本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變流器電路拓?fù)湎到y(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
利用開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)發(fā)電，是一種新型的發(fā)電方式；將開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)用于適應(yīng)風(fēng)力特性下的發(fā)電系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)真正商業(yè)使用的案例，原因在于開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)獨(dú)有的結(jié)構(gòu)和變流系統(tǒng)較為特殊，近年來(lái)正處于研究當(dāng)中。
風(fēng)力發(fā)電是陽(yáng)光產(chǎn)業(yè)，目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多采用永磁同步或雙饋異步發(fā)電機(jī)，前者近年來(lái)已顯現(xiàn)出成本高昂的缺點(diǎn)，尤其是稀土永磁材料的大量使用，后者需要定轉(zhuǎn)子雙繞組，雙變流器系統(tǒng)；而開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、容錯(cuò)性強(qiáng)可靠性高，效率也高于雙饋異步發(fā)電機(jī)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
風(fēng)電行業(yè)，最大功率輸出能力是該產(chǎn)業(yè)中發(fā)電機(jī)組運(yùn)行控制中的關(guān)鍵，更高的效率和效益，更大的發(fā)電能力功率密度，更寬的發(fā)電范圍，是該領(lǐng)域所特別需要的。
開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)變流器是開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行和控制的中樞環(huán)節(jié)，目前已有的變流器結(jié)構(gòu)中，勵(lì)磁與發(fā)電兩階段如果各自獨(dú)立運(yùn)行與控制，則為他勵(lì)型，如果勵(lì)磁所需電源來(lái)自發(fā)電階段的發(fā)出電能，則為自勵(lì)型，傳統(tǒng)自勵(lì)型為直接將發(fā)電電壓作為勵(lì)磁電壓，電壓和電流波動(dòng)大，他勵(lì)型雖然電壓電流波動(dòng)小但需要提供專門的他勵(lì)電源，增加了維護(hù)工作量。
目前業(yè)界也有一些解耦型的自勵(lì)型開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)變流器系統(tǒng)，勵(lì)磁電壓也可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了該系統(tǒng)在風(fēng)電領(lǐng)域的適應(yīng)性，但靈活性不足，譬如勵(lì)磁電源出現(xiàn)故障或者控制所限，勵(lì)磁電壓變化范圍不寬，或者僅僅單獨(dú)依靠勵(lì)磁電源的變化來(lái)調(diào)節(jié)繞組勵(lì)磁階段電壓和電流，必要時(shí)缺乏對(duì)系統(tǒng)的快速反應(yīng)的多方位強(qiáng)化控制能力。
另外，在適應(yīng)極低風(fēng)速、極高風(fēng)速、極高轉(zhuǎn)速、極低負(fù)載等方面，也需要新的系統(tǒng)能考慮到這些，從而可提高整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的可發(fā)電運(yùn)行寬度，進(jìn)而提高系統(tǒng)的發(fā)電效益和效率。
業(yè)界目前的眾多考慮中，很大的一個(gè)趨勢(shì)是使得變流器越來(lái)越復(fù)雜，所需的開關(guān)管越來(lái)越多，開關(guān)管的頻繁的開關(guān)動(dòng)作，尤其pwm控制等，造成了大量的開關(guān)損耗，消耗了大量電能，降低了發(fā)電效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
