本发明专利技术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。本发明专利技术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；同时本发明专利技术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；另外本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机
，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。
技术介绍
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I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I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。
技术实现思路
针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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；同时本专利技术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；另外本专利技术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I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为本专利技术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不意图。图4(f)为开关管磁阻电机续流回路的原理不意图。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专利技术，下面结合附图及具体实施方式对本专利技术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Q1I2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Dtl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Dtl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Dtl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Dtl的阳极、蓄电池E的负极、电容C的另一端、主续流二极管D本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡义华，吕晓东，
申请(专利权)人：杭州浙阳电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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