阅读说明：本技术 一种变励磁高升压双馈开关磁阻发电机变流系统 (Variable excitation high-boost double-fed switch reluctance generator current conversion system ) 是由 孙冠群 张琳涵 胡骁男 于 2019-10-17 设计创作，主要内容包括：一种变励磁高升压双馈开关磁阻发电机变流系统,其由蓄电池、十三个开关管、三相绕组、十七个二极管、十一个电容器、两个耦合电抗器、三个电抗器、双向直流隔离变压器组成,虽然蓄电池恒压输出给各相绕组励磁,但在第四开关管和第五开关管的三模式下,解决了蓄电池励磁时绕组实际励磁电压和电流变化可调的问题,并自然强励,发电阶段直升压后,再经第六开关管和第七开关管的调节进一步实现了更高电压输出并可调；同一套电路,即可给蓄电池自动充电,又能反向将蓄电池电能馈能输出,实现双馈,并且大小可调,系统各类吸收、保护、软开关等一应俱全,器件电压应力远小于输出发电电压值；适用于各类动力驱动下变速恒速开关磁阻发电机系统领域应用。(A variable excitation high boost double-fed switch reluctance generator converter system comprises a storage battery, thirteen switch tubes, a three-phase winding, seventeen diodes, eleven capacitors, two coupling reactors, three reactors and a bidirectional direct current isolation transformer, wherein although the storage battery outputs constant voltage to each phase winding for excitation, the problem that the actual excitation voltage and current of the winding can be changed and adjusted during the excitation of the storage battery is solved under the three modes of a fourth switch tube and a fifth switch tube, natural strong excitation is realized, and after the direct boost in the power generation stage, the higher voltage output is further realized and can be adjusted through the adjustment of a sixth switch tube and a seventh switch tube; the same circuit can automatically charge the storage battery, can reversely feed the electric energy of the storage battery for output, realizes double feeding, has adjustable size, is complete in various absorption, protection, soft switching and the like of the system, and has the voltage stress of a device far smaller than the output power generation voltage value; the variable-speed constant-speed switched reluctance generator system is suitable for application in the field of variable-speed constant-speed switched reluctance generator systems under various power driving conditions.)

一种变励磁高升压双馈开关磁阻发电机变流系统

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机系统领域，具体涉及一种可变励磁电压电流及充电电压、高发电电压输出并可调、可将励磁电源电能反向馈能的高效率低应力高可靠性开关磁阻发电机变流系统及其控制方法。

背景技术

开关磁阻电机作为一种结构及其简单、成本低、容错性强、散热方便可靠性高等明显优点的电机，越来越受到业界重视。

开关磁阻发电机与主流发电机相比，同样具备一定的优势，但其变流系统的发展较为缓慢。

开关磁阻发电机运行中各相绕组根据定转子相对位置关系分别分时投入工作，每相绕组工作时又分为励磁和发电两大阶段，并分时进行，励磁阶段吸收电能，发电阶段发出电能，只有当发出电能明显大于吸收电能，才有意义，而为了尽可能多的发出电能，就需要励磁阶段尽快建立起励磁电流，并且用尽量短的时间，以便留给发电阶段更多时间，所以，强化励磁能力具有重要意义。

传统开关磁阻发电机系统运行中，控制变量一般为开关角和励磁电流，励磁电流一般采用斩波方式，并且仅限于低速运行时，所以励磁电压作为变量被提了出来，但最终还是要调节励磁电流，并且，对励磁的调节如果能平滑连续可调，调节范围又宽，过程中不浪费电能，则势必属于较大的技术进步。

一般来说，用户侧即负载侧或者电网侧所需的电源电压远远大于发电机直接输出的电压，这就需要专门的升压环节装置，如果将升压环节集成到开关磁阻发电机变流系统当中去，则势必具有重要意义。

输出的发电电压需要高电压，但业界往往忽略另一个发展机遇，根据开关磁阻发电机数学模型，运动电动势和发电电压之间的关系直接牵涉到发电阶段绕组电流的变化趋势，即直接关系到发电输出电功率大小，不言而喻，这非常重要，但是，运动电动势和发电机转速直接相关，在一些诸如变速风力发电等场合，转速经常被迫改变，如果发电电压不变，则势必极大影响到发电输出能力或限缩发电范围，降低发电效率和效益，而如果发电电压成为一个变量，则完全不同，瞬间增加了灵活性和适应性，具有重大意义，另一方面，发电电压的可调节，也对负载侧带来机遇，譬如某些负载或者网络需要调节发电电压以适应它的需要时，总之，可调的发电电压是有重要意义的。

