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专利号: 2019103015410
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变流系统,由第一相绕组变流电路、第二相绕组变流电路、第三相绕组变流电路、双馈变流电路、蓄电池、隔离变换器组成,其技术特征是,所述第一相绕组变流电路输入正极端、所述第二相绕组变流电路输入正极端、所述第三相绕组变流电路输入正极端连接,并与所述隔离变换器输出正极端连接,第一相绕组变流电路输入负极端、第二相绕组变流电路输入负极端、第三相绕组变流电路输入负极端连接,并与隔离变换器输出负极端连接,第一相绕组变流电路输出正极端、第二相绕组变流电路输出正极端、第三相绕组变流电路输出正极端连接,并与所述双馈变流电路输入正极端连接,同时作为开关磁阻发电机电能输出正极端,第一相绕组变流电路输出负极端、第二相绕组变流电路输出负极端、第三相绕组变流电路输出负极端连接,并与双馈变流电路输入负极端连接,同时作为开关磁阻发电机电能输出负极端,双馈变流电路输出正极端连接所述蓄电池正极,以及隔离变换器输入正极端,双馈变流电路输出负极端连接蓄电池负极,以及隔离变换器输入负极端;

第一相绕组变流电路由第一二极管、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、第一相绕组一绕组、第一相绕组二绕组、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一电容器、第二电容器组成,所述第一二极管阳极作为第一相绕组变流电路输入正极端,第一二极管阴极连接所述第二二极管阳极、所述第一相绕组一绕组一端,第二二极管阴极连接所述第一开关管阴极、所述第一相绕组二绕组一端,第一开关管阳极连接第一相绕组一绕组另一端、所述第三二极管阳极,第三二极管阴极连接第一相绕组二绕组另一端、所述第四二极管阳极、所述第五二极管阳极、所述第二开关管阳极,第四二极管阴极连接所述第一电容器一端、所述第三开关管阳极,第一电容器另一端连接第二开关管阴极、所述第六二极管阳极、所述第七二极管阴极,第五二极管阴极连接所述第二电容器一端,并作为第一相绕组变流电路输出正极端,第三开关管阴极连接第六二极管阴极,并作为第一相绕组变流电路输入负极端,第七二极管阳极连接第二电容器另一端,并作为第一相绕组变流电路输出负极端;

第二相绕组变流电路由第八二极管、第九二极管、第十二极管、第十一二极管、第十二二极管、第十三二极管、第十四二极管、第二相绕组一绕组、第二相绕组二绕组、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第三电容器、第四电容器组成,所述第八二极管阳极作为第二相绕组变流电路输入正极端,第八二极管阴极连接所述第九二极管阳极、所述第二相绕组一绕组一端,第九二极管阴极连接所述第四开关管阴极、所述第二相绕组二绕组一端,第四开关管阳极连接第二相绕组一绕组另一端、所述第十二极管阳极,第十二极管阴极连接第二相绕组二绕组另一端、所述第十一二极管阳极、所述第十二二极管阳极、所述第五开关管阳极,第十一二极管阴极连接所述第三电容器一端、所述第六开关管阳极,第三电容器另一端连接第五开关管阴极、所述第十三二极管阳极、所述第十四二极管阴极,第十二二极管阴极连接所述第四电容器一端,并作为第二相绕组变流电路输出正极端,第六开关管阴极连接第十三二极管阴极,并作为第二相绕组变流电路输入负极端,第十四二极管阳极连接第四电容器另一端,并作为第二相绕组变流电路输出负极端;

第三相绕组变流电路由第十五二极管、第十六二极管、第十七二极管、第十八二极管、第十九二极管、第二十二极管、第二十一二极管、第三相绕组一绕组、第三相绕组二绕组、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第五电容器、第六电容器组成,所述第十五二极管阳极作为第三相绕组变流电路输入正极端,第十五二极管阴极连接所述第十六二极管阳极、所述第三相绕组一绕组一端,第十六二极管阴极连接所述第七开关管阴极、所述第三相绕组二绕组一端,第七开关管阳极连接第三相绕组一绕组另一端、所述第十七二极管阳极,第十七二极管阴极连接第三相绕组二绕组另一端、所述第十八二极管阳极、所述第十九二极管阳极、所述第八开关管阳极,第十八二极管阴极连接所述第五电容器一端、所述第九开关管阳极,第五电容器另一端连接第八开关管阴极、所述第二十二极管阳极、所述第二十一二极管阴极,第十九二极管阴极连接所述第六电容器一端,并作为第三相绕组变流电路输出正极端,第九开关管阴极连接第二十二极管阴极,并作为第三相绕组变流电路输入负极端,第二十一二极管阳极连接第六电容器另一端,并作为第三相绕组变流电路输出负极端;

