[發明專利]一種小功率半自勵開關磁阻電機簡易多功能變流器

有效

• 申請號: 201810242704.8
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108448968B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 孫冠群;郭倩;蔡慧
• 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;H02P101/15
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種小功率半自勵開關磁阻電機多功能變流器，由電容器、蓄電池、第一相繞組主電路、第二相繞組主電路、第三相繞組主電路、第四相繞組主電路組成，其技術特征是，所述電容器與所述蓄電池串聯連接，并且電容器負極連接蓄電池正極，所述第一相繞組主電路、所述第二相繞組主電路、所述第三相繞組主電路、所述第四相繞組主電路之間并聯連接，并且它們的三個引出端子分別連接電容器正極、蓄電池正極即電容器負極、蓄電池負極；

第一相繞組主電路由第一開關管、第二開關管、第一二極管、第二二極管、第一相繞組組成，所述第一開關管陽極連接電容器正極、所述第二二極管陰極，第一開關管陰極連接所述第一二極管陰極、所述第一相繞組一端，第一二極管陽極連接蓄電池正極即電容器負極，第一相繞組另一端連接所述第二開關管陽極、第二二極管陽極，第二開關管陰極連接蓄電池負極；第二相繞組主電路由第三開關管、第四開關管、第三二極管、第四二極管、第二相繞組組成，第三相繞組主電路由第五開關管、第六開關管、第五二極管、第六二極管、第三相繞組組成，第四相繞組主電路由第七開關管、第八開關管、第七二極管、第八二極管、第四相繞組組成，第二相繞組主電路、第三相繞組主電路、第四相繞組主電路的各自內部結構與第一相繞組主電路內部結構相同，并且第二相繞組主電路、第三相繞組主電路、第四相繞組主電路中的所述第三開關管、所述第五開關管、所述第七開關管對應第一相繞組主電路中的第一開關管，以及所述第四開關管、所述第六開關管、所述第八開關管對應第二開關管，所述第三二極管、所述第五二極管、所述第七二極管對應第一二極管，所述第四二極管、所述第六二極管、所述第八二極管對應第二二極管，所述第二相繞組、所述第三相繞組、所述第四相繞組對應第一相繞組。

2.根據權利要求1所述的一種小功率半自勵開關磁阻電機多功能變流器的控制方法，其特征是：所述變流器中所有電力電子開關管的初始狀態均為斷開狀態；所有電力電子開關管的控制均由專門的控制器根據檢測信號輸出實現；

當開關磁阻電機作為發電機運行時：根據開關磁阻發電機運行原理，結合轉子位置信息，當檢測到第一相繞組需通電工作時，首先同時閉合導通第一開關管和第二開關管，由電容器和蓄電池共同為第一相繞組供電勵磁，在勵磁階段期間，根據開關磁阻發電機電流斬波控制算法的需要，對第一開關管進行斬波調控，其開關占空比最大為1，具體根據前一相繞組工作期間勵磁階段結束時的電流值決定，若前一相繞組工作時，根據轉子位置信息在到達勵磁階段必須結束時前一相繞組電流不能達到所需值時，則到本第一相繞組勵磁時的第一開關管占空比為1，即與第二開關管一樣在整個勵磁階段保持常通，反之當前一相繞組工作期間勵磁階段尚未結束時電流已達所需最大值，則到本第一相繞組勵磁時的第一開關管先閉合導通，繞組電流達最大值時關斷，后續低于下限值時再閉合導通，如此開關動作，直至第一相繞組勵磁階段結束再同時關斷第一開關管和第二開關管；若第一開關管占空比為1，勵磁階段結束時第一相繞組電流仍不能達到所需電流值時，勵磁階段結束時只關斷第二開關管，第一開關管保持閉合導通狀態，則第一相繞組經第二二極管和第一開關管的閉合回路在無壓狀態下第一相繞組電流能快速上升，直至在規定的最大角度位置點前達到所需值，或者在規定的最大角度位置點仍不能達到所需值，則都關斷第一開關管；然后進入發電階段，第一相繞組的儲能流經第二二極管、第一二極管，向電容器充電并輸出電能，直至在電容器兩端反向電壓作用下第一相繞組發電電流降至零，第一相繞組工作結束；

以上為對輸出電壓，即電容器兩端發電電壓不做調控要求下的第一相繞組工作調控方法，當發電系統需要降低發電電壓時，并且此前勵磁階段第一開關管占空比小于1時，第一開關管在勵磁階段的開關占空比增大；

根據轉子位置信息，需要第二相繞組、第三相繞組、第四相繞組投入工作時，它們所在各自主電路的工作控制模式與前述第一相繞組主電路相同，依據如前所述的各元器件對應關系；

當開關磁阻電機作為電動機運行時，根據開關磁阻電動機運行原理，結合轉子位置信息，當檢測到第一相繞組需通電工作時，首先第二開關管閉合導通，第一開關管按照PWM模式工作，其占空比最大為1，最小為零，具體根據對開關磁阻電動機的轉速檢測值和給定速度值之間的關系決定，當給定速度大于實際檢測速度值時，占空比增加，反之減小，從而實現開關磁阻電動機調速系統的控制；同理，當其他相繞組需通電工作時，根據對對應開關管的相同控制模式進行。