根據(jù)以上的背景技術(shù)，本發(fā)明就提出一種寬勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)范圍、雙方式分別調(diào)控的提高勵(lì)磁強(qiáng)化能力、多開關(guān)管但少開關(guān)頻率、特殊續(xù)流回路提升發(fā)電階段前繞組電流等方面的變流器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其控制方法，提升了適應(yīng)風(fēng)力特性的寬范圍發(fā)電區(qū)間以及發(fā)電輸出能力，提高了發(fā)電效率和效益，相對(duì)的則簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，由變流主電路、輸出母線電容器、隔離式dc/dc變換器、勵(lì)磁與放電主電路組成，所述變流主電路輸出正負(fù)兩端連接所述輸出母線電容器正負(fù)兩端，同時(shí)作為所述隔離式dc/dc變換器的輸入正負(fù)兩端，隔離式dc/dc變換器輸出正負(fù)兩端連接所述勵(lì)磁與放電主電路輸入正負(fù)兩端，勵(lì)磁與放電主電路輸出正負(fù)兩端連接變流主電路輸入正負(fù)兩端，變流主電路輸出正極端也連接勵(lì)磁與放電主電路的放電輸入端，勵(lì)磁與放電主電路輸出正極端、變流主電路輸出負(fù)極端、變流主電路輸入正極端短接；
所述變流主電路由三個(gè)或四個(gè)變流支路并聯(lián)組成，每個(gè)變流支路內(nèi)部連接開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的一相繞組，每相繞組含有兩套繞組，并分開連接，具體來(lái)說(shuō)，每個(gè)變流支路由第一套繞組、第二套繞組、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第一二極管組成，其中，所述第一套繞組一端、所述第一開關(guān)管陽(yáng)極、所述第二開關(guān)管陰極短接并作為變流主電路輸入正極端，第一開關(guān)管陰極連接所述第一二極管陰極和所述第二套繞組一端，第一套繞組另一端連接第一二極管陽(yáng)極和所述第三開關(guān)管陽(yáng)極，第二套繞組另一端連接第三開關(guān)管陰極、所述第四開關(guān)管陽(yáng)極、第二開關(guān)管陽(yáng)極、所述第五開關(guān)管陽(yáng)極，第四開關(guān)管陰極作為變流主電路輸入負(fù)極端，第五開關(guān)管陰極作為變流主電路輸出正極端；
所述隔離式dc/dc變換器內(nèi)含電磁隔離環(huán)節(jié)，其輸出直流電壓值與輸入直流電壓值相等；
所述勵(lì)磁與放電主電路由第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一電感、第二電感、電容器組成，其中，所述第六開關(guān)管陽(yáng)極作為勵(lì)磁與放電主電路輸入正極端，第六開關(guān)管陰極與所述第二二極管陰極、所述第一電感一端連接，第一電感另一端與所述第七開關(guān)管陽(yáng)極、所述第三二極管陽(yáng)極連接，第三二極管陰極與所述電容器正極、所述第二電感一端連接并作為勵(lì)磁與放電主電路輸出正極端，第二電感另一端與所述第四二極管陰極、所述第八開關(guān)管陰極連接，第八開關(guān)管陽(yáng)極作為勵(lì)磁與放電主電路的放電輸入端連接變流主電路輸出正極端，第二二極管陽(yáng)極、第七開關(guān)管陰極、電容器負(fù)極、第四二極管陽(yáng)極短接并作為勵(lì)磁與放電主電路輸入和輸出負(fù)極端。
一種開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器的控制方法，分為三類工作模式：
第一類工作模式，當(dāng)發(fā)電機(jī)組負(fù)載突然變大，或發(fā)電起動(dòng)階段，或最大功率跟蹤等等需要快速加強(qiáng)勵(lì)磁時(shí)即快速加強(qiáng)變流主電路輸入電流以便提高發(fā)電機(jī)組功率輸出能力時(shí)切入此模式，該類工作模式又分為兩種：
