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专利号: 2018102426399
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:

1.一种开关磁阻发电机高压直流机组变流系统,其结构由单开关磁阻发电机机组变流电路和多机组电能汇聚网络组成,其技术特征是,所述多机组电能汇聚网络中各个所述单开关磁阻发电机机组变流电路的开关磁阻发电机和变流电路结构均相同。

2.根据权利要求1所述的一种开关磁阻发电机高压直流机组变流系统,其技术特征是,所述的单开关磁阻发电机机组变流电路由绕组变流电路、逆变电路、反馈电源组成,其中所述绕组变流电路输出两端连接所述逆变电路输入两端和所述反馈电源输入两端,绕组变流电路输入两端连接反馈电源输出两端,逆变电路输出两端即为单开关磁阻发电机机组变流电路输出两端;

所述绕组变流电路由第一电容器、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、第一绕组、第二绕组、第三绕组、第四绕组、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管组成,其技术特征是,所述第一电容器正极端作为绕组变流电路输入正极端并连接所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管的阳极,第一开关管阴极连接所述第一绕组一端,第二开关管阴极连接所述第二绕组一端,第三开关管阴极连接所述第三绕组一端,第四开关管阴极连接所述第四绕组一端,第一绕组另一端连接所述第五开关管阳极和所述第一二极管阳极,第二绕组另一端连接所述第六开关管阳极和所述第二二极管阳极,第三绕组另一端连接所述第七开关管阳极和所述第三二极管阳极,第四绕组另一端连接所述第八开关管阳极和所述第四二极管阳极,第一二极管阴极连接所述第二电容器正极并作为绕组变流电路输出正极端,第二二极管阴极连接第二电容器负极和所述第三电容器正极,第三二极管阴极连接第三电容器负极和所述第四电容器正极,第四二极管阴极连接第四电容器负极和所述第五电容器正极,第一电容器负极连接第五电容器负极、第五开关管阴极、第六开关管阴极、第七开关管阴极、第八开关管阴极并作为绕组变流电路输入和输出负极端;

所述逆变电路由第一变压器、第二变压器、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第六电容器、第七电容器组成,其技术特征是,所述第一变压器一次侧绕组一端与所述第二变压器一次侧绕组一端连接并作为逆变电路输入正极端,第一变压器一次侧绕组另一端连接所述第五二极管阴极、所述第九开关管阳极、所述第十一开关管阴极、所述第七二极管阳极,第二变压器一次侧绕组另一端连接所述第六二极管阴极、所述第十开关管阳极、所述第十二开关管阴极、所述第八二极管阳极,第八二极管阴极和第十二开关管阳极、所述第七电容器正极连接,第七电容器负极连接第六二极管阳极、第十开关管阴极、第五二极管阳极、第九开关管阴极、所述第六电容器负极并作为逆变电路输入负极端,第六电容器正极连接第十一开关管阳极和第七二极管阴极,第一变压器和第二变压器结构完全相同,他们的两个二次侧绕组串联连接,并且极性相反;

所述反馈电源由第八电容器、第九电容器、第三变压器、第九二极管、第十二极管、第十一二极管、第十三开关管、电感组成,其技术特征是,所述第八电容器正极、所述第九二极管阴极、所述第十三开关管阳极连接并作为反馈电源输入正极端,所述第三变压器一次侧有两套绕组,分别为一次侧第一绕组和一次侧第二绕组,并且二者极性相反,第十三开关管阴极连接第三变压器一次侧第一绕组一端,第九二极管阳极连接第三变压器一次侧第二绕组一端,第三变压器一次侧第一绕组另一端和一次绕组第二绕组另一端连接后并与第八电容器负极连接同时作为反馈电源输入负极端,第三变压器二次侧绕组一端连接所述第十二极管阳极,第十二极管阴极连接所述第十一二极管阴极和所述电感一端,电感另一端连接所述第九电容器正极并作为反馈电源输出正极端,第九电容器负极连接第十一二极管阳极和第三变压器二次绕组另一端同时作为反馈电源输出负极端。

3.根据权利要求1所述的一种开关磁阻发电机高压直流机组变流系统,其技术特征是,所述多机组电能汇聚网络,有两种结构模式,第一种为:由(X×Y)个相同的单开关磁阻发电机机组变流电路、[(X+1)×(Y+1)]个整流二极管,以及输出电容器组成,其技术特征是,X>

1,Y>1,所述(X+1)个整流二极管同极性串联连接构成一个整流支路,共计(Y+1)个整流支路,每个整流支路全部是上面阴极下面阳极,(Y+1)个这样的整流支路并联连接,(Y+1)个这样的整流支路最上端共阴极作为多机组电能汇聚网络输出正极端并与所述输出电容器正极连接,最下端共阳极作为多机组电能汇聚网络输出负极端并与输出电容器负极连接,并联的相邻的两个整流支路中间,即在每个整流支路任意两直接串联的二极管中间连接一个单开关磁阻发电机机组变流电路的输出一端,该单开关磁阻发电机机组变流电路另一端连接到相邻整流支路的相邻两直接串联的二极管中间,(Y+1)个整流支路并联电路中的第一个整流支路和最后一个整流支路中间无单开关磁阻发电机机组变流电路;

