，可以实现升压输出或者降压输出，考虑到励磁电源的宽电压可调范围，则发电输出电压范围更宽，再考虑到各相绕组所在的第四开关管(或第六开关管、第八开关管)的PWM模式的配合，更能实现连续的电压输出调节，灵活性、适应性极强。(3)在励磁电源需要充电时，仅仅需要一个开关管(第十开关管)的PWM工作，即可完成自动同时对两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.宽范围励磁发电及自动双充电的开关磁阻发电机变流系统，其特征是，包括：第一蓄电池、第二蓄电池、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、第一变压器、第二变压器，所述第一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、所述第九二极管阴极、所述第五电容器一端，第一蓄电池负极连接所述第二开关管阳极、所述第一二极管阳极、所述第五开关管阴极、所述第三二极管阳极、所述第七开关管阴极、所述第五二极管阳极、所述第九开关管阴极、所述第一电容器一端、第五电容器另一端、所述第二变压器二次侧绕组一端、第十开关管阴极，第一开关管阴极连接所述第二蓄电池正极、所述第四开关管阳极、所述第六开关管阳极、所述第八开关管阳极、所述第八二极管阴极、所述第四电容器一端，第三开关管阴极连接第二蓄电池负极、第二开关管阴极、第四电容器另一端、所述第一变压器二次侧绕组一端，第四开关管阴极连接第一二极管阴极、所述第一相绕组一端，第一相绕组另一端连接第五开关管阳极、所述第二二极管阳极，第六开关管阴极连接第三二极管阴极、所述第二相绕组一端，第二相绕组另一端连接第七开关管阳极、所述第四二极管阳极，第八开关管阴极连接第五二极管阴极、所述第三相绕组一端，第三相绕组另一端连接第九开关管阳极、所述第六二极管阳极，第六二极管阴极连接第二二极管阴极、第四二极管阴极、第一电容器另一端、所述第二电容器一端、第一变压器一次侧绕组一端，第一变压器一次侧绕组另一端连接所述第七二极管阳极、所述第三电容器一端，第七二极管阴极连接第二电容器另一端、第二变压器一次侧绕组一端，第二变压器一次侧绕组另一端连接第三电容器另一端、第十开关管阳极，第一变压器二次侧绕组另一端连接第八二极管阳极，第二变压器二次侧绕组另一端连接第九二极管阳极；/n第一蓄电池、第二蓄电池、第一开关管、第二开关管、第三开关管及其连接回路构成开关磁阻发电机的励磁电源，其中第二蓄电池正极即第一开关管阴极为励磁电源输出正极端，第二开关管阳极即第一蓄电池负极为励磁电源输出负极端；第一电容器两端为开关磁阻发电机发电输出端；第一蓄电池额定电压大于第二蓄电池额定电压；第一变压器变比小于第二变压器变比，第二变压器变比小于1。/n...

【技术特征摘要】
1.宽范围励磁发电及自动双充电的开关磁阻发电机变流系统，其特征是，包括：第一蓄电池、第二蓄电池、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、第一变压器、第二变压器，所述第一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、所述第九二极管阴极、所述第五电容器一端，第一蓄电池负极连接所述第二开关管阳极、所述第一二极管阳极、所述第五开关管阴极、所述第三二极管阳极、所述第七开关管阴极、所述第五二极管阳极、所述第九开关管阴极、所述第一电容器一端、第五电容器另一端、所述第二变压器二次侧绕组一端、第十开关管阴极，第一开关管阴极连接所述第二蓄电池正极、所述第四开关管阳极、所述第六开关管阳极、所述第八开关管阳极、所述第八二极管阴极、所述第四电容器一端，第三开关管阴极连接第二蓄电池负极、第二开关管阴极、第四电容器另一端、所述第一变压器二次侧绕组一端，第四开关管阴极连接第一二极管阴极、所述第一相绕组一端，第一相绕组另一端连接第五开关管阳极、所述第二二极管阳极，第六开关管阴极连接第三二极管阴极、所述第二相绕组一端，第二相绕组另一端连接第七开关管阳极、所述第四二极管阳极，第八开关管阴极连接第五二极管阴极、所述第三相绕组一端，第三相绕组另一端连接第九开关管阳极、所述第六二极管阳极，第六二极管阴极连接第二二极管阴极、第四二极管阴极、第一电容器另一端、所述第二电容器一端、第一变压器一次侧绕组一端，第一变压器一次侧绕组另一端连接所述第七二极管阳极、所述第三电容器一端，第七二极管阴极连接第二电容器另一端、第二变压器一次侧绕组一端，第二变压器一次侧绕组另一端连接第三电容器另一端、第十开关管阳极，第一变压器二次侧绕组另一端连接第八二极管阳极，第二变压器二次侧绕组另一端连接第九二极管阳极；
第一蓄电池、第二蓄电池、第一开关管、第二开关管、第三开关管及其连接回路构成开关磁阻发电机的励磁电源，其中第二蓄电池正极即第一开关管阴极为励磁电源输出正极端，...

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