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专利号: 2018115598302
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.多功能开关磁阻发电机高压直流系统,由变流主电路和变流辅电路组成,其技术特征是,所述变流主电路输出两端与所述变流辅电路输入两端连接,变流辅电路输出两端与变流主电路输入两端连接;

变流主电路由蓄电池组、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、耦合变压器、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、泄放器1、泄放器2、泄放器3、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、第三二极管组成,其技术特征是,所述蓄电池组两端作为变流主电路输入两端,其正极端连接所述第一电容器正极和所述耦合变压器一次侧绕组同名端,蓄电池组负极端连接第一电容器负极和所述第一开关管阴极,第一开关管阳极连接耦合变压器一次侧绕组异名端,耦合变压器二次侧第一绕组异名端连接所述第二开关管阳极和所述第三开关管阳极,第三开关管阴极连接所述泄放器1一端,第二开关管阴极连接所述第一相绕组一端和所述第一二极管阴极,第一相绕组另一端连接所述第二电容器正极、泄放器1另一端、耦合变压器二次侧第一绕组同名端,第一二极管阳极连接第二电容器负极,并作为变流主电路输出负极端即母线输出负极端;耦合变压器二次侧第二绕组异名端连接所述第四开关管阳极和所述第五开关管阳极,第五开关管阴极连接所述泄放器2一端,第四开关管阴极连接所述第二相绕组一端和所述第二二极管阴极,第二相绕组另一端连接所述第三电容器正极、泄放器2另一端、耦合变压器二次侧第二绕组同名端,第二二极管阳极连接第三电容器负极和第二电容器正极;耦合变压器二次侧第三绕组异名端连接所述第六开关管阳极和所述第七开关管阳极,第七开关管阴极连接所述泄放器3一端,第六开关管阴极连接所述第三相绕组一端和所述第三二极管阴极,第三相绕组另一端连接所述第四电容器正极、泄放器3另一端、耦合变压器二次侧第三绕组同名端,并作为变流主电路输出正极端即母线输出正极端,第三二极管阳极连接第四电容器负极和第三电容器正极;

变流辅电路由第五电容器、第六电容器、第八开关管、第九开关管、第四二极管、第五二极管、电感组成,其技术特征是,所述第五电容器正负极两端作为变流辅电路输入两端分别与变流主电路母线输出正负极两端连接,第五电容器正极也与所述第八开关管阳极和所述第四二极管阴极连接,第八开关管阴极和第四二极管阳极、所述第五二极管阴极、所述第九开关管阳极、所述电感一端连接,电感另一端与所述第六电容器正极连接并作为变流辅电路输出正极端与变流主电路输入正极端即蓄电池组正极连接,第六电容器负极与第九开关管阴极、第五二极管阳极、第五电容器负极连接,并作为变流辅电路输出负极端与变流主电路输入负极端即蓄电池组负极连接。

2.根据权利要求1所述的多功能开关磁阻发电机高压直流系统的控制方法:根据开关磁阻发电机工作原理,开关磁阻发电机的各相绕组根据转子位置信息分别独立通电工作,每相绕组分时进行励磁和发电两个阶段的工作;

在没有投入工作前,系统中所有开关管均为断开状态;根据开关磁阻发电机转子位置信息,当需要第一相绕组工作时,即定转子凸极中心线重合位置时,闭合第一开关管,后续断开第一开关管的一种条件是:检测到流经耦合变压器一次侧绕组电流达到所需值后断开第一开关管,断开第一开关管的同时闭合第二开关管,第一相绕组进入励磁阶段;根据转子位置信息及控制的需要,励磁阶段结束时关断第二开关管,自动进入发电阶段,以上励磁阶段结束时检测到耦合变压器二次侧第一绕组电流高于设定值即存在剩余电能时闭合第三开关管,经泄放器1泄放,泄放完毕后或者泄放未完毕但下一相绕组已进入工作状态并且第一开关管断开的同时断开第三开关管;断开第一开关管的另一种条件是:根据检测到的励磁阶段结束时耦合变压器二次侧第一绕组电流值,当根据要求需增加该电流值时,下一次轮到第一相绕组工作时采取如下两种措施或其一:将闭合第一开关管的时间提前,将关断第一开关管的时间延后;以上断开第一开关管的两种条件中,开关磁阻发电机低速时即低于基速以下设定的范围内时选择前者,中速时即基速左右的设定的范围内时选择后者的两种措施同时实施,高速即高于中速区最高速度时选择后者中的禁止延后关断第一开关管仅采取提前闭合第一开关管的措施;

根据转子位置信息当需要第二相绕组以及第三相绕组投入工作时,其对各开关管的控制时机与第一相绕组工作时相同,并且第四开关管以及第六开关管对应第二开关管,第五开关管以及第七开关管对应第三开关管,泄放器2以及泄放器3对应泄放器1;

工作中当检测到蓄电池组的电量低于设定的下限时,变流辅电路的第八开关管按PWM模式开关工作,具体占空比根据蓄电池组所需充电参量调节,充电期间第九开关管保持断开状态;

当变流主电路输出侧负载过大,即变流主电路输出电压下降并低于限定值,同时蓄电池组没有被充电也即第八开关管维持断开状态时,第九开关管进入PWM模式开关工作,蓄电池组的电能经变流辅电路反向馈能,第九开关管的开关占空比根据负载侧对输出电压的需要而调节,此模式下当检测到蓄电池组电量低于设定的下限时,整个系统发出警报并中断与负载的连接,全部开关管断开停止工作;

当检测到母线输出端电压过高并高于上限值,即负载端负载过小时,除蓄电池组需要充电则第八开关管工作外,其余开关管全部断开停止工作;

除变流主电路和变流辅电路外,还设有控制器,控制器根据检测得到的耦合变压器一次侧绕组电流、耦合变压器二次侧各绕组电流、变流主电路母线输出端电压和电流、蓄电池组电量、开关磁阻发电机转子位置信息,以及控制算法的需要,来输出控制九个开关管的开关工作。