根据开关磁阻发电机数学模型和运行原理，发电阶段结束时，如果该相绕组中电流没有及时降至零，则势必在接下来进入了电动工况区域，使得发电效率下降，一般来说，由于此时绕组电感低，根据开关磁阻发电机平衡方程，绕组电流会自然快速下降，但不能保证进入电动工况区域时一定降至零，所以，这就为变流系统提出了问题，如何更严格的控制电流使其严格降至零。

在开关磁阻发电机变流系统中，必须用到开关管，往往是全控型电力电子开关器件，对这些器件的保护往往必不可少，尤其是缓冲吸收的功能，而这些功能往往伴随着电能的损失，当然，如果将这些缓冲吸收的能量也能释放出去至发电输出端，则势必提高了系统发电效率；还有，开关管的尤其高频开关时降低损耗问题，即软开关的实现，也是提高效率和可靠性的重要方式；对于需要开关磁阻发电机输出高电压的变流装置，当中的开关管的电压应力问题也是大问题，如果电压应力过大，势必需要增加串联开关管数量，甚至无法选择开关管等问题，增加了变流系统成本和复杂度，甚至遇到瓶颈。

采用蓄电池作为开关磁阻发电机的励磁电源有明显优点，干扰小，但蓄电池电能耗尽后的问题就显现出来，如果采用自励模式，尤其利用输出电压变换后给励磁蓄电池自动充电，则具有相当的意义，因为兼顾了自励和他励的优点；基于蓄电池的存在，再结合来自于风电领域的双馈概念和现实问题，譬如输出侧负载过大引起电压短时骤降问题，如果无法穿越该故障问题，系统可能会瘫痪，此时需要更多电能的提供，而蓄电池如果存有电能的情况下，如果利用起来，反馈输出，则一定具有重大意义，当然，为了适应充电也好，还是反向馈能也好，受电端往往有最优需求，也就是说，可调节的充电变换和反馈调节势必更提高整个系统的适应性和可控灵活性。

发明内容

根据以上的背景技术，本发明就提出了一种非开关自然强励及可变励磁电压、可变励磁电流、可变励磁充电电压、可变发电电压、直接高发电电压输出、自动充电并且可反向可调式馈能的高效率低应力高可靠性的开关磁阻发电机变流系统及其控制方法，适用于各类动力驱动下变速恒速开关磁阻发电机系统领域应用。

