CN202565137U - 一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机 - Google Patents
一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202565137U CN202565137U CN2012202108977U CN201220210897U CN202565137U CN 202565137 U CN202565137 U CN 202565137U CN 2012202108977 U CN2012202108977 U CN 2012202108977U CN 201220210897 U CN201220210897 U CN 201220210897U CN 202565137 U CN202565137 U CN 202565137U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy
- new forms
- main
- sub
- diode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机，包括：一新能源电池、一能量存储器、一逆阻二极管、一电感、两个主续流二极管、两个主开关管和n个绕制于定子凸极上的绕组；绕组的一端与第一主开关管的源极和第一主续流二极管的阴极相连，绕组的另一端连接有开关管和子续流二极管。本实用新型通过一套功率变换器可以实现新能源电池、能量存储器和电机之间的能量转换，新能源电池在给电机供电的同时亦能给能量存储器充电；同时本实用新型可以在给定转速或者转矩下的工况下，通过对能量存储器充电能量的控制实现新能源电池最大功率点跟踪控制；另外本实用新型功率变换器中开关器件少，能够提高系统整体的能量转换效率。
Description
技术领域
本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机。
背景技术
电动机是将电能转化为机械能的装置，根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机，开关磁阻电动机（SRM）即为一种采用直流供电的新型电动机。开关磁阻电动机系双凸极可变磁阻电动机，其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成，转子上既无绕组也无永磁体，定子凸极上绕有绕组。SRM可以设计成多种不同相数结构，且定、转子的极数有多种不同的搭配。图1所示了四相8/6结构SRM及其功率变换器连接示意图，图中只画出A相绕组及其供电电路。
SRM的运行遵循“磁阻最小原理”，即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，使转子铁心在移动到磁阻最小位置时，转子的主轴线与磁场的轴线重合。如图1所示，当标有1-1’的转子极对的中心线和A-A’相定子极对的中心线重合时，转子极对1-1’处于磁阻最小位置，此时A相绕组电感是最大的。当给B-B’相通电时，转子极对2-2’根据“磁阻最小原理”就会产生逆时针方向的转矩，依次给A-B-C-D相绕组通电，SRM就可以实现逆时针方向转动；同理，如果依次给A-D-C-B相绕组通电，那么SRM就可以实现顺时针方向转动。由此可见，SRM的转向取决于相绕组通电的顺序，而与相绕组的电流方向无关。
目前，利用新能源供电的电动机系统包括新能源电池、蓄电池和电动机，这三者之间的功率转换应用越来越频繁，因此实现功率的转换便需要相应的功率变换器，然而目前对于这三者之间的功率转换需要多个功率变换器，例如新能源电池-电动机的功率变换器，新能源电池-蓄电池的功率变换器以及蓄电池-电动机的功率变换器。
一种现有以光伏电池作为输入电源的带蓄电池可调度式电动机如图2所示，光伏电池或蓄电池通过三相逆变器给电动机供电，光伏电池再通过一个直流变换器给蓄电池充电。
在上述系统中需要一个光伏电池给蓄电池充电的直流变换器，同时还需要一个三相逆变器，整个系统需要两套功率变换器以及数量众多的开关管，成本比较高，开关损耗比较大，总的转换效率也不是很高，三相逆变器中存在同一个支路中上下两个开关管直通的故障问题。
同时，将这种电动机应用于光伏水泵系统中，利用光伏电池将太阳能直接转换为电能，然后驱动电动机带动水泵从深井、江、河、湖、塘等水源提水；在给定转速或者转矩运行下，该类电动机无法实现光伏电池最大功率点跟踪控制。
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本实用新型提供了一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机，只需通过一套功率变换器即能实现新能源电池、能量存储器和电机三者之间的能量转换，且能实现新能源电池最大功率点跟踪控制。
