本发明涉及电机系统领域，具体涉及一种发电与电动双用的开关磁阻电机功率变换器系统及其控制方法。
背景技术：
开关磁阻电机结构简单坚固，制造成本低廉，宽转速范围内高性能，转子上无绕组、无永磁体，可靠性高，具有广阔的应用前景。
开关磁阻电机一般有2-5相绕组置于定子上，根据定转子之间凸极的相对位置决定具体通电的相绕组；当作为发电机运行时略为复杂，每相绕组工作时一般要分为励磁和发电两大阶段，励磁阶段为电机相绕组吸收外来励磁电源的电能储存磁能，后续根据转子相对定子位置结束励磁阶段进入发电阶段，相绕组中储存的磁能转化为电能输出。
开关磁阻电机的功率变换器直接控制各相绕组通断，是进行不同相绕组供电变流及输出电能的装置，其功率变换器主电路又是直接与相绕组相连的；业界广泛采用的功率变换器主电路为不对称半桥结构，该结构各相绕组支路互相独立，各自都有一个回路，对开关管的用量大。
在开关磁阻发电机励磁控制中，励磁阶段的强化是近年来的热门研究话题，最典型诸如采用彭方正教授提出的z源网络变换器加到励磁电源后功率变换器主电路励磁端口前，业界也有其他强化方式，诸如此类大多靠单独增加外在电路强化增加励磁电压，从而使得励磁阶段的励磁电流上升快一些、时间短一些，进而发电阶段开始前有一个更大的相电流，以及相对更宽的发电阶段区间，使得发电阶段输出电能减去励磁阶段消耗的电能的差更大，即输出功率更大，但外加强化励磁电路势必使得结构复杂，也增加了控制的复杂度，降低了可靠性。
关于开关磁阻发电机起动的解决方案，业界往往在功率变换器主电路前增加一蓄电池串联二极管支路的结构解决，如果遭遇需要频繁起动的工况，那么对蓄电池的维护工作量将会加大，需要不时检测蓄电池的电量并更换蓄电池或人工给予充电，加大了运行维护成本。
目前在一些领域，包括已经在应用开关磁阻电机的领域，会根据需要要求适应电动/发电双工况运行，即根据指令可以作为发电机运行，也可以根据需要转至电动机工况运行，如果在电动机和发电机运行时采用不同的功率变换器并根据需要进行切换，势必极大的增加了结构的复杂度，所以同一套功率变换器可以双向电能流动并保证电动/发电运行，将非常有前途。
作为开关磁阻发电机，比如作为微电网网络中的一个发电供给装置，或者为高压负载装置供电，由于开关磁阻发电机经传统功率变换器系统直接输出的发电电压往往过低不能满足输出侧的电压要求，所以功率变换器系统中如果兼顾考虑升压功能，势必简化了结构。
一机多用，一路多能，固然是业界的期待，在开关磁阻电机作为反向的电动机工况运行时，如果不需要专门电路配合，而继续依靠原功率变换器电路及其控制实现灵活的调速控制，则势必很有前途。
开关磁阻电机的转矩脉动问题历来是业界的痛点，尤其对电流脉动的抑制控制是一个重要方向。
技术实现要素：
根据以上的背景技术，本发明就提出了一种简易型主电路及自强化励磁，起励蓄电池自动充电，双向高频隔离式dc/ac/dc及正向自电压高增益、反向电动交错运行降脉动等的开关磁阻电机功率变换器系统及其控制方法。
本发明的技术方案为：
自强励双向高压增益交错开关磁阻电机功率变换器系统，由主电路、起励电源、双向dc-ac-dc组成，其技术特征是，所述主电路、所述起励电源、所述双向dc-ac-dc相互连接；
主电路由第一支主电路和第二支主电路组成，其技术特征是，所述第一支主电路和所述第二支主电路并联连接；