本发明的技术方案为：

一种变励磁高升压双馈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、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、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、第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组、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、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器、第五电容器、第六电容器、第七电容器、第八电容器、第九电容器、第十电容器、第十一电容器、第一耦合电抗器一次侧绕组、第一耦合电抗器二次侧绕组、第二耦合电抗器一次侧绕组、第二耦合电抗器二次侧绕组、第三电抗器、第四电抗器、第五电抗器、双向直流隔离变压器，所述蓄电池正极连接所述第一开关管阳极、所述第二开关管阳极、所述第三开关管阳极、所述第四电抗器一端、所述第五电抗器一端，第一开关管阴极连接所述第一相绕组第一支绕组一端、所述第一二极管阳极，第一相绕组第一支绕组另一端连接所述第二二极管阳极、所述第三二极管阳极，第一二极管阴极连接第二二极管阴极、所述第一相绕组第二支绕组一端，第二开关管阴极连接所述第二相绕组第一支绕组一端、所述第四二极管阳极，第二相绕组第一支绕组另一端连接所述第五二极管阳极、所述第六二极管阳极，第四二极管阴极连接第五二极管阴极、所述第二相绕组第二支绕组一端，第三开关管阴极连接所述第三相绕组第一支绕组一端、所述第七二极管阳极，第三相绕组第一支绕组另一端连接所述第八二极管阳极、所述第九二极管阳极，第七二极管阴极连接第八二极管阴极、所述第三相绕组第二支绕组一端，第一相绕组第二支绕组另一端连接第三二极管阴极、第二相绕组第二支绕组另一端、第六二极管阴极、第三相绕组第二支绕组另一端、第九二极管阴极、所述第四开关管阳极、所述第十二极管阳极，第四开关管阴极连接所述第五开关管阳极、所述第一电容器一端、所述第二电容器一端，第五开关管阴极连接蓄电池负极、所述第十一二极管阴极、所述第十二开关管阴极、所述第十三开关管阴极，第十二极管阴极连接第一电容器另一端、所述第一耦合电抗器一次侧绕组同名端、所述第二耦合电抗器一次侧绕组同名端，第一耦合电抗器一次侧绕组另一端连接所述第六开关管阳极、所述第十四二极管阳极、所述第七电容器一端、所述第八电容器一端，第二耦合电抗器一次侧绕组另一端连接所述第七开关管阳极、所述第五电容器一端、所述第六电容器一端，第六开关管阴极连接第七开关管阴极、第十一二极管阳极、第二电容器另一端、所述第十五二极管阴极，第十四二极管阴极连接第五电容器另一端、所述第十七二极管阳极，第六电容器另一端连接第十五二极管阳极、所述第十六二极管阴极，第十六二极管阳极连接第七电容器另一端、所述双向直流隔离变压器输入负极端，第八电容器另一端连接第十七二极管阴极、所述第三电容器一端、所述第十二二极管阳极，第十二二极管阴极连接所述第十三二极管阳极、所述第一耦合电抗器二次侧绕组同名端，第三电容器另一端连接所述第四电容器一端、所述第二耦合电抗器二次侧绕组同名端，第一耦合电抗器二次侧绕组另一端连接第二耦合电抗器二次侧绕组另一端，第十三二极管阴极连接第四电容器另一端、双向直流隔离变压器输入正极端，双向直流隔离变压器输出正极端连接所述第九电容器一端、所述第八开关管阳极、所述第十开关管阳极，第九电容器另一端连接第十三开关管阳极、第五电抗器另一端、所述第十电容器一端，第八开关管阴极连接所述第九开关管阳极、所述第十一电容器一端，第十开关管阴极连接第十二开关管阳极、第四电抗器另一端、所述第十一开关管阳极、所述第三电抗器一端，第三电抗器另一端连接第十一电容器另一端，第十一开关管阴极连接第九开关管阴极、第十电容器另一端、双向直流隔离变压器输出负极端；

第一相绕组第一支绕组、第一相绕组第二支绕组组成第一相绕组，第二相绕组第一支绕组、第二相绕组第二支绕组组成第二相绕组，第三相绕组第一支绕组、第三相绕组第二支绕组组成第三相绕组；第一耦合电抗器一次侧绕组、第一耦合电抗器二次侧绕组组成第一耦合电抗器，第二耦合电抗器一次侧绕组、第二耦合电抗器二次侧绕组组成第二耦合电抗器，第一耦合电抗器和第二耦合电抗器的结构相同、变比相等；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、第十三开关管均为带有反并联二极管的全控型电力电子开关器件。

一种变励磁高升压双馈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，闭合第一开关管，进入励磁阶段，此时对第四开关管和第五开关管的控制分为三种模式，分别是：第四开关管与第五开关管同时闭合、第四开关管闭合第五开关管断开、第四开关管断开第五开关管闭合，通过调节第四开关管和第五开关管的三种模式的占比，调节励磁阶段第一相绕组励磁电流；根据转子位置信息，当励磁阶段结束时，第四开关管和第五开关管同时为断开状态，进入发电阶段；根据转子位置信息，待发电阶段结束时，断开第一开关管，第一相绕组工作结束；根据转子位置信息，第二相绕组、第三相绕组需投入工作时，第二开关管、第三开关管对应第一开关管，其余器件公用，与第一相绕组的工作模式相同；

开关磁阻发电机运行中，第六开关管和第七开关管的工作模式为：第六开关管和第七开关管按照PWM模式工作，第六开关管和第七开关管开关频率相同，占空比相同并大于0.5，相位差180度，基于以上约束下通过调节第六开关管和第七开关管的占空比大小改变发电输出端电压，即第三电容器、第四电容器、第七电容器、第八电容器串联后的总电压；

