一种开关磁阻风力发电机功率变换器系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及清洁能源发电领域，具体设及一种采用开关磁阻发电机作为风力发电 机的功率变换器系统主电路及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 风力发电是21世纪W来全球最重要的清洁能源发电模式，面对全球环境、气候变 化运些足W影响人类生存的大问题，W风力发电为代表的清洁能源的利用，具有重大意义。
[0003] 开关磁阻发电机用作风力发电，具备相当的优势，近几年已受到国内外的重视，它 结构简单，转子上除了凹凸槽，没有绕组，散热方便，也不需要永磁体，成本低，目前国内外 关于开关磁阻发电机做风力发电机系统的研究与应用开始增多。
[0004] 在作为风力发电W前，开关磁阻发电机就存在转矩脉动问题，用作风力发电后，转 矩脉动依然是影响其应用的关键因素之一，而绕组电流的脉动是引起转矩脉动的最重要的 罪魅祸首；此外，风力发电领域特别强调最大功率点跟踪（简称MPPT)，W获取尽量多的电 能，提高发电效率和效益，在最大功率跟踪中，关键问题是在额定风速W下的低速区的功率 输出最大化问题；解决或改进W上问题，开关磁阻风力发电机组的可控参数灵活、多样，是 很关键的，而励磁电压与发电电压解禪，并使得励磁电压和发电电压可各自独立调节，则可 大大提高系统的控制灵活性和多样性。
【发明内容】
阳0化]根据W上的【背景技术】，本发明提出了一种励磁电压、发电电压之间不但解禪，而且 均可各自独立调节，为增加功率输出能力、转矩脉动最小化等的实现而创造灵活可控条件 的功率变换器系统及其控制方案。
[0006] 本发明的技术方案为：
[0007] 一种开关磁阻风力发电机功率变换器系统，由功率变换主电路（1)、启励电源主电 路（2)、变励磁电压主电路（3)、变发电电压主电路（4)组成，其特征在于，开关磁阻风力发 电机的四相绕组连接所述的功率变换主电路（1)，所述的启励电源主电路（2)与功率变换 主电路（1)励磁输入端并联，所述的变励磁电压主电路（3)的输入端与功率变换主电路（1) 的输出端并联，变励磁电压主电路（3)的输出端与功率变换主电路（1)的励磁输入端并联， 所述的变发电电压主电路（4)与功率变换主电路（1)的输出端并联。
[0008] 所述的功率变换主电路（1)，由第一开关管（Vl)、第二开关管（V2)、第=开关管 (V3)、第四开关管（V4)、第五开关管（V5)、第六开关管（V6)、第一二极管值1)、第二二极管 值2)、第=二极管值3)、第四二极管值4)、第五二极管值5)、第六二极管值6)、第一电容器 (Cl)组成，其中，所述的第一电容器（Cl)为电解电容器，其上下端分别为正负极，并作为功 率变换主电路（1)的输出端；从上到下所述第一二极管值1)与所述第二开关管（V2)构成 一条串联支路，上正下负与第一电容器（Cl)同极性并联连接，其中第一二极管值1)本身的 负端与第一电容器（Cl)的正极连接，第一二极管值1)的正端连接第二开关管（V2)的正 端；从上到下所述第=二极管值3)与所述第=开关管（V3)构成一条串联支路，上正下负 与第一电容器（Cl)同极性并联连接，其中第=二极管值3)本身的负端与第一电容器（Cl) 的正极连接，第=二极管值3)的正端连接第=开关管（V3)的正端；从上到下所述第四二 极管值4)与所述第五开关管（V5)构成一条串联支路，上正下负与第一电容器（Cl)同极性 并联连接，其中第四二极管值4)本身的负端与第一电容器（Cl)的正极连接，第四二极管 值4)的正端连接第五开关管（V5)的正端；从上到下所述第六二极管值6)与所述第六开关 管（V6)构成一条串联支路，上正下负与第一电容器（Cl)同极性并联连接，其中第六二极管 值6)本身的负端与第一电容器（Cl)的正极连接，第六二极管值6)的正端连接第六开关管 (V6)的正端；从上到下所述第一开关管（Vl)与所述第二二极管值2)构成一条串联支路， 上正下负，下端即负极端，也是第二二极管值2)的正端与第一电容器（Cl)的负极连接，上 端即第一开关管（Vl)的正端是励磁输入端正极；从上到下所述第四开关管（V4)与所述第 五二极管值5)构成一条串联支路，上正下负，下端即负极端，也是第五二极管值5)的正端 与第一电容器（Cl)的负极连接，上端即第四开关管（V4)的正端是励磁输入端正极；开关 磁阻风力发电机的四相绕组，按照绕组在开关磁阻风力发电机内部相邻顺序分别为第一绕 组（A)、第二绕组度)、第=绕组（C)、第四绕组值)，其中，第一绕组（A)的两端，分别连接 第一二极管值1)与第二开关管（V2)构成的支路的中点，和第一开关管（Vl)与第二二极 管值2)构成的支路的中点；第二绕组度）的两端，分别连接第四二极管值4)与第五开关管 (V5)构成的支路的中点，和第四开关管（V4)与第五二极管值5)构成的支路的中点；第S 绕组（C)的两端，分别连接第=二极管值3)与第=开关管（V3)构成的支路的中点，和第一 开关管（Vl)与第二二极管值2)构成的支路的中点；第四绕组值）的两端，分别连接第六二 极管值6)与第六开关管（V6)构成的支路的中点，和第四开关管（V4)与第五二极管值5) 构成的支路的中点。
[0009] 所述的启励电源主电路似，由蓄电池佩和第屯二极管值7)组成，从下到上二者 构成一条串联支路，所述蓄电池狂）的负极与功率变换主电路（1)励磁输入端负极，同时也 是功率变换主电路（1)输出端负极连接，所述第屯二极管值7)的负端连接功率变换主电路 (1)励磁输入端的正极。
[0010] 所述的变励磁电压主电路（3)由第二电容器（C2)、第S电容器（C3)、第屯开关管 (V7)、第八二极管值8)、变压器（T)组成，其中，所述第二电容器（C2)两端即变励磁电压主 电路（3)输入端连接功率变换主电路（1)输出端两端，极性与第一电容器（Cl)相同，所述 第屯开关管（V7)与所述变压器（T)的输入绕组（a)串联后，两端分别与第二电容器（C2)的 两端连接，其中第屯开关管（V7)的负端与第二电容器（C2)的负极连接，变压器（T)的一次 绕组和二次绕组，即输入绕组（a)和输出绕组化）极性相反，输出绕组化）与所述第八二极 管值8)串联为一条支路，该支路与所述第=电容器（C3)两端并联连接，且第八二极管值8) 负端连接第=电容器（C3)正极，第=电容器（C3)的两端作为变励磁电压主电路（3)的输 出端与功率变换主电路（1)的励磁输入端分别同极并联连接。 W11] 所述的变发电电压主电路（4)，由电感化)、电阻（R)、第九二极管值9)、第八开关 管（V8)组成，其中，所述电感（L)和所述电阻（R)所述第九二极管值9)组成的串联支路并 联连接，并与所述第八开关管（V8)再串联连接，第九二极管值9)正端和电感（L) 一端连接 功率变换主电路（1)的励磁输入端也即功率