双馈变流电路由第七电容器、第八电容器、第九电容器、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第二十二二极管、第二十三二极管、第二十四二极管、第二十五二极管、第一电感、第二电感组成,所述第七电容器一端连接所述第十开关管阳极、所述第二十二二极管阴极,并作为双馈变流电路输入正极端,第七电容器另一端连接所述第十一开关管阴极、所述第二十三二极管阳极、所述第九电容器一端、所述第二电感一端,并作为双馈变流电路输出负极端,第十开关管阴极连接第二十二二极管阳极、第二十三二极管阴极、第十一开关管阳极、所述第一电感一端,第一电感另一端连接第九电容器另一端、所述第八电容器一端、所述第十二开关管阳极、所述第二十四二极管阴极,并作为双馈变流电路输出正极端,第八电容器另一端连接所述第十三开关管阴极、所述第二十五二极管阳极,第十三开关管阳极连接第二十五二极管阴极、第二十四二极管阳极、第十二开关管阴极、第二电感另一端。

2.根据权利要求1所述的一种开关磁阻发电机变流系统的控制方法,其技术特征是,开关磁阻发电机的各相绕组所在的各相绕组变流电路根据开关磁阻发电机的转子位置信息投入工作,没有投入工作时各个开关管均处于断开状态;当检测到蓄电池电量低于下限,并且开关磁阻发电机电能输出两端即双馈变流电路输入两端电压高于下限值时,双馈变流电路正向工作向蓄电池充电,当检测到蓄电池电量高于下限,并且开关磁阻发电机电能输出两端即双馈变流电路输入两端电压低于下限值时,双馈变流电路反向工作将蓄电池电能馈入开关磁阻发电机电能输出两端;

根据转子位置信息,当第一相绕组一绕组和第一相绕组二绕组需投入工作时,第一相绕组变流电路投入工作,首先同时闭合第二开关管和第三开关管,进入向第一相绕组一绕组和第一相绕组二绕组励磁储能的励磁阶段,根据转子位置信息该励磁阶段结束时断开第二开关管和第三开关管,进入发电阶段,发电阶段期间第一开关管为PWM控制模式,其占空比最小为0,最大为1,开关磁阻发电机电能输出端电压值要求的越高,第一开关管的占空比越大;

根据转子位置信息,当第二相绕组一绕组和第二相绕组二绕组需投入工作时,第二相绕组变流电路投入工作,首先同时闭合第五开关管和第六开关管,进入向第二相绕组一绕组和第二相绕组二绕组励磁储能的励磁阶段,根据转子位置信息该励磁阶段结束时断开第五开关管和第六开关管,进入发电阶段,发电阶段期间第四开关管为PWM控制模式,其占空比最小为0,最大为1,开关磁阻发电机电能输出端电压值要求的越高,第四开关管的占空比越大;

根据转子位置信息,当第三相绕组一绕组和第三相绕组二绕组需投入工作时,第三相绕组变流电路投入工作,首先同时闭合第八开关管和第九开关管,进入向第三相绕组一绕组和第三相绕组二绕组励磁储能的励磁阶段,根据转子位置信息该励磁阶段结束时断开第八开关管和第九开关管,进入发电阶段,发电阶段期间第七开关管为PWM控制模式,其占空比最小为0,最大为1,开关磁阻发电机电能输出端电压值要求的越高,第七开关管的占空比越大;

隔离变换器接收蓄电池的电能,经磁隔离后输出给各相绕组变流电路作为励磁电源,双馈变流电路正向工作时向蓄电池充电,反向工作时将蓄电池的电能变换输出给开关磁阻发电机电能输出两端;

当双馈变流电路正向工作时,第十开关管和第十三开关管同时开关,并按照相同的占空比进行PWM模式工作,第十开关管和第十三开关管的占空比大小具体根据蓄电池对充电电压和电流的要求决定;

当双馈变流电路反向工作时,第十一开关管和第十二开关管同时开关,并按照相同的占空比进行PWM模式工作,第十一开关管和第十二开关管的占空比大小具体根据开关磁阻发电机电能输出两端侧对电压的要求决定。