当检测到蓄电池电量低于下限值时，双向直流隔离变压器吸收来自发电输出端的电能正向向蓄电池充电工作，具体第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管按照PWM模式工作，第十二开关管、第十三开关管为断开状态，第十开关管和第十一开关管开关频率相同，占空比相同并且小于0.5，相位差180度，第八开关管作为第十一开关管关断时的零电流软开关器件闭合作用，第九开关管作为第十开关管关断时的零电流软开关器件闭合作用；当检测到蓄电池电流高于上限值时，充电所需全部开关管为断开状态，停止充电工作；

当检测到发电输出端负载过大电压骤降并需要补充更多电能时，同时蓄电池电量高于下限值时，蓄电池电能反向向发电输出端馈能，在此期间，第十开关管和第十一开关管为断开状态，第八开关管、第九开关管、第十二开关管、第十三开关管按照PMW模式工作，第十二开关管和第十三开关管开关频率相同，占空比相同并且大于0.5，相位差180度，第八开关管作为第十三开关管关断时的零电流软开关器件闭合作用，第九开关管作为第十二开关管关断时的零电流软开关器件闭合作用；当检测到蓄电池电量低于下限值，或者发电输出侧电压恢复并无需馈能时，馈能所需全部开关管为断开状态，停止反向馈能工作。

本发明的技术效果主要有：

本发明的每相绕组分为两个支绕组，采用自然的并联励磁强化，串联发电输出的模式，过程中无需开关管，自然获得强化励磁和第一阶段高发电电压输出的双效果；各相绕组在励磁阶段，通过第四开关管和第五开关管的三种不同模式组合，并通过三种模式之间占比的调节，实现了连续平滑的调节相绕组中励磁电压和励磁电流的直接调节(其中第四开关管和第五开关管同时均全励磁时段闭合时为最强励磁电压和励磁电流)，极大的提高了发电系统的适应性、灵活性、可控性，对于系统的综合控制具有重大意义，同时第一电容器和第二电容器中的调节后的储能不浪费，可输出，也提高发电效率；在发电阶段，则实现了相绕组两个支绕组的自然串联，同时与蓄电池串联后再输出，即此时的发电电压依然明显高于输入电压即蓄电池电压，同时第一电容器和第二电容器此时也根据实际将多余电能与之并联输出，发电效率高；另外，在发电阶段结束时，由于直接关断第一开关管(第一相绕组，第二相绕组关断第二开关管，第三相绕组则是关断第三开关管)，不是自然使绕组电流降至零的方式，使得(第一)相绕组电流被强制关断，确保了进入开关磁阻发电机定转子间正向转矩即电动工况前使得电流降至零，提高了发电效率。

第六开关管和第七开关管的交替交错开关工作模式下，首先使得第一电容器和第二电容器串联后的两侧电流脉动小，使得前述励磁和发电阶段较为稳定；第一耦合电抗器和第二耦合电抗器的一次侧绕组并联，然后它们的二次侧绕组串联，输出后获得高电压输出给第三电容器和第四电容器并串联，可通过改变它们的变比实现电压的抬升大小调节；两个分别由第五电容器、第十四二极管，以及第六电容器、第十五二极管组成的辅助无源钳位电路的作用，除对第六开关管和第七开关管的保护，吸收尖棱电能及两个耦合电抗器漏感磁能等均可释放出去至第七电容器和第八电容器，电能利用率高，则发电效率高，加之第六开关管、第七开关管与第三电容器和第四电容器的串联，从而进一步又提升总输出发电电压，同时可通过调节第六开关管和第七开关管的占空比实现连续的不同发电电压输出，至此，相对输入侧即蓄电池两侧电压，此时第三电容器、第四电容器、第七电容器、第八电容器串联组成的输出发电电压应能获得远高于蓄电池电压10余倍以上的电压值，并且多极连续可调，实现了宽范围的发电电压变化输出，具有重要的意义；另外，相对最终的高发电电压值，如上工作中各个开关管和二极管的电压应力则远低于它。