第一支主电路由第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组、第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组组成，其技术特征是，所述第一二极管阴极、所述第一开关管阳极、所述第三二极管阴极短接并作为第一支主电路即主电路正极端，所述第二开关管阴极、所述第二二极管阳极、所述第三开关管阴极短接并作为第一支主电路即主电路负极端，第一二极管阳极与第二开关管阳极以及所述第一相绕组第一支绕组一端和所述第一相绕组第二支绕组一端连接，第一相绕组第一支绕组另一端连接所述第四二极管阴极，第一相绕组第二支绕组另一端连接所述第五二极管阴极，第四二极管阳极和第五二极管阳极连接并与第一开关管阴极、第二二极管阴极、所述第六二极管阳极、所述第七二极管阳极连接，第六二极管阴极连接所述第二相绕组第一支绕组一端，第七二极管阴极连接所述第二相绕组第二支绕组一端，第二相绕组第一支绕组另一端、第二相绕组第二支绕组另一端、第三开关管阳极、第三二极管阳极连接；
第二支主电路由第八二极管、第九二极管、第十二极管、第十一二极管、第十二二极管、第十三二极管、第十四二极管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组、第四相绕组第一支绕组、第四相绕组第二支绕组组成，其技术特征是，所述第八二极管阴极、所述第四开关管阳极、所述第十二极管阴极短接并作为第二支主电路即主电路正极端，所述第五开关管阴极、所述第九二极管阳极、所述第六开关管阴极短接并作为第二支主电路即主电路负极端，第八二极管阳极与第五开关管阳极以及所述第三相绕组第一支绕组一端和所述第三相绕组第二支绕组一端连接，第三相绕组第一支绕组另一端连接所述第十一二极管阴极，第三相绕组第二支绕组另一端连接所述第十二二极管阴极，第十一二极管阳极和第十二二极管阳极连接并与第四开关管阴极、第九二极管阴极、所述第十三二极管阳极、所述第十四二极管阳极连接，第十三二极管阴极连接所述第四相绕组第一支绕组一端，第十四二极管阴极连接所述第四相绕组第二支绕组一端，第四相绕组第一支绕组另一端、第四相绕组第二支绕组另一端、第六开关管阳极、第十二极管阳极连接；
起励电源由蓄电池、第十五二极管、第七开关管组成，其技术特征是，所述蓄电池正极与所述第十五二极管阳极、所述第七开关管阴极连接，第十五二极管阴极与第七开关管阳极连接并作为励磁电源正极端即主电路正极端，蓄电池负极作为励磁电源负极端即主电路负极端；
双向dc-ac-dc由第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第十四开关管、第十五开关管、第十六开关管、第十七开关管、第十八开关管、第十九开关管、第二十开关管、第二十一开关管、第二十二开关管、第二十三开关管、第二十四开关管、第二十五开关管、第二十六开关管、第二十七开关管、第二十八开关管、第二十九开关管、第三十开关管、第三十一开关管、第三十二开关管、第三十三开关管、第三十四开关管、第三十五开关管、第十六二极管、第十七二极管、第十八二极管、第十九二极管、第二十二极管、第二十一二极管、第二十二二极管、第二十三二极管、第二十四二极管、第二十五二极管、第二十六二极管、第二十七二极管、第一变压器、第二变压器、第三变压器、第一继电器、第二继电器组成，其技术特征是，所述第一电容器正极连接所述第八开关管阳极、所述第九开关管阴极、所述第十开关管阳极、所述第十一开关管阴极、所述第十六开关管阳极、所述第十七开关管阴极、所述第十八开关管阳极、所述第十九开关管阴极、所述第二十四开关管阳极、所述第二十五开关管阴极、所述第二十六开关管阳极、所述第二十七开关管阴极并连接主电路正极端，第一电容器负极连接所述第十二开关管阴极、所述第十三开关管阳极、所述第十四开关管阴极、所述第十五开关管阳极、所述第二十开关管阴极、所述第二十一开关管阳极、所述第二十二开