开关磁阻（SR）电机本体结构极其简单坚固，尤其是转子上无绕组和永磁体，成本低、耐高温高速，多年来在电机本体优化设计提升效率等方面不断取得进步，应用前景越来越受到业界期待。
但是，开关磁阻电机作为发电机使用即开关磁阻发电机（SRG）相对少见。
开关磁阻电机运行中需根据定转子凸极之间的相对位置关系，选定需通电工作的相绕组，各相绕组根据定转子相对位置关系分时通电，开关磁阻发电机工作时每相绕组内部又细分为励磁和发电两个阶段，按顺序分时进行，因此开关磁阻发电机的相绕组功率变换系统显得格外重要。
由于其原理特殊，与传统电机变流器存在本质区别，所以开关磁阻发电机的功率变换器自成一系。
近年来出现的基于可变励磁电压的功率变换器，在功率变换器主电路上增加了励磁电路，但励磁电路所需开关管数量仍然较多，甚至还需要隔离变压器或因不共地增加其他部件，增大了功率变换器的体积、质量、成本及损耗，削弱了变励磁本身带来的优势。
所以，发挥开关磁阻电机本体优势，开发结构简单、高效率、低损耗的变励磁功率变换器是开关磁阻发电机系统的发展趋势。
在开关磁阻发电机控制方面，提高开关磁阻发电机发电效率和效益，尤其是变速风电工况下的最大功率点跟踪（MPPT）控制性能等，成为研究的重要方向之一。
但是，常用的不对称半桥结构功率变换器在基础控制性能提升方面，技术上到越来越多的瓶颈。
当前，针对应用新型可变励磁功率变换器提升开关磁阻发电机控制性能的研究已获得一些成果，但存在变量多、控制过程复杂，以及功率变换器开关管较多或需要隔离环节等缺点。
中国计量大学现代科技学院、国网新疆综合能源服务有限公司的赵紫帆、孙冠群等，提出一种含可变励磁电压且所用开关管数量最少的新型开关磁阻发电机功率变换器，包括主电路与励磁电路，主电路所需主开关管数量等于开关磁阻发电机相绕组数，励磁电路仅需一只主开关管。
励磁电压与发电电压解耦并可独立控制，励磁电路无隔离环节并与主电路共地。
图1 实验系统据介绍，所提出的最少开关功率变换器总主开关管和总主二极管用量均为h+1个，是目前开关磁阻发电机变励磁功率变换系统领域中功率开关器件用量最少的拓扑之一，在提升变换效率的同时，降低了开关损耗、控制复杂度和系统成本。
同时，变励磁时无需隔离变压器，励磁电压与发电电压解耦且共地，可进一步减少损耗和成本。
图2 实验结果研究者在分析该新型功率变换器工作原理的基础上，针对变速风力发电应用工况，提出基于该新型功率变换器的开关磁阻发电机最大功率点跟踪（MPPT）控制方法，给出励磁电压扰动控制策略。
他们通过对一台750W的开关磁阻发电机样机系统进行仿真和实验，并与基于共上管功率变换器的开关磁阻发电机风电MPPT进行比较，结果表明该新型开关磁阻发电机功率变换器的输出功率增加1.5%，在中小功率等级领域具有一定的实际意义，尤其是面向直流微电网领域的应用。
本工作成果发表在2024年第4期《电气技术》，论文标题为“一种开关磁阻风力发电机新型功率变换系统及其最大功率点跟踪控制”，作者为赵紫帆、孙冠群 等。
本课题得到浙江省自然科学基金项目的支持。
