[發明專利]一種開關磁阻發電機變流系統

有效

• 申請號: 201810242670.2
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108429498B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 孫冠群;宋春偉;郭倩
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02P9/30;H02P9/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種開關磁阻發電機變流系統，由12個二極管、7個開關管、2個電容器，以及三相繞組組成，沒有專門的勵磁電源電路，每相繞組的兩個分支在勵磁時并聯起到強化勵磁效果，勵磁的同時在滿足第一電容器電壓高于輸出端電壓的條件時可實現電能輸出，發電階段輸出電能的同時也反向可對提供勵磁電能的第一電容器充電；整個系統可擴展性、靈活性強，損耗低，電能質量高，做成各類中小功率單發電機組系統并適應需要直流電源的負載或者直流微電網的需要。

技術領域

本發明涉及開關磁阻電機領域，具體涉及一種無需勵磁電源、可自強化勵磁、勵磁階段和發電階段均可輸出電能的靈活可控、低損耗、高可靠性的開關磁阻發電機變流系統及其控制方法。

背景技術

開關磁阻電機結構簡單堅固，制造成本低廉，轉子上無繞組、無永磁體，可靠性高；作為發電機應用時，其中一相繞組不工作不影響其他相繞組的發電輸出工作，容錯性強，具有廣闊的應用前景。

近年來直流輸電日益受到電力部門的重視，局域的直流電網在部分地方已初具雛形，高壓、超高壓、特高壓直流輸電及并網也在發展中，也由此衍生了越來越多的負載設備直接采用直流電源供電，而開關磁阻發電機就可直接輸出直流電，當然，輸出的直流電能質量越高，意義越大。

開關磁阻發電機一般由3-5個相繞組置于定子上，根據定轉子之間凸極和凹槽的相對位置決定通電的相繞組，每相繞組工作時一般分為勵磁和發電兩大階段，必要時中間再引入續流階段(部分變流器及其控制方法配合下可以實現)，勵磁階段為電機相繞組吸收外來勵磁電源的電能儲存磁能，后續根據轉子相對定子位置結束勵磁階段進入發電階段，相繞組中儲存的磁能轉化為電能輸出，續流階段的引入為了滿足更大的發電階段起始電流需求。

開關磁阻發電機的勵磁、續流、發電都要圍繞連接其繞組的變流電路的運行控制實現，沒有繞組變流電路，開關磁阻發電機自然沒有任何意義；提到變流電路，自然少不了大量可控電力電子開關管的使用，而這些開關管應用中，開關損耗，尤其高頻開關工作的開關損耗是業界研究的一大問題，過高的開關損耗造成系統電能的損失，效率低下，并且加大了開關管的因損耗大而發熱嚴重的損壞可能性。

由于勵磁階段以吸收電能為主，希望能短時間更快速的建立勵磁電流，即強化勵磁，從而給發電階段留足更多時間及更大起始電流，提高電能輸出能力，基于此，業界目前常常需要設計專門的勵磁電源來強化勵磁，但這些強化勵磁方式，往往需要單獨增加帶有可控開關管的專門勵磁電源實現，降低了系統的可靠性，加大了控制的復雜度，并且當勵磁電源出現故障時，整臺開關磁阻發電機將停機不能運行，使得本身具備發電高容錯性能的開關磁阻發電機優勢無法發揮出來，如果在每相繞組的變流支路內部實現強化勵磁，則不存在此問題。

開關磁阻發電機的勵磁階段，歷來在業界幾乎統一認為屬于完全吸收電能的階段，當然，至目前為止，國內外已有的開關磁阻發電機變流系統，勵磁階段也均為單純吸收電能的階段，如此造成的一大后果是，有一段時間(勵磁階段)輸出端得不到電能，也就是說，輸出端的電壓、電流波動性較大。

發明內容

根據以上的背景技術，本發明就提出了一種不需要專門的勵磁電源、相繞組自強化勵磁2倍電壓、可選續流階段、一定條件下勵磁階段也能輸出電能的高質量、高可靠性、靈活可擴展及適應性強的開關磁阻發電機變流系統及其控制方法。

本發明的技術方案為：