关管阴极、所述第二十三开关管阳极、所述第二十八开关管阴极、所述第二十九开关管阳极、所述第三十开关管阴极、所述第三十一开关管阳极并连接主电路负极端，第八开关管阴极、第九开关管阳极、第十二开关管阳极、第十三开关管阴极连接并与所述第一变压器一次侧绕组一端连接，第十开关管阴极、第十一开关管阳极、第十四开关管阳极、第十五开关管阴极连接并与第一变压器一次侧绕组另一端连接，第十六开关管阴极、第十七开关管阳极、第二十开关管阳极、第二十一开关管阴极连接并与所述第二变压器一次侧绕组一端连接，第十八开关管阴极、第十九开关管阳极、第二十二开关管阳极、第二十三开关管阴极连接并与第二变压器一次侧绕组另一端连接，第二十四开关管阴极、第二十五开关管阳极、第二十八开关管阳极、第二十九开关管阴极连接并与所述第三变压器一次侧绕组一端连接，第二十六开关管阴极、第二十七开关管阳极、第三十开关管阳极、第三十一开关管阴极连接并与第三变压器一次侧绕组另一端连接，第一变压器二次侧绕组一端与所述第十七二极管阳极、所述第十九二极管阴极、所述第三十二开关管阴极、所述第三十三开关管阳极连接，第一变压器二次侧绕组另一端与所述第十六二极管阳极、所述第十八二极管阴极、所述第一继电器第二端子连接，第十六二极管阴极、第十七二极管阴极、第三十二开关管阳极、所述第二电容器正极连接并作为发电状态时输出正极端以及电动状态时输入直流电源正极端，第十八二极管阳极、第十九二极管阳极、第一继电器第一端子连接，第一继电器主端子与第二电容器负极、所述第三电容器正极、所述第三十四开关管阳极、所述第二十二极管阴极、所述第二十一二极管阴极连接，第二变压器二次侧绕组一端与第二十一二极管阳极、所述第二十三二极管阴极、第三十四开关管阴极、所述第三十五开关管阳极连接，第二变压器二次侧绕组另一端与所述第二十二二极管阴极、第二十二极管阳极、所述第二继电器第二端子连接，第二十二二极管阳极、第二十三二极管阳极、第二继电器第一端子连接，第二继电器主端子与第三十三开关管阴极、第三电容器负极、所述第四电容器正极、所述第二十四二极管阴极、所述第二十五二极管阴极连接，第三变压器二次侧绕组一端与第二十五二极管阳极、所述第二十七二极管阴极连接，第三变压器二次侧绕组另一端与第二十四二极管阳极、所述第二十六二极管阴极连接，第二十六二极管阳极、第二十七二极管阳极、第三十五开关管阴极、第四电容器负极连接并作为发电状态时输出负极端以及电动状态时输入直流电源负极端。
自强励双向高压增益交错开关磁阻电机功率变换器系统的控制方法，其技术特征是，按照开关磁阻电机作为发电机和电动机状态分别控制运行；
开关磁阻电机在作为发电机运行时，首先，起动时依靠起励电源，第七开关管断开状态，根据转子位置信息，判断出应该通电的具体相绕组后，蓄电池经由第十五二极管向主电路内的相绕组供电励磁，此时与该相绕组构成励磁回路的两支开关管闭合导通，待根据转子位置信息需要结束励磁阶段时，断开原先闭合的两支开关管，进入续流发电阶段，直至续流发电的相绕组电流降至零时该相绕组的发电阶段结束；
当续流发电输出电能在第一电容器上聚集的电能足够多，即第一电容器两端电压大于蓄电池电压后，由于第十五二极管的作用，蓄电池停止供电励磁，后续各相绕组励磁阶段由第一电容器提供励磁即自励磁模式；