(1)根據(jù)開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，連接需工作的相繞組的變流支路的第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管閉合，第二開關(guān)管、第五開關(guān)管斷開，第六開關(guān)管閉合，第八開關(guān)管斷開，第七開關(guān)管按pwm控制方式工作，其占空比的大小根據(jù)控制系統(tǒng)對(duì)工作中的相繞組中的電流值需求調(diào)節(jié)，以上該階段為開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的相繞組的勵(lì)磁階段，根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)情況到達(dá)勵(lì)磁階段結(jié)束位置時(shí)，第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管斷開，第五開關(guān)管閉合，進(jìn)入發(fā)電階段，待根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置到發(fā)電階段結(jié)束時(shí)，斷開第五開關(guān)管，該相繞組工作結(jié)束；
(2)在以上第一類工作模式(1)中，即使在第七開關(guān)管占空比調(diào)解下的勵(lì)磁與放電主電路可達(dá)到的最大輸出電壓依然不能使得發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁階段結(jié)束時(shí)相繞組電流滿足需求，進(jìn)入該種工作模式：勵(lì)磁階段開始時(shí)與第一類工作模式第(1)種工作模式下勵(lì)磁階段開始時(shí)各開關(guān)管動(dòng)作模式相同，在勵(lì)磁階段即將結(jié)束時(shí)，提前10％的原勵(lì)磁時(shí)間檢測(cè)繞組電流不能達(dá)到所需勵(lì)磁電流80％時(shí)，此時(shí)斷開第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管，閉合第二開關(guān)管，使得相繞組進(jìn)入續(xù)流階段，從而在無(wú)反向電壓情況下相繞組電流快速提升，待到達(dá)發(fā)電階段開始時(shí)，斷開第二開關(guān)管，同時(shí)閉合第五開關(guān)管，進(jìn)入與第一類工作模式第(1)種模式相同的發(fā)電階段，如果發(fā)電階段開始前續(xù)流階段期間相繞組電流已滿足需求，則提前進(jìn)入發(fā)電階段；
該類工作模式下第六開關(guān)管始終保持閉合狀態(tài)，第八開關(guān)管始終保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，第二開關(guān)管僅僅在續(xù)流階段時(shí)才閉合，第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管僅僅在勵(lì)磁階段時(shí)才閉合，第五開關(guān)管僅僅在發(fā)電階段時(shí)才閉合；
第二類工作模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速與輸出功率均在各自額定值的±10％區(qū)域范圍內(nèi)時(shí)：
第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第八開關(guān)管始終處于斷開狀態(tài)，工作期間沒有續(xù)流階段，勵(lì)磁結(jié)束直接進(jìn)入發(fā)電階段；根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)結(jié)果，需要某變流支路投入工作時(shí)，該變流支路的第四開關(guān)管閉合首先進(jìn)入勵(lì)磁階段，勵(lì)磁與放電主電路的第六開關(guān)管、第七開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)根據(jù)如下原則調(diào)節(jié)：根據(jù)所需繞組電流情況，當(dāng)需要?jiǎng)?lì)磁電壓即勵(lì)磁與放電主電路輸出電壓相對(duì)母線電壓即變流主電路輸出電壓減小時(shí)，第七開關(guān)管斷開，第六開關(guān)管按照pwm控制方式工作，具體占空比根據(jù)所需繞組電流閉環(huán)控制需要確定；當(dāng)需要?jiǎng)?lì)磁電壓相對(duì)母線電壓增大即提高繞組電流時(shí)，第六開關(guān)管閉合，第七開關(guān)管按照pwm控制方式工作，具體占空比根據(jù)所需繞組電流閉環(huán)控制需要確定；當(dāng)勵(lì)磁階段第六開關(guān)管一直閉合，第七開關(guān)管一直斷開時(shí)，勵(lì)磁階段結(jié)束時(shí)繞組電流正好在滿足需求值的誤差范圍內(nèi)，則不進(jìn)行pwm控制；
