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专利号: 2017102731310
申请人: 中国计量大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-06-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.强励快退四相开关磁阻发电机变流器的控制方法,其中强励快退四相开关磁阻发电机变流器由变流主电路(1)、起励电源(2)、强励快退主电路(3)、充电主电路(4)、母线二极管(Dm)、母线电容器(Cm)组成,其特征是,所述变流主电路(1)输入和输出两端共同连接所述起励电源(2)输出两端,同时也连接所述强励快退主电路(3)输入和输出两端,起励电源(2)的输入两端连接所述充电主电路(4)的输出两端,充电主电路(4)输入两端连接强励快退主电路(3),所述母线二极管(Dm)串联于变流主电路(1)输出正极母线上,母线二极管(Dm)阳极连接变流主电路(1)输出正极端,母线二极管(Dm)阴极与变流主电路(1)输出负极端之间并联所述母线电容器(Cm);

开关磁阻发电机由四相绕组组成,变流主电路(1)由两套相同结构的变流支路并联连接组成,每套所述变流支路中连接有两相绕组,该两相绕组位于开关磁阻发电机定子相隔的磁极上;

变流支路由第一二极管(D1/D4)、第二二极管(D2/D5)、第三二极管(D3/D6)、第一开关管(V1/V4)、第二开关管(V2/V5)、第三开关管(V3/V6)、第一相绕组(M/N)、第二相绕组(P/Q)组成,其特征是,所述第一二极管(D1/D4)阴极、所述第一开关管(V1/V4)阳极、所述第三二极管(D3/D6)阴极短接并作为变流主电路(1)的输入输出正极端,第一二极管(D1/D4)阳极与所述第二开关管(V2/V5)阳极和所述第一相绕组(M/N)一端连接,第一相绕组(M/N)另一端与所述第二二极管(D2/D5)阴极、所述第二相绕组(P/Q)一端以及第一开关管(V1/V4)阴极连接,第二相绕组(P/Q)另一端与所述第三开关管(V3/V6)阳极和第三二极管(D3/D6)阳极连接,第二开关管(V2/V5)阴极、第二二极管(D2/D5)阳极、第三开关管(V3/V6)阴极短接并作为变流主电路(1)的输入输出负极端;

起励电源(2)由蓄电池(X)与起励二极管(D7)串联连接组成,其中所述蓄电池(X)正极连接所述起励二极管(D7)阳极,起励电源(2)的输入两端为蓄电池(X)正负极两端,起励二极管(D7)阴极作为起励电源(2)输出正极端,蓄电池(X)负极作为起励电源(2)输入输出负极端;

强励快退主电路(3)由第一电容器(C1)、第二电容器(C2)、第四开关管(V7)、第五开关管(V8)、第四二极管(D8)、第五二极管(D9)、第六二极管(D10)组成,其特征是,所述第一电容器(C1)、所述第四二极管(D8)、所述第二电容器(C2)串联连接,第一电容器(C1)负极连接第四二极管(D8)阳极,并连接所述第四开关管(V7)阴极和所述第六二极管(D10)阴极,第四二极管(D8)阴极连接第二电容器(C2)正极,并连接第四开关管(V7)阳极和所述第五开关管(V8)阳极,第五开关管(V8)阴极连接所述第五二极管(D9)阳极,第一电容器(C1)正极和第五二极管(D9)阴极短接并作为强励快退主电路(3)输入输出正极端,第二电容器(C2)负极和第六二极管(D10)阳极短接并作为强励快退主电路(3)输入输出负极端;第一电容器(C1)容量大于第二电容器(C2)容量;

充电主电路(4)由第三电容器(C3)、变压器(T)、第六开关管(V9)、第七二极管(D11)、第四电容器(C4)组成,其特征是,所述第三电容器(C3)正极连接所述变压器(T)一次绕组(a)一端并作为充电主电路(4)输入正极端连接第一电容器(C1)正极,变压器(T)一次绕组(a)另一端连接所述第六开关管(V9)阳极,第六开关管(V9)阴极与第三电容器(C3)负极连接并作为充电主电路(4)输入负极端连接第一电容器(C1)负极,变压器(T)二次绕组(b)与一次绕组(a)极性相反,变压器(T)二次绕组(b)一端连接所述第七二极管(D11)阳极,第七二极管(D11)阴极连接所述第四电容器(C4)正极并作为充电主电路(4)输出正极端,第四电容器(C4)负极连接变压器(T)二次绕组(b)另一端并作为充电主电路(4)输出负极端;