双向dc-ac-dc中，第八开关管、第十开关管、第十二开关管、第十四开关管组成的桥式全控逆变电路，与第十六开关管、第十八开关管、第二十开关管、第二十二开关管组成的桥式全控逆变电路，以及第二十四开关管、第二十六开关管、第二十八开关管、第三十开关管组成的桥式全控逆变电路，三者并联连接，逆变后分别经第一变压器、第二变压器、第三变压器隔离及高频变压输出后，分别经由第十六二极管、第十七二极管、第十八二极管、第十九二极管组成的桥式整流电路，第二十二极管、第二十一二极管、第二十二二极管、第二十三二极管组成的桥式整流电路，第二十四二极管、第二十五二极管、第二十六二极管、第二十七二极管组成的桥式整流电路，三者输出后串联连接，总输出电压为三者之和；此时第一继电器和第二继电器的各自主端子与其第一端子闭合，第二端子悬空，第三十二开关管、第三十三开关管、第三十四开关管、第三十五开关管均处于断开状态；
开关磁阻电机在作为电动机运行时，双向dc-ac-dc作为供电电源反向传递电能，第一继电器和第二继电器的各自主端子与其第二端子连接，第一端子悬空；第八开关管、第十开关管、第十二开关管、第十四开关管、第十六开关管、第十八开关管、第二十开关管、第二十二开关管，以及第二十四到到第三十一开关管均为断开状态。
第三十二开关管和第三十三开关管作为第一组，第三十四开关管和第三十五开关管作为第二组，各组中全部四个开关管的开关占空比均为0.5，第三十二开关管与第三十三开关管互补开关，即第三十二开关管闭合导通时第三十三开关管断开，第三十二开关管断开时第三十三开关管闭合导通，第三十四开关管与第三十五开关管互补开关，即第三十四开关管闭合导通时第三十五开关管断开，第三十四开关管断开时第三十五开关管闭合导通，同时，第一组和第二组的开关管工作时相位角相差90度，即交错90度调控，也就是各自一个周期的四分之一相位差；
经第一变压器反向供电，第九开关管、第十一开关管、第十三开关管、第十五开关管组成全控整流电路，经第二变压器反向供电，第十七开关管、第十九开关管、第二十一开关管、第二十三开关管组成全控整流电路，两个整流电路输出并联，根据开关磁阻电动机转子位置信息，向主电路中供电，通过调节两个整流电路可控开关管的pwm开关占空比调节输出直流电压，进而可达到调速的目的；
无论作为发电机还是电动机运行控制时，当检测到蓄电池储存的电能低于设定的报警下限时，闭合第七开关管，发电机运行时由与起励电源并联的主电路发电电能及双向dc-ac-dc侧电能向蓄电池共同充电，电动机运行时由第一电容器侧即反向供电电能向其充电；根据蓄电池充电所需电压和电流定额，第七开关管采取pwm工作模式以满足，同时蓄电池侧控制开关闭合接入并联电容和串联电感以便滤波。
本发明的技术效果主要有：
(1)本发明的主电路相对传统不对称半桥结构的主电路节省了开关管的用量，简化了结构，降低了成本；鉴于同一个支主电路中的两相绕组并非相邻相，所以也不会产生同时工作而产生变流混乱的可能。
(2)本发明主电路中每相绕组分为两个支绕组并联连接的方式，相对于传统串联连接模式，在发电机状态运行时，相当于相绕组励磁电压增加了2倍，从而更快的建立励磁电流以及更短的励磁阶段区间，这无需业界传统额外增加强化励磁电路即可实现强化励磁功能，结构得到简化；在电动机状态运行时，同样使得相电流更快速的建立，起动力矩更大。
(3)主电路中每相绕组的两个并联支路均串联有二极管，可防止两个支绕组之间的环流的产生。
(4)起励电源中第七开关管的设计，通过检测蓄电池电量以便闭合第七开关管实现自动充电，尤其在频繁启停发电运行工况时，极大的解放了人工参与维护工作量。
(5)双向dc-ac-dc在正向发电运行时，由于采用了三并联输入、三串连输出的结构，再结合三只变压器两侧绕组匝数比的配合，可以获得极大的电压增益，尤其在并网应用(譬如直流微电网系统)中，网侧电压往往远高于发电机绕组直接输出端电压。
(6)双向dc-ac-dc正向发电运行中，可控式逆变电路工作可采用高频化逆变输出，变压器体积重量大大减小，整流后电参量波动性更小，并且由于具备隔离功能，适应于较大功率等级的系统中。
