[0005] 根据以上的背景技术，本发明就提出了一种直接利用开关磁阻发电机绕组变流器本身在励磁和发电的同时可调节输出的发电电压以及一定条件下相对调节发电电流快速下降，而不增加额外结构，另外也能实现对励磁蓄电池自动充电，并且没有隔离环节的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法，适合于各类动力驱动包括风力驱动下，开关磁阻发电机发电输出并网或直接负载的各类场合中应用。
[0006] 本发明的技术方案为：
[0007] 自变发电电压自充电的开关磁阻发电机变流系统，其特征是，包括：蓄电池、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、第九开关管、第十开关管、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、第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、电感组成，所述蓄电池正极连接所述第一开关管阳极、所述第四开关管阳极、所述第七开关管阳极、所述电感一端，第一开关管阴极连接所述第一二极管阴极、所述第一相绕组一端，第一相绕组另一端连接所述第二开关管阳极、所述第三开关管阳极，第三开关管阴极连接所述第一电容器一端、所述第六开关管阴极、所述第九开关管阴极、所述第二电容器一端、所述第十开关管阳极，并作为所述变流系统的输出正极端，蓄电池负极连接第一二极管阳极、第二开关管阴极、第一电容器另一端、所述第二二极管阳极、所述第五开关管阴极、所述第三二极管阳极、所述第八开关管阴极、所述第六二极管阳极、所述第三电容器一端，并作为所述变流系统的输出负极端，第四开关管阴极连接第二二极管阴极、所述第二相绕组一端，第二相绕组另一端连接第五开关管阳极、第六开关管阳极，第七开关管阴极连接第三二极管阴极、所述第三相绕组一端，第三相绕组另一端连接第八开关管阳极、第九开关管阳极，第二电容器另一端连接第三电容器另一端、所述第四二极管阳极、所述第五二极管阴极，第四二极管阴极连接第十开关管阴极、所述第四电容器一端、电感另一端，第四电容器另一端连接第五二极管阳极、第六二极管阴极。
[0008] 自变发电电压自充电的开关磁阻发电机变流系统的控制方法，其特征是，开关磁阻发电机运行中，根据转子位置信息，当第一相绕组需投入工作时，工作模式分为五种：
[0009] 第一模式：闭合第一开关管和第三开关管，进入励磁阶段，根据转子位置信息当励磁阶段结束时关断第一开关管，进入发电阶段，当以上励磁阶段结束时第一相绕组电流没有达到所需值时，下一次轮到第一相绕组投入工作时，励磁阶段结束时断开第一开关管和第三开关管，并闭合第二开关管，增加一个续流阶段，根据转子位置信息到达续流阶段最大角度时关断第二开关管并闭合第三开关管，进入发电阶段，但如果在到达续流阶段最大角度之前第一相绕组电流达到所需值时，提前结束续流阶段即关断第二开关管并闭合第三开关管，进入发电阶段，根据转子位置信息发电阶段结束时关断第三开关管；此模式下输出电压即发电电压低于蓄电池两端电压；
[0010] 第二模式：首先励磁阶段，此时闭合第一开关管，第二开关管和第三开关管交替开关，即第二开关管闭合时第三开关管断开，第二开关管断开时第三开关管闭合，对发电电压要求越大第二开关管闭合时间相对第三开关管闭合时间越长，根据转子位置信息励磁阶段结束时关断第一开关管、第二开关管，闭合第三开关管，进入发电阶段，根据转子位置信息发电阶段结束时关断第三开关管；
[0011] 第三模式：闭合第一开关管和第二开关管，进入励磁阶段，根据转子位置信息当励磁阶段结束时关断第一开关管和第二开关管，闭合第三开关管，进入发电阶段，当以上励磁阶段结束时第一相绕组电流没有达到所需值时，下一次轮到第一相绕组投入工作时，励磁阶段结束时只关断第一开关管，增加一个续流阶段，根据转子位置信息到达续流阶段最大角度时关断第二开关管并闭合第三开关管，进入发电阶段，但如果在到达续流阶段最大角度之前第一相绕组电流达到所需值时，提前结束续流阶段即关断第二开关管并闭合第三开关管，进入发电阶段，根据转子位置信息发电阶段结束时关断第三开关管；
[0012] 第四模式：发电阶段之前的模式与第三模式相同，发电阶段第二开关管断开，第三开关管闭合，第一开关管进行PWM开关模式，发电电压要求越大其PWM占空比越大，根据转子位置信息发电阶段即将结束之前先关断第一开关管，待根据转子位置信息发电阶段结束时关断第三开关管；
[0013] 第五模式：发电阶段之前的模式与第三模式相同，发电阶段第一开关管、第三开关管闭合，第二开关管断开，根据转子位置信息发电阶段即将结束之前先关断第一开关管，待根据转子位置信息发电阶段结束时关断第三开关管；
[0014] 第二相绕组和第三相绕组需投入工作时，工作模式与第一相绕组工作模式相同，对应关系为：第四开关管、第七开关管对应第一开关管，第二二极管、第三二极管对应第一二极管，第二相绕组、第三相绕组对应第一相绕组，第五开关管、第八开关管对应第二开关管，第六开关管、第九开关管对应第三开关管；
[0015] 各相绕组根据转子位置信息每次实际工作中只能采用其中一种工作模式，具体采用哪种工作模式，根据所述变流系统对发电电压的要求而确定；
[0016] 当检测到蓄电池电量低于下限值时，第十开关管按照PWM模式开关工作，其占空比大小根据蓄电池对充电电压的要求而定。
[0017] 本发明的技术效果主要有：
[0018] (1)本发明的整个变流系统结构，各个部分包括蓄电池充电电路，均为共地结构，没有常规的隔离环节，极大减小了系统体积、重量，降低了成本。
[0019] (2)本发明的蓄电池充电电路，各个电容器和电感足够大，通过第十开关管的PWM控制，电流可连续，易于充电，并且该充电电路仅仅需要第十开关管一个开关管，降低了控制的复杂度和开关损耗，提高了可靠性。
[0020] (3)本发明解决了通过开关磁阻发电机变流器自身同时兼顾实现对发电电压的调节控制，根据输出负载或并网侧对该输出端发电电压的需求，选择不同的工作模式，具备较宽的发电电压输出范围；结构上相对传统开关磁阻发电机变流器(不对称半桥变流器)，仅仅增加了一个开关管但减少了一个二极管；更为重要的是，可变的发电电压，对于需要最大功率跟踪(MPPT)控制的诸如风电场合，增加了一个可调变量，而众所周知，开关磁阻发电机的运动电动势和发电电压之间的关系，决定了发电阶段绕组电流的走势，决定了发电输出能力，而传统模式下发电电压不可调，运动电动势取决于转速，而转速更多的取决于风力动力，所以本发明实现宽范围可调的发电电压，势必对于更好的落实MPPT控制及增大发电能力提供了非常好的发展前景，对于某些应用开关磁阻发电机的领域譬如风电领域更具有重要意义。
[0021] (4)本发明的控制方法中，第四模式和第五模式下，在发电阶段结束前，提前关断第一开关管的举措，提高了发电能力，因为可以尽量强化励磁等举措而不用考虑后续发电电流较大的话在结束时自然关断降到零时已进入正向转矩区降低发电效率的问题，放心在发电阶段获取较大的绕组电流增大发电输出功率，结束前实现对发电电流的间接快速下降调节，实现了开关磁阻发电机领域中发电阶段依靠其变流系统本身对发电电流调节。