第三類工作模式，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組輸出端負(fù)載突然變小，或發(fā)電機(jī)組高速運(yùn)行母線電壓過高等需要減小風(fēng)電機(jī)組輸出功率即減小勵(lì)磁電壓時(shí)，進(jìn)入該類工作模式下：
該類工作模式下第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第七開關(guān)管始終處于斷開狀態(tài)，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置預(yù)工作變流支路勵(lì)磁階段來(lái)臨時(shí)第四開關(guān)管閉合，第六開關(guān)管采用pwm控制方式，通過其占空比的調(diào)節(jié)改變勵(lì)磁與放電主電路的輸出勵(lì)磁電壓，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置情況勵(lì)磁階段結(jié)束后第四開關(guān)管斷開第五開關(guān)管閉合進(jìn)入發(fā)電階段，當(dāng)剛結(jié)束工作的變流支路發(fā)電階段工作結(jié)束后使得發(fā)電輸出的輸出母線電容器兩端電壓升高時(shí)，或者輸出母線電容器兩端電壓在超額定母線電壓5％以上時(shí)，后續(xù)變流支路勵(lì)磁階段時(shí)第六開關(guān)管的占空比按比例調(diào)節(jié)變小，在此期間，第八開關(guān)管閉合將輸出母線電容器兩側(cè)電能向第二電感放電，檢測(cè)到放電回路電流達(dá)到限定值時(shí)斷開第八開關(guān)管。
本發(fā)明的技術(shù)效果主要有：
(1)兩種方式實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化勵(lì)磁，可疊加使用，做到強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，即在勵(lì)磁階段令第一開關(guān)管、第三開關(guān)管閉合，第六開關(guān)管閉合，第七開關(guān)管pwm控制，然后第四開關(guān)管閉合進(jìn)入勵(lì)磁階段時(shí)，此時(shí)勵(lì)磁的相繞組每套繞組都承受整個(gè)的勵(lì)磁電壓值，相對(duì)增強(qiáng)一倍勵(lì)磁電壓，而勵(lì)磁與放電主電路則工作在升壓模式，即輸出勵(lì)磁電壓大于母線電壓模式強(qiáng)化勵(lì)磁，進(jìn)而提高了整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的快速的發(fā)電輸出能力。
(2)本發(fā)明變流器結(jié)構(gòu)中第二開關(guān)管的設(shè)置，在勵(lì)磁電流即發(fā)電階段開始前相繞組電流不能達(dá)到所需值時(shí)，閉合第二開關(guān)管增加一無(wú)反壓的續(xù)流階段，可短時(shí)間內(nèi)快速提升繞組電流，進(jìn)而提升了發(fā)電階段起始繞組電流，從而有利于提高發(fā)電系統(tǒng)功率輸出能力。
(3)變流主電路的結(jié)構(gòu)，既可以根據(jù)需要選擇強(qiáng)化勵(lì)磁(即第一開關(guān)管和第三開關(guān)管閉合勵(lì)磁)工作模式，也可以在高風(fēng)速中低負(fù)載時(shí)選擇常規(guī)勵(lì)磁(即第一開關(guān)管和第三開關(guān)管斷開勵(lì)磁)模式，拓寬了變流器對(duì)外在條件的適應(yīng)性。
(4)本發(fā)明的勵(lì)磁結(jié)構(gòu)及其控制方法，即勵(lì)磁與放電主電路及其控制方法下，不但實(shí)現(xiàn)了發(fā)電母線電壓與勵(lì)磁電壓的解耦，而且勵(lì)磁電壓的調(diào)節(jié)范圍寬廣，也可以保持勵(lì)磁電壓穩(wěn)定等于母線電壓。
(5)本發(fā)明的放電環(huán)節(jié)，在負(fù)載過小或風(fēng)力過大或轉(zhuǎn)速過大等不需要過多電能而且變流器儲(chǔ)能過多情況下，可快速的放電給予相關(guān)保護(hù)措施，并且第二電感吸收放電電能后，待第八開關(guān)管放電結(jié)束一段落而關(guān)斷后，第二電感儲(chǔ)存的電能可反饋向電容器充電，從而有效利用了電能可用于后續(xù)勵(lì)磁階段的工作，不浪費(fèi)，提高整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的效益和效率。