通过调节第十开关管和第十一开关管的PWM开关占空比，可调节给蓄电池的充电电压和电流，以满足其最佳充电需求，适应性强；在蓄电池反向馈能时，首先此时形成了与开关磁阻发电机相绕组发电输出一起共同实现即双馈能输出模式，本身就具有重大意义，适应性极强，另外，通过调节第十二开关管和第十三开关管的PWM开关占空比，即可调节其反向馈能输出即给发电输出端的电压和电流，以满足系统需要，同样具有极强的适应性和灵活性，再考虑到如上所述最终的发电输出电压在相绕组放电输出期间也可以主动调节，这就为系统的性能提升、进一步发展提供了重要的多变量基础；另外，通过蓄电池充电和反向馈能工作时所需的第十一电容器和第三电抗器支路的谐振辅助及第八开关管和第九开关管为其余开关管的零电流软关断作业，提升了这部分的可靠性并降低了损耗；最后，蓄电池的被充电和反向馈能作业，均是在极端情况所需时才投入工作，从而降低了运行时总体系统的复杂度，提高了效率。

附图说明

图1所示为本发明的一种变励磁高升压双馈开关磁阻发电机变流系统电路结构图。

具体实施方式

本实施例的一种变励磁高升压双馈开关磁阻发电机变流系统，变流系统电路结构如附图1所示，其由蓄电池X、第一开关管V1、第二开关管V2、第三开关管V3、第四开关管V4、第五开关管V5、第六开关管V6、第七开关管V7、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N1、第二相绕组第二支绕组N2、第三相绕组第一支绕组P1、第三相绕组第二支绕组P2、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、第十五二极管D15、第十六二极管D16、第十七二极管D17、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4、第五电容器C5、第六电容器C6、第七电容器C7、第八电容器C8、第九电容器C9、第十电容器C10、第十一电容器C11、第一耦合电抗器一次侧绕组L11、第一耦合电抗器二次侧绕组L12、第二耦合电抗器一次侧绕组L21、第二耦合电抗器二次侧绕组L22、第三电抗器L3、第四电抗器L4、第五电抗器L5、双向直流隔离变压器组成，蓄电池X正极连接第一开关管V1阳极、第二开关管V2阳极、第三开关管V3阳极、第四电抗器L4一端、第五电抗器L5一端，第一开关管V1阴极连接第一相绕组第一支绕组M1一端、第一二极管D1阳极，第一相绕组第一支绕组M1另一端连接第二二极管D2阳极、第三二极管D3阳极，第一二极管D1阴极连接第二二极管D2阴极、第一相绕组第二支绕组M2一端，第二开关管V2阴极连接第二相绕组第一支绕组N1一端、第四二极管D4阳极，第二相绕组第一支绕组N1另一端连接第五二极管D5阳极、第六二极管D6阳极，第四二极管D4阴极连接第五二极管D5阴极、第二相绕组第二支绕组N2一端，第三开关管V3阴极连接第三相绕组第一支绕组P1一端、第七二极管D7阳极，第三相绕组第一支绕组P1另一端连接第八二极管D8阳极、第九二极管D9阳极，第七二极管D7阴极连接第八二极管D8阴极、第三相绕组第二支绕组P2一端，第一相绕组第二支绕组M2另一端连接第三二极管D3阴极、第二相绕组第二支绕组N2另一端、第六二极管D6阴极、第三相绕组第二支绕组P2另一端、第九二极管D9阴极、第四开关管V4阳极、第十二极管D10阳极，第四开关管V4阴极连接第五开关管V5阳极、第一电容器C1一端、第二电容器C2一端，第五开关管V5阴极连接蓄电池X负极、第十一二极管D11阴极、第十二开关管V12阴极、第十三开关管V13阴极，第十二极管D10阴极连接第一电容器C1另一端、第一耦合电抗器一次侧绕组L11同名端、第二耦合电抗器一次侧绕组L21同名端，第一耦合电抗器一次侧绕组L11另一端连接第六开关管V6阳极、第十四二极管D14阳极、第七电容器C7一端、第八电容器C8一端，第二耦合电抗器一次侧绕组L21另一端连接第七开关管V7阳极、第五电容器C5一端、第六电容器C6一端，第六开关管V6阴极连接第七开关管V7阴极、第十一二极管D11阳极、第二电容器C2另一端、第十五二极管D15阴极，第十四二极管D14阴极连接第五电容器C5另一端、第十七二极管D17阳极，第六电容器C6另一端连接第十五二极管D15阳极、第十六二极管D16阴极，第十六二极管D16阳极连接第七电容器C7另一端、双向直流隔离变压器输入负极端，第八电容器C8另一端连接第十七二极管D17阴极、第三电容器C3一端、第十二二极管D12阳极，第十二二极管D12阴极连接第十三二极管D13阳极、第一耦合电抗器二次侧绕组L12同名端，第三电容器C3另一端连接第四电容器C4一端、第二耦合电抗器二次侧绕组L22同名端，第一耦合电抗器二次侧绕组L12另一端连接第二耦合电抗器二次侧绕组L22另一端，第十三二极管D13阴极连接第四电容器C4另一端、双向直流隔离变压器输入正极端，双向直流隔离变压器输出正极端连接第九电容器C9一端、第八开关管V8阳极、第十开关管V10阳极，第九电容器C9另一端连接第十三开关管V13阳极、第五电抗器L5另一端、第十电容器C10一端，第八开关管V8阴极连接第九开关管V9阳极、第十一电容器C11一端，第十开关管V10阴极连接第十二开关管V12阳极、第四电抗器L4另一端、第十一开关管V11阳极、第三电抗器L3一端，第三电抗器L3另一端连接第十一电容器C11另一端，第十一开关管V11阴极连接第九开关管V9阴极、第十电容器C10另一端、双向直流隔离变压器输出负极端；