强励快退四相开关磁阻发电机变流器的控制方法,其特征是:

根据开关磁阻发电机工作原理,开关磁阻发电机起动时,由所述起励电源(2)的蓄电池(X)经由起励二极管(D7)提供励磁阶段所需电能,根据转子位置信息,当所述变流主电路(1)中某变流支路的第一相绕组(M/N)需工作励磁时,第一开关管(V1/V4)和第二开关管(V2/V5)闭合,进入励磁阶段,根据转子位置信息励磁阶段结束时,第一开关管(V1/V4)和第二开关管(V2/V5)关断,第一相绕组(M/N)的储能经由第一二极管(D1/D4)和第二二极管(D2/D5)输出,此为发电阶段,当第二相绕组(P/Q)需工作励磁时,第一开关管(V1/V4)和第三开关管(V3/V6)闭合进入励磁阶段,结束后第一开关管(V1/V4)和第三开关管(V3/V6)断开,第二相绕组(P/Q)的储能经由第三二极管(D3/D6)和第二二极管(D2/D5)输出进入发电阶段;在此起动期间,起励电源(2)同时经由第四二极管(D8)向所述强励快退主电路(3)的第一电容器(C1)和第二电容器(C2)充电,同时相绕组发电阶段输出的电能在经由母线二极管(Dm)向母线电容器(Cm)充电输出的同时也向第一电容器(C1)和第二电容器(C2)充电,待到第一电容器(C1)、第四二极管(D8)、第二电容器(C2)支路电压大于蓄电池(X)两端电压,起励电源(2)在起励二极管(D7)的作用下停止提供励磁电能,起动结束;

起动结束后的运行中,各个相绕组的励磁阶段和发电阶段的变流主电路(1)控制方式与起动阶段相同,当出现励磁阶段结束时检测得到的绕组电流不能满足要求,即不能达到设定的上限值时,如为第一相绕组(M/N),则仅关断第二开关管(V2/V5),形成第一相绕组(M/N)---第一二极管(D1/D4)---第一开关管(V1/V4)---第一相绕组(M/N)的无反压电流回路,如为第二相绕组(P/Q),则仅关断第三开关管(V3/V6),形成第二相绕组(P/Q)---第三二极管(D3/D6)---第一开关管(V1/V4)---第二相绕组(P/Q)的无反压电流回路,绕组电流上升到上限值后再关断第一开关管(V1/V4),或者限定的续流转子位置已到,关断第一开关管(V1/V4);进入发电阶段;

起动结束后运行中强励快退主电路(3)提供励磁阶段电能,分为三种工作模式:

模式一,第四开关管(V7)闭合、第五开关管(V8)断开,第一电容器(C1)和第二电容器(C2)共同提供励磁电压;

模式二,第四开关管(V7)断开、第五开关管(V8)闭合,由第二电容器(C2)经由第五开关管(V8)和第五二极管(D9)单独供电励磁;

模式三,第四开关管(V7)和第五开关管(V8)都断开,由第一电容器(C1)经由第六二极管(D10)单独供电励磁;

在相绕组的发电阶段结束时,强励快退主电路(3)提供快速减小相绕组电流的方案,即在发电阶段即将结束时,第四开关管(V7)闭合、第五开关管(V8)断开,相绕组承受的反压为第一电容器(C1)和第二电容器(C2)电压之和;

起励电源(2)中的蓄电池(X),当检测到低于容量下限时,通过对第六开关管(V9)的PWM开关控制,实现将第一电容器(C1)侧电能经由所述充电主电路(4)对蓄电池(X)充电,当第六开关管(V9)闭合时,因为变压器(T)两套绕组极性相反,第七二极管(D11)断态,变压器(T)一次绕组(a)电流增加,待第六开关管(V9)断开时,变压器(T)一次绕组(a)电流被切断,变压器(T)的磁能通过其二次绕组(b)经由第七二极管(D11)输出,向蓄电池(X)充电,通过调节第六开关管(V9)的PWM占空比,可调节充电主电路(4)的输出电压和电流。