一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机，包括：一新能源电池、一能量存储器、一逆阻二极管、一电感、两个主续流二极管、两个主开关管和n个绕制于定子凸极上的绕组，n为开关磁阻电动机的相数；其中：所述的新能源电池的正极与逆阻二极管的阳极相连，逆阻二极管的阴极与第一主开关管的漏极和第二主开关管的漏极相连，第二主开关管的源极与电感的一端和第二主续流二极管的阴极相连，电感的另一端与能量存储器的正极相连，主开关管的栅极接收外部设备提供的开关信号；
所述的绕组的一端与第一主开关管的源极和第一主续流二极管的阴极相连，绕组的另一端连接有子开关管和子续流二极管；
所述的子续流二极管的阳极与子开关管的漏极和绕组的另一端相连，子续流二极管的阴极与逆阻二极管的阴极相连，子开关管的源极与第一主续流二极管的阳极、新能源电池的负极、第二主续流二极管的阳极和能量存储器的负极相连，子开关管的栅极接收外部设备提供的开关信号。
新能源电池是一种直接把可再生能源（如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能等）转化成电能的装置，优选地，所述的新能源电池为光伏电池；相对于其他新能源电池，其不受环境限制，使用方便。
优选地，所述的逆阻二极管的阴极连接有电容，所述的电容的另一端与新能源电池的负极相连；能够实现新能源电池输出功率的解耦，可以让后级电路减少对新能源电池工作点的影响。
能量存储器是一种用于存储电能的装置（如蓄电池、超级电容等），优选地，所述的能量存储器为蓄电池；其具有较高的能量存储密度，且价格便宜，具有普适性。
所述的第一主开关管和子开关管均采用NMOS管。
优选地，所述的第二主开关管采用IGBT；可提高器件的集成性。
本实用新型的工作原理为：
当第一主开关管与第二主开关管同时动作时，新能源电池输出的能量同时给能量存储器和电机供电；通过控制给能量存储器输送的能量可实现电机输出能量与新能源电池输出功率解耦，从而实现新能源电池输出的最大功率点跟踪控制；当第一主开关管停止工作，第二主开关管动作时新能源电池的输出给能量存储器充电；当第二主开关管停止工作，第一主开关管动作时新能源电池的输出给电机供电。
本实用新型通过一套功率变换器可以实现新能源电池、能量存储器和电机之间的能量转换，新能源电池在给电机供电的同时亦能给能量存储器充电；同时本实用新型可以在给定转速或者转矩下的工况下，通过对能量存储器充电能量的控制实现新能源电池最大功率点跟踪控制；另外本实用新型功率变换器中开关器件少，能够提高系统整体的能量转换效率，且开关器件之间无传统逆变器上下直通的危险隐患。
附图说明
图1为开关磁阻电动机的电路结构示意图。
图2为现有以光伏电池供电带蓄电池可调度式电动机的电路结构示意图。
图3为本实用新型开关磁阻电动机的电路结构示意图。
图4(a)为光伏电池向电感和蓄电池充电的原理示意图。
图4(b)为电感向蓄电池充电的原理示意图。
图4(c)为蓄电池向绕组供电的原理示意图。
图4(d)为开关管磁阻电机能量回馈的原理示意图。
图4(e)为开关管磁阻电机续流回路的原理示意图。
图4(f)为开关管磁阻电机续流回路的原理示意图。
图4(g)为蓄电池向开关磁阻电机供电的原理示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案及其相关原理进行详细说明。
如图3所示，一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机，包括：一光伏电池、一蓄电池、一逆阻二极管、一电感、一电容、两个主续流二极管、两个主开关管、三个子开关管、三个子续流二极管和三个绕制于定子凸极上的绕组；其中：光伏电池的正极与逆阻二极管Dpv的阳极相连，逆阻二极管Dpv的阴极与电容C的一端、主开关管Q1的漏极和主开关管Q2的漏极相连，主开关管Q2的源极与电感L的一端和主续流二极管DE的阴极相连，电感L的另一端与蓄电池E的正极相连，主开关管Q1~Q2的栅极均接收外部设备提供的开关信号；
绕组La的一端与主开关管Q1的源极和主续流二极管D0的阴极相连；绕组La的另一端与子续流二极管D1的阳极和子开关管S1的漏极相连，子续流二极管D1的阴极与逆阻二极管Dpv的阴极相连，子开关管S1的源极与主续流二极管D0的阳极、蓄电池E的负极、电容C的另一端、主续流二极管DE的阳极和光伏电池的负极相连，子开关管S1的栅极接收外部设备提供的开关信号。
绕组Lb的一端与主开关管Q1的源极和主续流二极管D0的阴极相连；绕组Lb的另一端与子续流二极管D2的阳极和子开关管S2的漏极相连，子续流二极管D2的阴极与逆阻二极管Dpv的阴极相连，子开关管S2的源极与主续流二极管D0的阳极、蓄电池E的负极、电容C的另一端、主续流二极管DE的阳极和光伏电池的负极相连，子开关管S2的栅极接收外部设备提供的开关信号。