第一相绕组第一支绕组M1、第一相绕组第二支绕组M2组成第一相绕组M，第二相绕组第一支绕组N1、第二相绕组第二支绕组N2组成第二相绕组N，第三相绕组第一支绕组P1、第三相绕组第二支绕组P2组成第三相绕组P；第一耦合电抗器一次侧绕组L11、第一耦合电抗器二次侧绕组L12组成第一耦合电抗器L1，第二耦合电抗器一次侧绕组L21、第二耦合电抗器二次侧绕组L22组成第二耦合电抗器L2，第一耦合电抗器L1和第二耦合电抗器L2的结构相同、变比相等；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均为带有反并联二极管的全控型电力电子开关器件；第一电容器C1和第二电容器C2不相等，包括定额电压和电容量不相等。

本发明实施例的一种变励磁高升压双馈开关磁阻发电机变流系统的控制方法，开关磁阻发电机运行中，根据转子位置信息，当第一相绕组M需投入工作时，闭合第一开关管V1，进入励磁阶段，此时对第四开关管V4和第五开关管V5的控制分为三种模式，分别是：第四开关管V4与第五开关管V5同时闭合的第一模式、第四开关管V4闭合第五开关管V5断开的第二模式、第四开关管V4断开第五开关管V5闭合的第三模式，第一模式时蓄电池X直接单独给第一相绕组M励磁，第一相绕组M的两个支绕组分别承受的励磁电压等于蓄电池X电压，第二模式时蓄电池X向第一相绕组M充电励磁的同时也串联经由第十一二极管D11向第二电容器C2充电，第三模式时蓄电池X向第一相绕组M充电励磁的同时也串联经由第十二极管D10向第一电容器C1充电，由于C1不等于C2，包括额定电压和电容量，从而通过在此励磁阶段调节第四开关管V4和第五开关管V5的这三种模式的占比，即可调节励磁阶段第一相绕组M的励磁电流，其中第一模式励磁最强，再考虑到此时第一相绕组M的两个支绕组为被并联充电励磁，所以为最强励磁模式；根据转子位置信息，当励磁阶段结束时，第四开关管V4和第五开关管V5同时为断开状态，第一开关管V1保持闭合，进入发电阶段，此时第一相绕组M的第一支绕组M1和第二支绕组M2变为串联模式，并与蓄电池X串联一起发电输出，可见串联后发电电压明显大于蓄电池X电压，而此前在励磁阶段如果第一电容器C1和第二电容器C2有足够储能，则第一电容器C1和第二电容器C2也串联后输出，可见发电效率较高；根据转子位置信息，待发电阶段结束时，断开第一开关管V1，第一相绕组M被强制断路，从而可严控发电工作结束；