(6)從本發(fā)明的工作模式中可見，除非在相對(duì)極端的情況下，否則，在額定區(qū)附近工作時(shí)，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管是常開的開關(guān)狀態(tài)，不輕易閉合工作，則該幾個(gè)開關(guān)管的開關(guān)損耗、通態(tài)損耗總體很小，其余開關(guān)管也常出現(xiàn)斷開狀態(tài)，并且絕大多數(shù)開關(guān)管工作在單脈波開關(guān)模式，所以，雖然本發(fā)明的結(jié)構(gòu)所需開關(guān)管數(shù)量較多，但因此而產(chǎn)生的損耗增加并不明顯。
附圖說(shuō)明
圖1所示為本發(fā)明的開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器電路結(jié)構(gòu)圖。
圖1中：1、變流主電路，2、隔離式dc/dc變換器，3、勵(lì)磁與放電主電路。
具體實(shí)施方式
一種開關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，附圖1為本發(fā)明的變流器電路結(jié)構(gòu)圖，由變流主電路1、輸出母線電容器cm、隔離式dc/dc變換器2、勵(lì)磁與放電主電路3組成，變流主電路1輸出正負(fù)兩端連接輸出母線電容器cm正負(fù)兩端，同時(shí)作為隔離式dc/dc變換器2的輸入正負(fù)兩端，隔離式dc/dc變換器2輸出正負(fù)兩端連接勵(lì)磁與放電主電路3輸入正負(fù)兩端，勵(lì)磁與放電主電路3輸出正負(fù)兩端連接變流主電路1輸入正負(fù)兩端，變流主電路1輸出正極端也連接勵(lì)磁與放電主電路3的放電輸入端，勵(lì)磁與放電主電路3輸出正極端、變流主電路1輸出負(fù)極端、變流主電路1輸入正極端短接。
本實(shí)施例的開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)為四相8/6極雙套繞組型，其變流主電路1由四個(gè)變流支路并聯(lián)組成，每個(gè)變流支路內(nèi)部連接開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的一相繞組，每相繞組含有兩套繞組，并分開連接，具體來(lái)說(shuō)，每個(gè)變流支路由第一套繞組m1/n1/p1/q1、第二套繞組m2/n2/p2/q2、第一開關(guān)管v1/v6/v11/v16、第二開關(guān)管v2/v7/v12/v17、第三開關(guān)管v3/v8/v13/v18、第四開關(guān)管v4/v9/v14/v19、第五開關(guān)管v5/v10/v15/v20、第一二極管d1/d2/d3/d4組成，其中，第一套繞組m1/n1/p1/q1一端、第一開關(guān)管v1/v6/v11/v16陽(yáng)極、第二開關(guān)管v2/v7/v12/v17陰極短接并作為變流主電路1輸入正極端，第一開關(guān)管v1/v6/v11/v16陰極連接第一二極管d1/d2/d3/d4陰極和第二套繞組m2/n2/p2/q2一端，第一套繞組m1/n1/p1/q1另一端連接第一二極管d1/d2/d3/d4陽(yáng)極和第三開關(guān)管v3/v8/v13/v18陽(yáng)極，第二套繞組m2/n2/p2/q2另一端連接第三開關(guān)管v3/v8/v13/v18陰極、第四開關(guān)管v4/v9/v14/v19陽(yáng)極、第二開關(guān)管v2/v7/v12/v17陽(yáng)極、第五開關(guān)管v5/v10/v15/v20陽(yáng)極，第四開關(guān)管v4/v9/v14/v19陰極作為變流主電路1輸入負(fù)極端，第五開關(guān)管v5/v10/v15/v20陰極作為變流主電路1輸出正極端。
隔離式dc/dc變換器2內(nèi)含電磁隔離環(huán)節(jié)，其輸出直流電壓值與輸入直流電壓值相等，即起到電磁隔離以及對(duì)輸入輸出兩端濾波功能。
勵(lì)磁與放電主電路3由第六開關(guān)管v21、第七開關(guān)管v22、第八開關(guān)管v23、第二二極管d5、第三二極管d6、第四二極管d7、第一電感l(wèi)1、第二電感l(wèi)2、電容器c組成，其中，第六開關(guān)管v21陽(yáng)極作為勵(lì)磁與放電主電路3輸入正極端，第六開關(guān)管v21陰極與第二二極管d5陰極、第一電感l(wèi)1一端連接，第一電感l(wèi)1另一端與第七開關(guān)管v22陽(yáng)極、第三二極管d6陽(yáng)極連接，第三二極管d6陰極與電容器c正極、第二電感l(wèi)2一端連接并作為勵(lì)磁與放電主電路3輸出正極端，第二電感l(wèi)2另一端與第四二極管d7陰極、第八開關(guān)管v23陰極連接，第八開關(guān)管v23陽(yáng)極作為勵(lì)磁與放電主電路3的放電輸入端連接變流主電路1輸出正極端，第二二極管d5陽(yáng)極、第七開關(guān)管v22陰極、電容器c負(fù)極、第四二極管d7陽(yáng)極短接并作為勵(lì)磁與放電主電路3輸入和輸出負(fù)極端。
