低脉动自励开关磁阻发电机交错变换器及其开关控制方法   0    0

低脉动自励开关磁阻发电机交错变换器及其开关控制方法，变换器由发电主电路、起励电源、交错变换主电路、励磁主电路等组成，发电主电路中的发电机绕组励磁时，起动期间由起励电源供电，起动后由可调励磁电压的来自于本身发出电能作为输入的励磁主电路供电励磁，交错变换主电路通过开关管的交错动作，实现对发电电流脉动率降低的功能，同时升高发电电压后输出，全系统结构简单、性能好，适用于各类开关磁阻发电机应用场合。

1.低脉动自励开关磁阻发电机交错变换器，由发电主电路、起励电源、发电电容器、交错变换主电路、母线电容器、励磁主电路组成，其特征是，所述发电主电路输入两端连接所述起励电源输出两端，发电主电路输出两端连接所述发电电容器两端并连接所述交错变换主电路输入两端，交错变换主电路输出两端连接所述母线电容器两端并连接所述励磁主电路输入两端，励磁主电路输出两端连接起励电源输入两端；
开关磁阻发电机为四相绕组；
发电主电路由两个发电支路并联连接组成，每个发电支路中连接两个不相邻的相绕组，具体由第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一相绕组、第二相绕组组成，其特征是，所述第一相绕组和所述第二相绕组在开关磁阻发电机定子上不相邻，相隔，所述第一开关管阳极作为发电主电路输入正极端，第一开关管阴极与所述第三二极管阴极、第一相绕组一端、第二相绕组一端连接，第一相绕组另一端与所述第二开关管阳极、所述第一二极管阳极连接，第一二极管阴极与所述第二二极管阴极连接并作为发电主电路输出正极端，第二相绕组另一端与第二二极管阳极、所述第三开关管阳极连接，第二开关管阴极、第三二极管阳极、第三开关管阴极短接并作为发电主电路输入和输出共同的负极端；
起励电源由蓄电池和起励二极管组成，其特征是，所述蓄电池正极连接所述起励二极管阳极，起励二极管阴极和蓄电池负极分别作为起励电源的输入正负极端，同时也是输出正负极端；
发电电容器正负极两端分别连接发电主电路输出正负极两端，同时也分别连接交错变换主电路输入正负极两端；
交错变换主电路由两个交错变换支路并联连接组成，每个交错变换支路由第一电感、第二电感、第三电感、第四开关管、第五开关管、三绕组变压器、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管组成，其特征是，所述第一电感一端作为交错变换主电路输入正极端，第一电感另一端连接所述第二电感一端、所述第三电感一端、所述三绕组变压器的第一绕组一端和第二绕组一端，该三绕组变压器的第一绕组一端和第二绕组一端极性相反，第二电感另一端与所述第四开关管阳极、三绕组变压器的第一绕组另一端连接，第三电感另一端与所述第五开关管阳极、三绕组变压器的第二绕组另一端连接，第四开关管阴极和第五开关管阴极短接并作为交错变换主电路输入负极端，三绕组变压器的第一绕组和第二绕组作为该三绕组变压器的一次侧，三绕组变压器的二次侧由其第三绕组组成，三绕组变压器的第三绕组一端连接所述第四二极管阳极和所述第五二极管阴极，三绕组变压器的第三绕组另一端连接所述第六二极管阳极和所述第七二极管阴极，第四二极管阴极和第六二极管阴极短接并作为交错变换主电路输出正极端连接母线电容器正极端以及励磁主电路输入正极端，第五二极管阳极和第七二极管阳极短接并作为交错变换主电路输出负极端连接母线电容器负极端以及励磁主电路输入负极端；
励磁主电路由第六开关管、第七开关管、第八二极管、第九二极管、第四电感、电容器组成，其特征是，所述第六开关管阳极作为励磁主电路输入正极端，第六开关管阴极连接所述第八二极管阴极和所述第四电感一端，第四电感另一端连接所述第七开关管阳极和所述第九二极管阳极，第九二极管阴极连接电容器正极并作为励磁主电路输出正极端，第八二极管阳极、第七开关管阴极、电容器负极短接并作为励磁主电路输入和输出负极端。

2.根据权利要求1所述的低脉动自励开关磁阻发电机交错变换器的开关控制方法，其特征是，
根据四相开关磁阻发电机的工作原理，每相绕组工作中分为励磁阶段和发电阶段两大阶段，当一相绕组处于励磁阶段时，其相邻一相绕组处于发电阶段，所以每个发电支路中连接的两相绕组不是相邻的，确保任何瞬时每个发电支路中只有一相绕组处于工作中；
开关磁阻发电机起动时，根据开关磁阻发电机转子位置信息，当一个发电支路的第一相绕组需通电励磁时，闭合第一开关管和第二开关管，如果是第二相绕组需励磁则闭合第一开关管和第三开关管，蓄电池经由起励二极管向需励磁的第一相绕组或第二相绕组供电励磁，此为励磁阶段；根据转子位置信息待该励磁阶段结束时，断开此前闭合的第一开关管和第二开关管，或者第一开关管和第三开关管，此前第一相绕组励磁的话，其储存的磁能经由第一二极管和第三二极管输出，第二相绕组励磁的话，其储存的磁能经由第二二极管和第三二极管输出，此为发电阶段，在此期间检测到位于另一个发电支路中的某相邻相绕组需进入励磁阶段时，其对应开关管控制方式相同，随后的发电阶段也相同。