第二种结构模式为:由Z个分支网络、输出电容器组成,其技术特征是,所述Z个分支网络之间并联连接,并联接点正负极两端连接所述输出电容器正负极两端并输出,每个分支网络由三个整流支路和2X个单开关磁阻发电机机组变流电路组成,每个整流支路如第一种结构模式的整流支路一样,由(X+1)个整流二极管同极性串联连接组成,第一整流支路和第二整流支路之间,第二整流支路和第三整流支路中间,相邻不同整流支路的任意两整流二极管之间桥式跨接一个单开关磁阻发电机机组变流电路,X>1,Z>1。

4.根据权利要求1所述的一种开关磁阻发电机高压直流机组变流系统,其技术特征是,所述单开关磁阻发电机机组变流电路的调控方法,首先根据开关磁阻发电机运行原理,根据转子相对定子的位置传感器信息,当检测到第一绕组需通电工作时,第一开关管和第五开关管闭合导通进入励磁阶段,反馈电源提供励磁电能,根据转子位置信息励磁阶段结束时,关断第五开关管,第一开关管为第一绕组续流并经由第一二极管发电输出,此为发电阶段,发电阶段结束即第一绕组电流降至零时关断第一开关管;当检测到第二绕组需工作时,相应的闭合第二开关管和第六开关管励磁,断开第六开关管后发电,发电阶段结束关断第二开关管;第三绕组工作时闭合第三开关管和第七开关管励磁,断开第七开关管后发电,发电阶段结束关断第三开关管;第四绕组工作时闭合第四开关管和第八开关管励磁,断开第八开关管发电,发电阶段结束关断第四开关管;

反馈电源接收来自绕组变流电路输出端的发电电压作为输入,当第十三开关管闭合导通时,由于第三变压器一次侧第一绕组和二次侧绕组同极性,第三变压器二次侧绕组感应电动势产生电流经由第十二极管输出,当第十三开关管关断时,第三变压器二次侧绕组无电流,电感储能经由第十一二极管续流,此时第三变压器一次侧第二绕组接收来自第三变压器一次侧第一绕组的感应励磁电流经由第九二极管回流直至降低至零,根据系统控制需要,通过调节第十三开关管的开关占空比,在反馈电源输入电压不变时,可使得输出电压即给绕组变流电路各绕组励磁的电压得到改变;反馈电源中电感要足够大,以保证反馈电源工作中流经电感的电流连续的条件;

逆变电路的调控工作过程为:第九开关管和第十二开关管闭合导通,电流经第一变压器一次侧绕组正向流通,第二变压器一次侧绕组反激工作,第九开关管和第十二开关管同时关断后,第十开关管和第十一开关管闭合导通,电流经第二变压器一次侧绕组正向流通,第一变压器一次侧绕组反激工作,以上过程中第一变压器和第二变压器的两个串联的二次侧绕组感应的电流方向相反,交替输出;第九开关管和第十二开关管,与第十开关管和第十一开关管,他们具有相同的开关占空比和开关周期,通过同时调节占空比改变输出侧电压值,通过同时调节开关周期改变输出侧交流电频率。

5.根据权利要求1所述的一种开关磁阻发电机高压直流机组变流系统,其技术特征是,基于单开关磁阻发电机机组变流电路调控下的所述多机组电能汇聚网络调控方法,多机组电能汇聚网络内全部的单开关磁阻发电机机组变流电路中的逆变电路的开关管的开关周期都相同,即输出交流电频率相同;多机组电能汇聚网络发电中每一个串联发电的回路中,事先留有至少一个备用的单开关磁阻发电机机组变流电路不工作,待有该发电回路中其他某个单开关磁阻发电机机组变流电路停机不工作时,该备用单开关磁阻发电机机组变流电路投入工作,并且不考虑停机变流电路后调整满足相邻变流电路相位差180度的要求,当一个串联发电回路中停机的单开关磁阻发电机机组变流电路数量超过备用的单开关磁阻发电机机组变流电路数量时,需同时调整工作中的单开关磁阻发电机机组变流电路内逆变电路主开关占空比升压以满足多机组电能汇聚网络输出电压要求;

多机组电能汇聚网络第一种结构模式时,每个工作中的单开关磁阻发电机机组变流电路的输出与其左右及上下相邻的其他工作中的单开关磁阻发电机机组变流电路的输出电流相位差180度;第二种结构模式时,每个分支网络内部的每个工作中的单开关磁阻发电机机组变流电路的输出与其左右及上下相邻的其他工作中的单开关磁阻发电机机组变流电路的输出电流相位差180度,相邻的分支网络之间相位差180/Z度。

6.根据权利要求1所述的一种开关磁阻发电机高压直流机组变流系统,其技术特征是,所述单开关磁阻发电机机组变流电路,经交流滤波后,也可作为独立的交流电源供电给交流负载,以及作为交流电网中的一个供电点。