[發(fā)明專利]一種小功率半自勵(lì)開關(guān)磁阻電機(jī)簡(jiǎn)易多功能變流器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810242704.8
• 申請(qǐng)日: 2018-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN108448968B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫冠群;郭倩;蔡慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P9/00
• 分類號(hào): H02P9/00;H02P9/30;H02P9/38;H02P101/15
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種小功率半自勵(lì)開關(guān)磁阻電機(jī)簡(jiǎn)易多功能變流器，由一個(gè)電容器、一個(gè)蓄電池、相應(yīng)相繞組數(shù)量的相繞組變流主電路組成，各相繞組變流主電路之間并聯(lián)，電容器和蓄電池串聯(lián)后也與各相繞組變流主電路并聯(lián)，通過開關(guān)管作用，在勵(lì)磁階段發(fā)電電壓即電容器端電能可參與勵(lì)磁，從而勵(lì)磁電壓靈活可控，變發(fā)電電壓采取同樣措施；除作為發(fā)電機(jī)靈活可控，作為電動(dòng)機(jī)時(shí)采用一樣的控制模式，所以整個(gè)發(fā)明不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且控制簡(jiǎn)便，并實(shí)現(xiàn)常規(guī)不對(duì)稱半橋型變流器無法實(shí)現(xiàn)的多種功能，適應(yīng)于各類小功率的開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)一體化變流系統(tǒng)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)磁阻電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種小功率的半自勵(lì)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)易但多功能的開關(guān)磁阻電機(jī)變流器及其控制方法。

背景技術(shù)

開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，制造成本低廉，轉(zhuǎn)子上無繞組、無永磁體，可靠性高，其中一相繞組不工作不影響其他相繞組的正常工作，容錯(cuò)性強(qiáng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

開關(guān)磁阻電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用時(shí)，相對(duì)雙饋異步或永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，又具有成本低廉可靠性高的優(yōu)點(diǎn)；作為各行各業(yè)電動(dòng)機(jī)或普通發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其優(yōu)良的本體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，也具備相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。

開關(guān)磁阻電機(jī)一般由多個(gè)相繞組置于定子上，根據(jù)定轉(zhuǎn)子之間凸極和凹槽的相對(duì)位置決定具體通電的相繞組，各相繞組分時(shí)工作；作為發(fā)電機(jī)工作時(shí)，每相繞組工作時(shí)一般分為勵(lì)磁和發(fā)電兩大階段，勵(lì)磁階段為電機(jī)相繞組吸收外來勵(lì)磁電源的電能儲(chǔ)存磁能，后續(xù)根據(jù)轉(zhuǎn)子相對(duì)定子位置結(jié)束勵(lì)磁階段進(jìn)入發(fā)電階段，相繞組中儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)化為電能輸出，必要時(shí)中間再引入續(xù)流階段，以便獲得滿足需求的繞組電流。

開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁、續(xù)流、發(fā)電都要圍繞連接其繞組的變流電路的運(yùn)行控制實(shí)現(xiàn)，沒有繞組變流電路，開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)自然沒有任何意義。

開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)有變流系統(tǒng)，在勵(lì)磁階段，勵(lì)磁電源大多實(shí)現(xiàn)了自勵(lì)模式，這樣無需他勵(lì)模式下頻繁更換蓄電池或充電的人工工作，尤其在風(fēng)電領(lǐng)域，不過很多新型自勵(lì)電源結(jié)構(gòu)和控制都較為復(fù)雜，還需要配備專門的控制器；傳統(tǒng)他勵(lì)模式雖然缺點(diǎn)明顯，譬如人工維護(hù)、充電或換電池工作量大，但如果能克服此缺點(diǎn)，或延長(zhǎng)人工參與的頻率，又能發(fā)揮他勵(lì)模式勵(lì)磁供電穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，從而對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的降低也有幫助，也不失為一種好模式。

當(dāng)前開關(guān)磁阻電機(jī)的變流主電路，最典型的為不對(duì)稱半橋結(jié)構(gòu)的，優(yōu)點(diǎn)非常明顯，在業(yè)界獲得廣泛應(yīng)用，但該結(jié)構(gòu)的變流主電路，無論作為發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，其可控性差，靈活性不足，如果要獲得靈活可控的勵(lì)磁電壓或強(qiáng)化電壓效果，以及變發(fā)電電壓等功能，業(yè)界往往在不對(duì)稱半橋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上通過外加電路，來提高其可控性、靈活性，但必然增加了結(jié)構(gòu)、體積、成本、損耗等；并且往往也伴隨著磁隔離環(huán)節(jié)的增加，極大的增加了變流系統(tǒng)的體積重量和成本損耗等。

目前出現(xiàn)的相當(dāng)多的新型變流主電路不能適應(yīng)同時(shí)有多于一相繞組同時(shí)工作的場(chǎng)合，而考慮到電機(jī)的綜合效率，實(shí)際上絕大多數(shù)的現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機(jī)的磁極重疊系數(shù)都是大于零的，也就是說，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信息標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)，必然存在多于一相繞組的同時(shí)工作工況，尤其是大于或等于四相繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)，多相繞組同時(shí)工作，如一相勵(lì)磁時(shí)另一相發(fā)電等，則變流器設(shè)計(jì)中必須考慮到此點(diǎn)，這非常有現(xiàn)實(shí)意義。

在開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的某些應(yīng)用領(lǐng)域，譬如汽車發(fā)電機(jī)、野外無電源地區(qū)的發(fā)電和電力驅(qū)動(dòng)等等場(chǎng)合，需要根據(jù)不同需求，在不同時(shí)段分別進(jìn)行發(fā)電和電動(dòng)運(yùn)行，那么，一套變流器同時(shí)適應(yīng)發(fā)電和電動(dòng)不同的工況，則勢(shì)必降低系統(tǒng)成本、減小體積重量，尤其再加之控制模式接近的話，由于控制器無需復(fù)雜化，勢(shì)必具有廣泛的前景。

開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)作為變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用時(shí)，風(fēng)電工況復(fù)雜，尤其并網(wǎng)或直流微網(wǎng)下運(yùn)行時(shí)，對(duì)變流系統(tǒng)的調(diào)控能力要求極高，保持輸出端發(fā)電電壓可控，因應(yīng)特殊工況下靈活可控的勵(lì)磁電壓等等，如果能基于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)易的調(diào)控來實(shí)現(xiàn)，則勢(shì)必除以上提到的優(yōu)勢(shì)外，也能提高變流系統(tǒng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容