[發(fā)明專利]一種開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)變流系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910301541.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN110011580B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫冠群
• 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
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一種開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)變流系統(tǒng)，由第一相繞組變流電路、第二相繞組變流電路、第三相繞組變流電路、雙饋?zhàn)兞麟娐贰⑿铍姵亍⒏綦x變換器組成，各相繞組變流電路結(jié)構(gòu)相同相互并聯(lián)連接，可擴(kuò)展性強(qiáng)，蓄電池經(jīng)隔離變換器充當(dāng)勵(lì)磁電源之一，各相繞組變流電路內(nèi)部具有專門電容器作為第二勵(lì)磁電源，加之勵(lì)磁時(shí)每相繞組又分為兩個(gè)繞組并聯(lián)，從而起到雙強(qiáng)化勵(lì)磁效果，雙饋交流電路采用同一套變流電路，除可正向向蓄電池靈活充電，還可以必要時(shí)反向向輸出端饋能，各相繞組變流電路的全部開關(guān)管為單脈波開關(guān)模式，開關(guān)損耗小，本發(fā)明適合于開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種可變發(fā)電電壓、強(qiáng)化勵(lì)磁、雙饋電能的低損耗可擴(kuò)展性強(qiáng)的開關(guān)磁阻發(fā)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，轉(zhuǎn)子上無繞組散熱壓力小，作為發(fā)電機(jī)使用具有廣泛應(yīng)用前景，而開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的變流器是其正常工作的重要保障，這點(diǎn)與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)不同，沒有變流器，開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)就無法工作，所以，開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)變流系統(tǒng)是其整個(gè)系統(tǒng)正常以及更好的工作的核心。

開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)工作期間主要分為勵(lì)磁和發(fā)電兩大階段，并分時(shí)進(jìn)行，勵(lì)磁階段吸收電能，發(fā)電階段釋放電能，主要由其變流器進(jìn)行變流控制，由于運(yùn)行中可發(fā)電及可勵(lì)磁的定轉(zhuǎn)子相對(duì)位置區(qū)域非常短暫，勵(lì)磁階段希望盡快完成，也就是希望盡快強(qiáng)化勵(lì)磁使得相繞組電流盡快建立起來，從而為后續(xù)發(fā)電階段爭(zhēng)取更多時(shí)間，提高整體的發(fā)電輸出能力。

勵(lì)磁階段相繞組電流和電壓容易控制，這在近幾年來從變流器結(jié)構(gòu)和不同控制方法上，均出現(xiàn)了一些實(shí)例，但發(fā)電階段的發(fā)電電壓很難控制，如果發(fā)電電壓能有效控制，則對(duì)開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的更好的控制，尤其MPPT控制，提高電能輸出能力，以及提高系統(tǒng)可靠性等方面，勢(shì)必有較大幫助。

在勵(lì)磁階段改變勵(lì)磁電壓和電流方面，目前業(yè)界從變流器結(jié)構(gòu)和控制方法上已經(jīng)在近幾年出現(xiàn)了一些，當(dāng)勵(lì)磁電源來自于蓄電池時(shí)，對(duì)于提高變流系統(tǒng)電流穩(wěn)定性是有好處的，但蓄電池電能容易耗盡，所以業(yè)界也出現(xiàn)了一些利用其開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)自身發(fā)出的電能反饋給蓄電池充電的實(shí)例，但是，當(dāng)出現(xiàn)發(fā)電輸出側(cè)的負(fù)載過大，或者典型的風(fēng)電工況并網(wǎng)時(shí)因負(fù)載過大電壓驟降以及低電壓穿越時(shí)，即使是滿電的蓄電池，也愛莫能助，無法反向給負(fù)載側(cè)供電，但即使能供電，由于勵(lì)磁所需電壓往往低于發(fā)電電壓，所以直接利用蓄電池反饋給負(fù)載側(cè)也很難起到作用，要么還要單獨(dú)再設(shè)計(jì)抬高電壓的升壓變流器，勢(shì)必增加了成本，也使得結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜化。

對(duì)于變流系統(tǒng)來說，開關(guān)管的開關(guān)損耗，尤其是高頻開關(guān)工作時(shí)，是整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)不能忽視的問題，使得系統(tǒng)的效率下降，發(fā)熱問題突出，可靠性低，業(yè)界常規(guī)的方法是采用軟開關(guān)技術(shù)，但勢(shì)必使得結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，控制也復(fù)雜化，所以開關(guān)管的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)單控制模式的低開關(guān)損耗是電力電子屆的發(fā)展方向。

常見的開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)定子繞組相數(shù)有兩相、三相、四相、五相等，所以其變流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制，如能適應(yīng)不同相數(shù)繞組的開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)，或者經(jīng)簡(jiǎn)易增刪擴(kuò)展適應(yīng)新的相數(shù)的開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)，則勢(shì)必有更好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)以上的背景技術(shù)，本發(fā)明就提出了一種雙強(qiáng)勵(lì)磁結(jié)構(gòu)及方式、簡(jiǎn)易變發(fā)電電壓結(jié)構(gòu)和控制、雙饋?zhàn)兞鳌⒌烷_關(guān)損耗的擴(kuò)展性強(qiáng)的開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)變流系統(tǒng)及其控制方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：