(7)在作为反向电动机运行时，可通过调节第三十二开关管和第三十三开关管(另一组为第三十四开关管和第三十五开关管)的开关转换频率实现反向逆变频率的提高，经变压器后的可控整流电路工作中，可调节整流电路中的开关管占空比达到改变输出直流电压的目的，从而实现灵活调速运行。
(8)在作为反向电动机运行时，第二电容器侧和第三电容器侧分别相当于两个直流电源反向输入，此时要求第三十二开关管和第三十三开关管、第三十四开关管和第三十五开关管组成的两组半桥逆变电路必须交错相位差90度下工作，从而在各自经由不同变压器和整流电路后，他们的并联即合成后的电压波形此消彼长，相应的降低了输出即供电电压和电流的脉动率，进而起到降低转矩脉动的效果。
(9)鉴于开关磁阻电机本身就具备宽速度范围内高性能的特性，结合变速运行控制方法，本发明的功率变换器系统也非常适合于中小型变速开关磁阻风力发电系统中的应用；也可以作为抽水蓄能电站中，电网电能富裕时作为水泵电动机扬水，缺电时泄水作为水力发电机工作；还有譬如汽车、航空领域的发电/电动系统，野外无电源地区工程建设中的发电/电动系统等等。
附图说明
图1所示为本发明的自强励双向高压增益交错开关磁阻电机功率变换器系统结构图。
具体实施方式
本实施例的开关磁阻发电机为四相绕组，按分布于定子上的顺序分别为m/n/p/q四相绕组，每相绕组分为两个支绕组绕制在对称的不同的定子凸极上，并且经由二极管串联后再并联连接，功率变换器系统结构如附图1所示。
自强励双向高压增益交错开关磁阻电机功率变换器系统，由主电路1、起励电源2、双向dc-ac-dc3组成，主电路1、起励电源2、双向dc-ac-dc3相互连接；
主电路1由第一支主电路101和第二支主电路102组成，第一支主电路101和第二支主电路102并联连接；
第一支主电路101由第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7、第一开关管v1、第二开关管v2、第三开关管v3、第一相绕组第一支绕组m1、第一相绕组第二支绕组m2、第二相绕组第一支绕组p1、第二相绕组第二支绕组p2组成，第一二极管d1阴极、第一开关管v1阳极、第三二极管d3阴极短接并作为第一支主电路101即主电路1正极端，第二开关管v2阴极、第二二极管d2阳极、第三开关管v3阴极短接并作为第一支主电路101即主电路1负极端，第一二极管d1阳极与第二开关管v2阳极以及第一相绕组第一支绕组m1一端和第一相绕组第二支绕组m2一端连接，第一相绕组第一支绕组m1另一端连接第四二极管d4阴极，第一相绕组第二支绕组m2另一端连接第五二极管d5阴极，第四二极管d4阳极和第五二极管d5阳极连接并与第一开关管v1阴极、第二二极管d2阴极、第六二极管d6阳极、第七二极管d7阳极连接，第六二极管d6阴极连接第二相绕组第一支绕组p1一端，第七二极管d7阴极连接第二相绕组第二支绕组p2一端，第二相绕组第一支绕组p1另一端、第二相绕组第二支绕组p2另一端、第三开关管v3阳极、第三二极管d3阳极连接；
第二支主电路102由第八二极管d8、第九二极管d9、第十二极管d10、第十一二极管d11、第十二二极管d12、第十三二极管d13、第十四二极管d14、第四开关管v4、第五开关管v5、第六开关管v6、第三相绕组第一支绕组n1、第三相绕组第二支绕组n2、第四相绕组第一支绕组q1、第四相绕组第二支绕组q2组成，第八二极管d8阴极、第四开关管v4阳极、第十二极管d10阴极短接并作为第二支主电路102即主电路1正极端，第五开关管v5阴极、第九二极管d9阳极、第六开关管v6阴极短接并作为第二支主电路102