根据转子位置信息，当第二相绕组N、第三相绕组P需投入工作时，第二开关管V2、第三开关管V3对应第一开关管V1，第四二极管D4、第七二极管D7对应第一二极管D1，第五二极管D5、第八二极管D8对应第二二极管D2，第六二极管D6、第九二极管D9对应第三二极管D3，第二相绕组第一支绕组N1、第三相绕组第一支绕组P1对应第一相绕组第一支绕组M1，第二相绕组第二支绕组N2、第三相绕组第二支绕组P2对应第一相绕组第二支绕组M2，其余器件公用，与第一相绕组M的工作模式相同；

开关磁阻发电机运行中，第六开关管V6和第七开关管V7的工作模式为：第六开关管V6和第七开关管V7按照PWM模式工作，第六开关管V6和第七开关管V7开关频率相同，占空比相同并大于0.5，相位差180度，即交错开关工作，基于以上约束下通过调节第六开关管V6和第七开关管V7的占空比大小来改变发电输出端电压，即第三电容器C3、第四电容器C4、第七电容器C7、第八电容器C8串联后的总电压，具体来说，第一耦合电抗器L1和第二耦合电抗器L2的一次侧并联，二次侧串联并实现更高电压输出给第三电容器C3和第四电容器C4，而第五电容器C5、第十四二极管D14，以及第六电容器C6、第十五二极管D15的两套钳位电路的作用下，它们分别抑制第六开关管V6和第七开关管V7的电压尖峰和吸收泄放感性漏能，同时将储能输出到发电输出侧的第七电容器C7和第八电容器C8，进一步抬高发电电压，再结合此前励磁和发电阶段时第一电容器C1串联第二电容器C2获得的明显高于蓄电池X电压的电压，从而在最终的发电输出侧获得远大于输入侧蓄电池X电压的发电电压，并且还能通过改变第一耦合电抗器L1、第二耦合电抗器L2的变比实现进一步的电压变化。

当检测到蓄电池X电量低于下限值时，双向直流隔离变压器吸收来自发电输出端的电能正向向蓄电池X充电工作，具体为第八开关管V8、第九开关管V9、第十开关管V10、第十一开关管V11按照PWM模式工作，第十二开关管V12、第十三开关管V13为断开状态(但他们反并联的二极管参与开关工作)，第十开关管V10和第十一开关管V11开关频率相同，占空比相同并且小于0.5，相位差180度，在此约束条件下通过调节第十开关管V10和第十一开关管V11的占空比可调节输出给蓄电池X的充电电压和电流，灵活性可靠性好，第八开关管V8作为第十一开关管V11关断时的零电流软开关器件闭合作用，第九开关管V9作为第十开关管V10关断时的零电流软开关器件闭合作用，第十一电容器C11和第三电抗器L3组成谐振辅助支路；当检测到蓄电池X电流高于上限值时，充电所需全部开关管为断开状态，停止充电工作；

当检测到发电输出端因负载过大或并网时故障等引起电压骤降并需要补充更多电能，同时蓄电池X电量高于下限值时，蓄电池X电能反向向发电输出端馈能，在此期间，第十开关管V10和第十一开关管V11为断开状态，第八开关管V8、第九开关管V9、第十二开关管V12、第十三开关管V13按照PMW模式工作，第十二开关管V12和第十三开关管V13开关频率相同，占空比相同并且大于0.5，相位差180度，基于此约束条件下调节第十二开关管V12和第十三开关管V13的占空比大小，可调节反向馈能输出给发电输出端的电压大小，进而满足发电输出侧的需求，适应性强，第八开关管V8作为第十三开关管V13关断时的零电流软开关器件闭合作用，第九开关管V9作为第十二开关管V12关断时的零电流软开关器件闭合作用，第十一电容器C11和第三电抗器L3的作用为谐振辅助支路；当检测到蓄电池X电量低于下限值，或者发电输出侧电压恢复并无需馈能时，馈能所需全部开关管为断开状态，停止反向馈能工作。

双向隔离直流变压器正向工作时，一般表现为降压模式，以满足经发电变换后将极高的发电电压变换为灵活可调的相对低得多的蓄电池电压。

鉴于各相绕组直接相连的各个支路结构相同，每相绕组工作模式相同，所以，除本发明实施例所述三相绕组的开关磁阻发电机之外任意相绕组数量的开关磁阻发电机，均应处于本发明的保护范围以内。