根據(jù)本實(shí)施例的變流器結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)，控制方法分為三類工作模式，根據(jù)控制系統(tǒng)在不同負(fù)載及不同工況下的需求選擇。
第一類工作模式是在發(fā)電機(jī)組負(fù)載突然變大，或發(fā)電起動(dòng)階段，或最大功率跟蹤等等需要快速加強(qiáng)勵(lì)磁時(shí)即快速加強(qiáng)變流主電路輸入電流以便提高發(fā)電機(jī)組功率輸出能力時(shí)切入，該類工作模式又具體分為兩種：
(1)根據(jù)開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，假設(shè)m相繞組具備工作條件，則首先控制第一開關(guān)管v1、第三開關(guān)管v3、第四開關(guān)管v4閉合，第二開關(guān)管v2、第五開關(guān)管v5斷開，第六開關(guān)管v21閉合，第八開關(guān)管v23斷開，第七開關(guān)管v22按pwm控制方式工作，其占空比的大小根據(jù)對(duì)m相繞組中的電流值需求調(diào)節(jié)，以上該階段為開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的相繞組的勵(lì)磁階段，在此階段由于第六開關(guān)管v21始終閉合，第七開關(guān)管v22閉合時(shí)第一電感l(wèi)1被充電同時(shí)電容器c向m相繞組提供勵(lì)磁電壓，而第七開關(guān)管v22關(guān)斷時(shí)則是第一電感l(wèi)1和電容器c共同向m相繞組提供勵(lì)磁電壓，起到了增強(qiáng)勵(lì)磁的效果；另外，第一開關(guān)管v1和第三開關(guān)管v3的閉合后勵(lì)磁，則m1和m2每一套繞組承受的勵(lì)磁電壓分別等于勵(lì)磁與放電主電路3的輸出電壓，如果第一開關(guān)管v1和第三開關(guān)管v3斷開狀態(tài)的勵(lì)磁，則m1和m2每套繞組兩端勵(lì)磁電壓僅有勵(lì)磁與放電主電路3的輸出電壓值的一半，從而該模式的變流支路勵(lì)磁階段下繞組的電壓提升一倍；
當(dāng)根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)情況到達(dá)勵(lì)磁階段結(jié)束位置時(shí)，第一開關(guān)管v1、第三開關(guān)管v3、第四開關(guān)管v4斷開，第五開關(guān)管v5閉合，進(jìn)入發(fā)電階段，待根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置到發(fā)電階段結(jié)束時(shí)，斷開第五開關(guān)管v5，該m相繞組工作結(jié)束。
(2)在以上第一類工作模式(1)中，即使在第七開關(guān)管v22占空比調(diào)解下的勵(lì)磁與放電主電路3可達(dá)到的最大輸出電壓依然不能使得發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁階段結(jié)束時(shí)相繞組電流滿足需求，接下來(lái)進(jìn)入工作狀態(tài)的后續(xù)相繞組進(jìn)入該種工作模式，假設(shè)為n相繞組所在變流支路：勵(lì)磁階段開始時(shí)與第一類工作模式第(1)種工作模式下勵(lì)磁階段開始時(shí)各開關(guān)管動(dòng)作模式相同，在勵(lì)磁階段即將結(jié)束時(shí)，提前10％的原勵(lì)磁時(shí)間檢測(cè)繞組電流不能達(dá)到所需勵(lì)磁電流80％時(shí)，此時(shí)斷開第一開關(guān)管v6、第三開關(guān)管v8、第四開關(guān)管v9，閉合第二開關(guān)管v7，使得相繞組進(jìn)入續(xù)流階段，此時(shí)該n相繞組電流回路為n1-d2-n2-v7-n1，因而n相繞組沒有外在反向電壓(發(fā)電階段時(shí)母線電壓會(huì)給予繞組反向電壓)，則該回路繞組電流更快速的獲得增大，待到達(dá)發(fā)電階段開始時(shí)，斷開第二開關(guān)管v7，同時(shí)閉合第五開關(guān)管v10，進(jìn)入與第一類工作模式第(1)種模式相同的發(fā)電階段，如果發(fā)電階段開始前續(xù)流階段期間相繞組電流已滿足需求，則提前進(jìn)入發(fā)電階段。