即主电路1负极端，第八二极管d8阳极与第五开关管v5阳极以及第三相绕组第一支绕组n1一端和第三相绕组第二支绕组n2一端连接，第三相绕组第一支绕组n1另一端连接第十一二极管d11阴极，第三相绕组第二支绕组n2另一端连接第十二二极管d12阴极，第十一二极管d11阳极和第十二二极管d12阳极连接并与第四开关管v4阴极、第九二极管d9阴极、第十三二极管d13阳极、第十四二极管d14阳极连接，第十三二极管d13阴极连接第四相绕组第一支绕组q1一端，第十四二极管d14阴极连接第四相绕组第二支绕组q2一端，第四相绕组第一支绕组q1另一端、第四相绕组第二支绕组q2另一端、第六开关管v6阳极、第十二极管d10阳极连接；
起励电源2由蓄电池x、第十五二极管d15、第七开关管v7组成，蓄电池x正极与第十五二极管d15阳极、第七开关管v7阴极连接，第十五二极管d15阴极与第七开关管v7阳极连接并作为励磁电源2正极端即主电路1正极端，蓄电池x负极作为励磁电源2负极端即主电路1负极端；
双向dc-ac-dc3由第一电容器c1、第二电容器c2、第三电容器c3、第四电容器c4、第八开关管v8、第九开关管v9、第十开关管v10、第十一开关管v11、第十二开关管v12、第十三开关管v13、第十四开关管v14、第十五开关管v15、第十六开关管v16、第十七开关管v17、第十八开关管v18、第十九开关管v19、第二十开关管v20、第二十一开关管v21、第二十二开关管v22、第二十三开关管v23、第二十四开关管v24、第二十五开关管v25、第二十六开关管v26、第二十七开关管v27、第二十八开关管v28、第二十九开关管v29、第三十开关管v30、第三十一开关管v31、第三十二开关管v32、第三十三开关管v33、第三十四开关管v34、第三十五开关管v35、第十六二极管d16、第十七二极管d17、第十八二极管d18、第十九二极管d19、第二十二极管d20、第二十一二极管d21、第二十二二极管d22、第二十三二极管d23、第二十四二极管d24、第二十五二极管d25、第二十六二极管d26、第二十七二极管d27、第一变压器t1、第二变压器t2、第三变压器t3、第一继电器j1、第二继电器j2组成，第一电容器c1正极连接第八开关管v8阳极、第九开关管v9阴极、第十开关管v10阳极、第十一开关管v11阴极、第十六开关管v16阳极、第十七开关管v17阴极、第十八开关管v18阳极、第十九开关管v19阴极、第二十四开关管v24阳极、第二十五开关管v25阴极、第二十六开关管v26阳极、第二十七开关管v27阴极并连接主电路1正极端，第一电容器c1负极连接第十二开关管v12阴极、第十三开关管v13阳极、第十四开关管v14阴极、第十五开关管v15阳极、第二十开关管v20阴极、第二十一开关管v21阳极、第二十二开关管v22阴极、第二十三开关管v23阳极、第二十八开关管v28阴极、第二十九开关管v29阳极、第三十开关管v30阴极、第三十一开关管v31阳极并连接主电路1负极端，第八开关管v8阴极、第九开关管v9阳极、第十二开关管v12阳极、第十三开关管v13阴极连接并与第一变压器t1一次侧绕组一端连接，第十开关管v10阴极、第十一开关管v11阳极、第十四开关管v14阳极、第十五开关管v15阴极连接并与第一变压器t1一次侧绕组另一端连接，第十六开关管v16阴极、第十七开关管v17阳极、第二十开关管v20阳极、第二十一开关管v21阴极连接并与第二变压器t2一次侧绕组一端连接，第十八开关管v18阴极、第十九开关管v19阳极、第二十二开关管v22阳极、第二十三开关管v23阴极连接并与第二变压器t2一次侧绕组另一端连接，