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专利号: 2019102644171
申请人: 中国计量大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-05-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种发电系统,由直流发电机、柴油机、变速器、开关磁阻发电机系统组成,其技术特征在于,所述直流发电机、所述柴油机、所述变速器、所述开关磁阻发电机系统同轴连接,共同由柴油机产生动力旋转运行,其中变速器为升速器;

开关磁阻发电机系统由开关磁阻发电机变流器、控制器、检测装置组成,所述控制器输出控制信号驱动所述开关磁阻发电机变流器中的各个开关管,所述检测装置检测开关磁阻发电机系统中各类运行信号并输入控制器中;

开关磁阻发电机变流器包括直流发电机输出电容器、第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组、第四相绕组、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、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、第十五二极管、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、第一变压器、第二变压器、第三变压器、第一电抗、第二电抗组成,所述直流发电机输出电容器连接直流发电机输出两端,直流发电机输出电容器正极同时连接所述第一相绕组一端、所述第二相绕组一端、所述第三相绕组一端、所述第四相绕组一端,第一相绕组另一端连接所述第六二极管阳极,第二相绕组另一端连接所述第五二极管阳极,第三相绕组另一端连接所述第十二二极管阳极,第四相绕组另一端连接所述第十一二极管阳极,第六二极管阴极连接所述第三开关管阴极、所述第四开关管阳极、所述第三二极管阳极、所述第四二极管阴极、所述第一变压器一次绕组一端,第五二极管阴极连接所述第一开关管阴极、所述第二开关管阳极、所述第一二极管阳极、所述第二二极管阴极、第一变压器一次绕组另一端,第十二二极管阴极连接所述第七开关管阴极、所述第八开关管阳极、所述第九二极管阳极、所述第十二极管阴极、所述第二变压器一次绕组一端,第十一二极管阴极连接所述第五开关管阴极、所述第六开关管阳极、所述第七二极管阳极、所述第八二极管阴极、第二变压器一次绕组另一端,第一开关管阳极、第一二极管阴极、第三开关管阳极、第三二极管阴极连接,并与所述第一电容器正极连接,第五开关管阳极、第七二极管阴极、第七开关管阳极、第九二极管阴极连接,并与所述第二电容器正极连接,直流发电机输出电容器负极同时连接第一电容器负极、第二开关管阴极、第二二极管阳极、第四开关管阴极、第四二极管阳极、第二电容器负极、第六开关管阴极、第八二极管阳极、第八开关管阴极、第十二极管阳极,第一变压器二次绕组一端连接所述第十三二极管阳极和所述第十四二极管阴极,第一变压器二次绕组另一端连接所述第十五二极管阳极和所述第十六二极管阴极,第一变压器一次绕组和二次绕组同名端对称,第十三二极管阴极连接第十五二极管阴极、所述第三电容器正极、所述第一电抗一端,第二变压器二次绕组一端连接所述第十七二极管阳极和所述第十八二极管阴极,第二变压器二次绕组另一端连接所述第十九二极管阳极和所述第二十二极管阴极,第二变压器一次绕组和二次绕组同名端对称,第十七二极管阴极连接第十九二极管阴极、所述第四电容器正极、所述第二电抗一端,第十四二极管阳极连接第十六二极管阳极、第三电容器负极、第十八二极管阳极、第二十二极管阳极、第四电容器负极,第一电抗另一端连接所述第三变压器一次绕组一端,第二电抗另一端连接第三变压器二次绕组一端,第三变压器一次绕组另一端和第三变压器二次绕组另一端连接,并且是异名端连接;第一电容器两端、第二电容器两端、第三电容器两端、第四电容器两端、第三变压器一次绕组另一端和第三变压器二次绕组另一端连接点与第四电容器负极点两端均输出直流电,以及第一变压器二次绕组两端、第二变压器二次绕组两端均输出交流电;

第一电容器和第二电容器相同,第三电容器和第四电容器相同,第一变压器和第二变压器相同,全部八个开关管相同,第三变压器一次绕组和二次绕组结构相同、匝数相等,第一电抗和第二电抗相同;