該類工作模式下第六開關(guān)管v21始終保持閉合狀態(tài)，第八開關(guān)管v23始終保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，第二開關(guān)管v2/v7/v12/v17僅僅在續(xù)流階段時(shí)才閉合，第一開關(guān)管v1/v6/v11/v16、第三開關(guān)管v3/v8/v13/v18、第四開關(guān)管v4/v9/v14/v19僅僅在勵(lì)磁階段時(shí)才閉合，第五開關(guān)管v5/v10/v15/v20僅僅在發(fā)電階段時(shí)才閉合。
第二類工作模式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速與輸出功率均在各自額定值的±10％區(qū)域范圍內(nèi)時(shí)：
根據(jù)轉(zhuǎn)子位置假設(shè)m相繞組需進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，其變流支路的第一開關(guān)管v1、第二開關(guān)管v2、第三開關(guān)管v3、第八開關(guān)管v23始終處于斷開狀態(tài)，工作期間沒有續(xù)流階段，勵(lì)磁結(jié)束直接進(jìn)入發(fā)電階段；勵(lì)磁開始時(shí)第四開關(guān)管v4閉合首先進(jìn)入勵(lì)磁階段，第六開關(guān)管v21、第七開關(guān)管v22的開關(guān)狀態(tài)根據(jù)如下原則調(diào)節(jié)：根據(jù)所需繞組電流情況，當(dāng)需要?jiǎng)?lì)磁電壓即勵(lì)磁與放電主電路3輸出電壓相對(duì)母線電壓即變流主電路輸出電壓減小時(shí)，第七開關(guān)管v22斷開，第六開關(guān)管v21按照pwm控制方式工作，此時(shí)勵(lì)磁電壓低于母線電壓，具體勵(lì)磁電壓即第六開關(guān)管v21的占空比根據(jù)所需繞組電流閉環(huán)控制需要調(diào)節(jié)；當(dāng)需要?jiǎng)?lì)磁電壓相對(duì)母線電壓增大即提高繞組電流時(shí)，第六開關(guān)管v21閉合，第七開關(guān)管v22按照pwm控制方式工作，此工況下勵(lì)磁電壓將大于母線電壓，具體占空比根據(jù)所需繞組電流閉環(huán)控制需要調(diào)節(jié)；當(dāng)勵(lì)磁階段第六開關(guān)管v21一直閉合，第七開關(guān)管v22一直斷開時(shí)，勵(lì)磁階段結(jié)束時(shí)繞組電流正好在滿足需求值的誤差范圍內(nèi)，則不進(jìn)行任何pwm方式控制。
第三類工作模式，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組輸出端負(fù)載突然變小，或發(fā)電機(jī)組高速運(yùn)行母線電壓過高等需要減小風(fēng)電機(jī)組輸出功率即減小勵(lì)磁電壓時(shí)，進(jìn)入該類工作模式下：
該類工作模式下第一開關(guān)管v1/v6/v11/v16、第二開關(guān)管v2/v7/v12/v17、第三開關(guān)管v3/v8/v13/v18、第七開關(guān)管v22始終處于斷開狀態(tài)，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置假設(shè)m相繞組的變流支路勵(lì)磁階段來(lái)臨時(shí)第四開關(guān)管v4閉合，第六開關(guān)管v21采用pwm控制方式，此時(shí)勵(lì)磁電壓將小于母線電壓，具體通過其占空比的調(diào)節(jié)改變，對(duì)勵(lì)磁電壓的需求越小則占空比越小，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置情況勵(lì)磁階段結(jié)束后第四開關(guān)管v4斷開第五開關(guān)管v5閉合進(jìn)入發(fā)電階段，當(dāng)發(fā)電階段工作結(jié)束后使得發(fā)電輸出的輸出母線電容器cm兩端電壓升高時(shí)，或者輸出母線電容器cm兩端電壓在超額定母線電壓5％以上時(shí)，后續(xù)工作的譬如n相繞組變流支路勵(lì)磁階段時(shí)第六開關(guān)管v21的占空比按比例調(diào)節(jié)變小，在此期間，第八開關(guān)管v23閉合將輸出母線電容器cm兩側(cè)電能向第二電感l(wèi)2放電，母線電壓降低，檢測(cè)到放電回路電流達(dá)到限定值時(shí)再斷開第八開關(guān)管v23。