第二十四开关管v24阴极、第二十五开关管v25阳极、第二十八开关管v28阳极、第二十九开关管v29阴极连接并与第三变压器t3一次侧绕组一端连接，第二十六开关管v26阴极、第二十七开关管v27阳极、第三十开关管v30阳极、第三十一开关管v31阴极连接并与第三变压器t3一次侧绕组另一端连接，第一变压器t1二次侧绕组一端与第十七二极管d17阳极、第十九二极管d19阴极、第三十二开关管v32阴极、第三十三开关管v33阳极连接，第一变压器t1二次侧绕组另一端与第十六二极管d16阳极、第十八二极管d18阴极、第一继电器j1第二端子b连接，第十六二极管d16阴极、第十七二极管d17阴极、第三十二开关管v32阳极、第二电容器c2正极连接并作为发电状态时输出正极端以及电动状态时输入直流电源正极端，第十八二极管d18阳极、第十九二极管d19阳极、第一继电器j1第一端子a连接，第一继电器j1主端子与第二电容器c2负极、第三电容器c3正极、第三十四开关管v34阳极、第二十二极管d20阴极、第二十一二极管d21阴极连接，第二变压器t2二次侧绕组一端与第二十一二极管d21阳极、第二十三二极管d23阴极、第三十四开关管v34阴极、第三十五开关管v35阳极连接，第二变压器t2二次侧绕组另一端与第二十二二极管d22阴极、第二十二极管d20阳极、第二继电器j2第二端子b连接，第二十二二极管d22阳极、第二十三二极管d23阳极、第二继电器j2第一端子a连接，第二继电器j2主端子与第三十三开关管v33阴极、第三电容器c3负极、第四电容器c4正极、第二十四二极管d24阴极、第二十五二极管d25阴极连接，第三变压器t3二次侧绕组一端与第二十五二极管d25阳极、第二十七二极管d27阴极连接，第三变压器t3二次侧绕组另一端与第二十四二极管d24阳极、第二十六二极管d26阴极连接，第二十六二极管d26阳极、第二十七二极管d27阳极、第三十五开关管v35阴极、第四电容器c4负极连接并作为发电状态时输出负极端以及电动状态时输入直流电源负极端。
相当于，各相绕组的两个分支绕组并联，并各自串联一个二极管，以防环流；在定子上不相邻的m与p相绕组成第一支主电路101，n与q相绕组组成第二支主电路102。
自强励双向高压增益交错开关磁阻电机功率变换器系统的控制方法，按照开关磁阻电机作为发电机和电动机状态分别控制运行；
开关磁阻电机在作为发电机运行时，首先，起动时依靠起励电源2，第七开关管v7断开状态，根据转子位置信息，假设m相绕组该进入工作状态，蓄电池x经由第十五二极管d15向主电路1内的m相绕组供电励磁，此时与m相绕组构成励磁回路的第一开关管v1和第二开关管v2闭合导通，沿着v1-d4/m1和d5/m2并联支路-v2的回路并联励磁，待根据转子位置信息需要结束励磁阶段时，断开第一开关管v1和第二开关管v2，进入续流发电阶段，路径为d2-d4/m1和d5/m2并联支路-d1输出电能，直至续流发电的相绕组电流降至零时该相绕组的发电阶段结束；每一相绕组均根据转子位置判断是否进入工作，由于存在相邻相绕组同时工作(尤其是一相励磁阶段另一相发电阶段)的可能，为了符合同一个支主电路内部两相绕组不能同时工作的限制(同时工作将出现混乱，各自不能正常工作)，所以每一个支主电路内的两相绕组不能相邻必须相隔。
当续流发电输出电能在第一电容器c1上聚集的电能足够多，即第一电容器c1两端电压大于蓄电池x电压后，由于第十五二极管d15的作用，蓄电池x停止供电励磁，后续各相绕组励磁阶段由第一电容器c1提供励磁即自励磁模式。