绕组Lc的一端与主开关管Q1的源极和主续流二极管D0的阴极相连；绕组Lc的另一端与子续流二极管D3的阳极和子开关管S3的漏极相连，子续流二极管D3的阴极与逆阻二极管Dpv的阴极相连，子开关管S3的源极与主续流二极管D0的阳极、蓄电池E的负极、电容C的另一端、主续流二极管DE的阳极和光伏电池的负极相连，子开关管S3的栅极接收外部设备提供的开关信号。
本实施方式中，主开关管Q1和子开关管S1~S3均采用NMOS管；主开关管Q2采用IGBT。
本实施方式的工作模式分为三种：光伏电池同时向电机和蓄电池输送能量、蓄电池单独向电机输送能量、光伏电池单独向蓄电池输送能量。
光伏电池同时向电机和蓄电池输送能量时，Q2反复开关动作，光伏电池将其能量输送给蓄电池，当Q2导通时光伏电池给电感和蓄电池充电如图4(a)所示，当Q2关断时电感给蓄电池充电如图4(b)所示；Q1反复开关动作，然后通过控制S1、S2和S3的导通角度来实现电机的转动，同时通过D0、D1、D2和D3将La、Lb、Lc中的能量释放给电容C。以La为例：当Q1和S1导通时如图4(c)所示，光伏电池给La充电，在电机工作时La将部分能量转化为机械能；当Q1和S1都关断时如图4(d)所示，绕组中的La能量通过主续流二极管D0和子续流二极管D1回馈给电容C；当Q1导通，S1关断时，绕组La通过主开关管Q1和子续流二极管D1形成自然续流回路，如图4(e)所示；当S1导通，Q1关断时，绕组La通过开关管S1和主续流二极管D0形成自然续流回路，如图4(f)所示。
通过控制开关Q2的占空比可以实现光伏电池的给蓄电池充电的能量，实现光伏电池输出功率与电机输出功率之间的解耦，从而可以同时实现光伏电池最大功率点跟踪和给定电机输出能量。
当光伏电池无能量输出，蓄电池单独向电机输送能量时，Q2关断，Q1反复开关动作，然后通过控制S1、S2和S3的导通角度来实现电机的转动，蓄电池通过Q2的反并联二极管给电机提供能量，如图4(g)所示。
当光伏电池输出能量较低不能带动电机时，光伏电池给蓄电池充电，Q1关断，Q2反复开关动作，光伏电池将其能量输送给蓄电池。
Claims (6)
1.一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机，其特征在于，包括：一新能源电池、一能量存储器、一逆阻二极管、一电感、两个主续流二极管、两个主开关管和n个绕制于定子凸极上的绕组，n为开关磁阻电动机的相数；其中：所述的新能源电池的正极与逆阻二极管的阳极相连，逆阻二极管的阴极与第一主开关管的漏极和第二主开关管的漏极相连，第二主开关管的源极与电感的一端和第二主续流二极管的阴极相连，电感的另一端与能量存储器的正极相连，主开关管的栅极接收外部设备提供的开关信号；
所述的绕组的一端与第一主开关管的源极和第一主续流二极管的阴极相连，绕组的另一端连接有子开关管和子续流二极管；
所述的子续流二极管的阳极与子开关管的漏极和绕组的另一端相连，子续流二极管的阴极与逆阻二极管的阴极相连，子开关管的源极与第一主续流二极管的阳极、新能源电池的负极、第二主续流二极管的阳极和能量存储器的负极相连，子开关管的栅极接收外部设备提供的开关信号。
2.根据权利要求1所述的基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机，其特征在于：所述的新能源电池为光伏电池。
3.根据权利要求1所述的基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机，其特征在于：所述的逆阻二极管的阴极连接有电容，所述的电容的另一端与新能源电池的负极相连。
4.根据权利要求1所述的基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机，其特征在于：所述的能量存储器为蓄电池。
5.根据权利要求1所述的基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机，其特征在于：所述的第一主开关管和子开关管均采用NMOS管。
6.根据权利要求1所述的基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机，其特征在于：所述的第二主开关管采用IGBT。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012202108977U CN202565137U (zh) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | 一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012202108977U CN202565137U (zh) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | 一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202565137U true CN202565137U (zh) | 2012-11-28 |