直流发电机发出的直流电能,向外输出作为直流电源的同时,作为开关磁阻发电机变流器的励磁电源,即开关磁阻发电机各相绕组工作时励磁阶段的励磁电源;

检测装置检测开关磁阻发电机的转子位置信息、相绕组电流信息、三个变压器绕组电流信息并作为控制器的输入,控制器输出驱动信号给开关磁阻发电机变流器中的八个开关管。

2.根据权利要求1所述的一种发电系统,其技术特征在于,开关磁阻发电机变流器的调控方法,开关磁阻发电机投入工作前,全部开关管处于断开状态;

根据转子位置信息,当第一相绕组需投入工作时,首先闭合第一开关管和第四开关管,第一相绕组被充电励磁的同时,第一电容器向第一变压器放电输出,根据转子位置信息和第一相绕组电流信息,当第一相绕组励磁阶段结束时断开第四开关管,第一开关管采用PWM模式,第一相绕组进入发电阶段,第一相绕组储能向第一电容器释放,第一变压器一次绕组在第一开关管PWM控制的闭合时继续向第一变压器二次绕组侧输出电能,断开时第一变压器一次绕组也向第一电容器充电,第一开关管PWM控制的占空比选择原则是:当相邻投入工作的是第二相绕组时,需在其投入工作时恰好使得第一变压器一次绕组电流降至零,如果相邻投入工作的不是第二相绕组,而是第四相绕组时,第一开关管PWM控制的占空比为1;

根据转子位置信息,当第二相绕组需投入工作时,首先闭合第二开关管和第三开关管,第二相绕组被充电励磁的同时,第一电容器向第一变压器放电输出,根据转子位置信息和第二相绕组电流信息,当第二相绕组励磁阶段结束时断开第二开关管,第三开关管采用PWM模式,第二相绕组进入发电阶段,第二相绕组储能向第一电容器释放,第一变压器一次绕组在第三开关管PWM控制的闭合时继续向第一变压器二次绕组侧输出电能,断开时第一变压器一次绕组也向第一电容器充电,第三开关管PWM控制的占空比选择原则是:当相邻投入工作的是第一相绕组时,需在其投入工作时恰好使得第一变压器一次绕组电流降至零,如果相邻投入工作的不是第一相绕组,而是第三相绕组时,第三开关管PWM控制的占空比为1;

根据转子位置信息,当第三相绕组需投入工作时,首先闭合第五开关管和第八开关管,第三相绕组被充电励磁的同时,第二电容器向第二变压器放电输出,根据转子位置信息和第三相绕组电流信息,当第三相绕组励磁阶段结束时断开第八开关管,第五开关管采用PWM模式,第三相绕组进入发电阶段,第三相绕组储能向第二电容器释放,第二变压器一次绕组在第五开关管PWM控制的闭合时继续向第二变压器二次绕组侧输出电能,断开时第二变压器一次绕组也向第二电容器充电,第五开关管PWM控制的占空比选择原则是:当相邻投入工作的是第四相绕组时,需在其投入工作时恰好使得第二变压器一次绕组电流降至零,如果相邻投入工作的不是第四相绕组,而是第二相绕组时,第五开关管PWM控制的占空比为1;

根据转子位置信息,当第四相绕组需投入工作时,首先闭合第六开关管和第七开关管,第四相绕组被充电励磁的同时,第二电容器向第二变压器放电输出,根据转子位置信息和第四相绕组电流信息,当第四相绕组励磁阶段结束时断开第六开关管,第七开关管采用PWM模式,第四相绕组进入发电阶段,第四相绕组储能向第二电容器释放,第二变压器一次绕组在第七开关管PWM控制的闭合时继续向第二变压器二次绕组侧输出电能,断开时第二变压器一次绕组也向第二电容器充电,第七开关管PWM控制的占空比选择原则是:当相邻投入工作的是第三相绕组时,需在其投入工作时恰好使得第二变压器一次绕组电流降至零,如果相邻投入工作的不是第三相绕组,而是第一相绕组时,第七开关管PWM控制的占空比为1。