双向dc-ac-dc3中，第八开关管v8、第十开关管v10、第十二开关管v12、第十四开关管v14组成的桥式全控逆变电路，与第十六开关管v16、第十八开关管v18、第二十开关管v20、第二十二开关管v22组成的桥式全控逆变电路，以及第二十四开关管v24、第二十六开关管v26、第二十八开关管v28、第三十开关管v30组成的桥式全控逆变电路，三者并联连接，正向逆变后分别经第一变压器t1、第二变压器t2、第三变压器t3隔离及高频变压输出后，分别经由第十六二极管d16、第十七二极管d17、第十八二极管d18、第十九二极管d19组成的桥式整流电路，第二十二极管d20、第二十一二极管d21、第二十二二极管d22、第二十三二极管d23组成的桥式整流电路，第二十四二极管d24、第二十五二极管d25、第二十六二极管d26、第二十七二极管d27组成的桥式整流电路，三者输出后串联连接，总输出电压为三者之和，第二电容器c2、第三电容器c3、第四电容器c4采用相同型号规格的电解电容器，从而三者串联就提高三倍的电压增益，考虑到三个变压器也采用同样型号规格，以及相同的1∶5的变比，则总的电压增益将达到15倍；在以上工作中，第一继电器j1和第二继电器j2的各自主端子与其第一端子a闭合，第二端子b悬空，第三十二开关管v32、第三十三开关管v33、第三十四开关管v34、第三十五开关管v35均处于断开状态。
开关磁阻电机在作为电动机运行时，双向dc-ac-dc3作为供电电源反向传递电能，第一继电器j1和第二继电器j2的各自主端子与其第二端子b连接，第一端子a悬空；第八开关管v8、第十开关管v10、第十二开关管v12、第十四开关管v14、第十六开关管v16、第十八开关管v18、第二十开关管v20、第二十二开关管v22，以及第二十四到到第三十一开关管v24-31均为断开状态。
第三十二开关管v32和第三十三开关管v33作为第一组，第三十四开关管v34和第三十五开关管v35作为第二组，各组中全部四个开关管的开关占空比均为0.5，第三十二开关管v32与第三十三开关管v33互补开关，即第三十二开关管v32闭合导通时第三十三开关管v33断开，第三十二开关管v32断开时第三十三开关管v33闭合导通，第三十四开关管v34与第三十五开关管v35互补开关，即第三十四开关管v34闭合导通时第三十五开关管v35断开，第三十四开关管v34断开时第三十五开关管v35闭合导通，同时，第一组和第二组的开关管工作时相位角相差90度，即交错90度调控，也就是各自一个周期的四分之一相位差。
经第一变压器t1反向供电，第九开关管v9、第十一开关管v11、第十三开关管v13、第十五开关管v15组成全控整流电路，经第二变压器t2反向供电，第十七开关管v17、第十九开关管v19、第二十一开关管v21、第二十三开关管v23组成全控整流电路，两个整流电路输出并联，根据开关磁阻电动机转子位置信息，向主电路1中供电，通过调节两个整流电路可控开关管的pwm开关占空比调节输出直流电压，进而可达到调速的目的；此时，基于以上交错90度工作的设计，在整流输出给主电路1供电时的直流电压和电流波形脉动率将下降，因为本身各自的整流输出都是脉动的，交错后出现的是电压或电流一方上升时另一方下降(一方最大时另一方最小)的并联组合，所以合成脉动大大下降，进而有利于转矩脉动的降低。
无论作为发电机还是电动机运行控制时，当检测到蓄电池x储存的电能低于设定的报警下限时，闭合第七开关管v7，发电机运行时由与起励电源2并联的主电路1发电电能及双向dc-ac-dc3侧电能向蓄电池3共同充电，电动机运行时由第一电容器c1侧即反向供电电能向其充电；根据蓄电池x充电所需电压和电流定额，第七开关管v7采取pwm工作模式以满足，同时蓄电池x侧控制开关闭合接入并联电容和串联电感以便滤波。