Family
ID=47214748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012202108977U Expired - Fee Related CN202565137U (zh) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | 一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202565137U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102664505A (zh) * | 2012-05-11 | 2012-09-12 | 杭州浙阳电气有限公司 | 一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机 |
-
2012
- 2012-05-11 CN CN2012202108977U patent/CN202565137U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102664505A (zh) * | 2012-05-11 | 2012-09-12 | 杭州浙阳电气有限公司 | 一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100585987C (zh) | 直驱式电励磁双凸极容错风力发电机 | |
| CN107364367B (zh) | 一种基于多励磁源电机的集成式电机驱动与车载充电系统 | |
| CN104539206B (zh) | 海上大型直驱开关磁阻风力发电机功率变换器系统 | |
| CN102664505B (zh) | 一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机 | |
| CN102832860B (zh) | 一种基于同步驱动的双开关磁阻电机系统 | |
| CN102714452A (zh) | 用于风力发电站或水力发电站的间距驱动装置 | |
| CN104660129A (zh) | 开关磁阻风力发电机控制系统及控制方法 | |
| CN101483374B (zh) | 开关磁阻电机发电机 | |
| CN102709945A (zh) | 一种鼠笼发电机直驱式可储能风力发电系统 | |
| CN113364388A (zh) | 一种基于srm的驱动重构型电路及车载集成充馈电系统 | |
| CN102611269B (zh) | 一种基于新能源供电的开关磁阻电动机 | |
| CN106301102B (zh) | 一种多相永磁同步电机驱动系统及其控制方法 | |
| CN108418483A (zh) | 一种变速开关磁阻风力发电机强励泵升压变流器系统 | |
| CN106899142A (zh) | 一种直线电机直驱海浪发电系统 | |
| CN202565136U (zh) | 一种基于输出功率解耦的新能源开关磁阻电动机 | |
| CN101741174A (zh) | 多输出合成型风力发电装置 | |
| CN104716680A (zh) | 具有可再生能源的离线式不间断电源及其控制方法 | |
| CN104811075A (zh) | 一种组合变换器的控制方法 | |
| CN202513797U (zh) | 一种基于新能源供电的开关磁阻电动机 | |
| CN202565137U (zh) | 一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机 | |
| US20170018943A1 (en) | Power generation device utilizing renewable natural energy | |
| CN201091066Y (zh) | 一种开关磁阻发电机系统装置 | |
| CN101378201B (zh) | 无源控制型最大风能自动跟踪风力发电系统 | |
| CN112803848B (zh) | 一种开关磁阻风力发电机半自励功率变换器 | |
| CN204361730U (zh) | 风力、光伏、柴油发电三电源发供电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121128 Termination date: 20150511 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |