永磁雙凸極電機可控整流發電系統技術方案

一種永磁雙凸極電機可控整流發電系統，屬于特種發電系統。該發電系統由三大部分構成，分別是永磁雙凸極發電機、三相半波可控整流電路和整流控制器。所述系統的發電機三相定子電樞繞組呈星形接法，繞組中點為O。定子電樞繞組A、B、C的另一端分別經三相可控半波整流電路整流輸出，可控半波整流電路的下橋臂均為絕緣柵晶體管，上橋臂均為二極管。根據繞組中點O與整流電路的不同接法，可將所述雙凸極電機可控整流發電系統拓展為中點連接型和中點浮空型。整流控制器根據發電機轉子位置、電樞電流和整流電壓信號，在各相繞組電勢為正時發出對應絕緣柵晶體管的驅動信號，使相電流跟蹤相電壓波形，實現整流電路對雙凸極發電機的整流和功率因數校正。

Controllable rectifier power generation system of permanent magnet doubly salient motor

The utility model relates to a controllable rectifier power generation system of a permanent-magnet doubly salient motor, which belongs to a special power generation system. The power generation system consists of three parts, namely, permanent magnet doubly salient generator, three-phase half wave controlled rectifier circuit and rectifier controller. The three-phase stator armature winding of the system is connected by a star type, and the midpoint of the winding is O. The other ends of the stator armature winding A, B and C are respectively rectified and output through the three-phase controllable half wave rectification circuit, and the lower bridge arm of the controllable half wave rectification circuit is an insulated gate transistor, and the upper bridge arm is diode. According to the winding point O and rectifier circuit with different method, the doubly salient motor controlled rectifier power system to expand the connection type and middle type floating point. Rectifier Controller Based on generator rotor position, the armature current and the rectifier voltage signal in each phase winding potential driving signal is issued when the corresponding insulated gate transistor, the phase current tracking phase voltage waveform, realize rectifier circuit of doubly salient generator rectifier and power factor correction.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種永磁雙凸極電機可控整流發電系統，屬于特種發電系統。
技術介紹
永磁雙凸極電機屬于一種變磁阻電機，其定子、轉子均為凸極結構，由硅鋼片疊制而成，結構簡單，永磁體和電樞繞組均位于定子側，轉子上沒有繞組，電機可靠性高，功率密度高。作為發電機使用時，設計人員通過對繞組擺放方式和轉子斜槽等設計，降低電機轉矩脈動，并使雙凸極發電機具有正弦電勢，在整流環節可以應用傳統的可控整流技術(如空間矢量調制技術SVPWM)。但是上述設計會使雙凸極電機的功率密度下降，效率降低，同時在高功率密度應用場合，電機設計還需要考慮到電樞反應對電勢波形的影響，所以在設計高功率密度的雙凸極發電機時需要做折中設計，這就使得永磁雙凸極電機的電勢無法保證是正弦波。雙凸極發電系統發電時一般外接由二極管組成的不控整流電路和濾波器，作為直流發電機使用，其中不控整流電路是雙凸極發電系統的重要組成部分。整個系統具有結構簡單、造價便宜、可靠性高等諸多優點。典型的雙凸極電機多用于直流發電系統，整流方式較為單一。同時傳統的不控整流電路沒有功率因數校正功能，在不同性質負載條件下，發電機電樞的相電流和相電壓產生相移，降低了發電機的功率因數和功率密度，同時二極管整流電路將低次諧波引入發電機繞組，加重了電樞反應，且輸出直流電壓的最低次諧波頻率較低，直接導致直流側濾波器體積大。因此本專利技術力圖尋求將可控整流發電模式引入永磁雙凸極電機發電系統，實現整流環節對發電機的功率因數校正，以調節發電機功率因數，提高電機功率密度，削弱電樞電流的波形畸變，減小直流側濾波器體積，提高整個永磁雙凸極發電機系統的效率。專利技術內容本專利技術的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種雙凸極電機可控整流發電系統。本專利技術的雙凸極電機可控整流發電系統的具體構成如下，系統由三大部分構成， 分別是永磁雙凸極發電機、三相可控半波整流電路和整流控制器。所述永磁雙凸極發電系統的雙凸極發電機三相定子電樞繞組A、B、C呈星形接法，即A相繞組的一端分別接B相繞組的一端和C相繞組的一端，構成三相繞組的中點0。三相定子電樞繞組A、B、C的另一端分別經三相可控半波整流電路整流輸出，三相可控半波整流電路的下橋臂均為絕緣柵晶體管，上橋臂均為二極管元件。根據三相繞組的中點0與整流電路的不同接法，可將所述雙凸極電機可控整流發電系統拓展為中點連接型和中點浮空型，分別如圖3和圖4。整流控制器根據所接收的發電機轉子位置信號、三相電樞電流和整流電壓信號，產生整流電路三個可控開關器件的驅動信號，以實現整流電路對雙凸極發電機的整流和功率因數校正。與現有技術相比，所述雙凸極電機可控整流發電系統具有如下特點(1)有效利用電機本身電樞電感，在無直流環節電感的情況下，實現了直流環節的調壓。(2)對于各相電樞繞組，均形成了獨立的功率因數校正電路，在不同性質負載下， 可以有效提高發電機的功率因數。(3)可以通過控制整流電路開關器件的占空比，調節各相電樞電流大小，抑制各相電樞電流的波形畸變，減小發電機阻轉矩脈動。(4)弓丨入了 PWM調制技術，提高整流電路輸出直流電壓的最低次諧波頻率，可以減小直流側濾波器的容量。附圖說明圖1是永磁雙凸極電機可控全橋整流發電系統結構示意圖。圖2是永磁雙凸極電機三相磁鏈與電樞電勢波形示意圖。圖3是永磁雙凸極電機可控半波整流發電系統中點連接型拓撲結構示意圖。圖4是永磁雙凸極電機可控半波整流發電系統中點浮空型拓撲結構示意圖。圖5是整流發電系統中點連接型拓撲電路工作狀態示意圖。圖6是整流發電系統中點浮空型拓撲電路工作狀態示意圖。上述圖中標號名稱圖1 虛線框1代表永磁雙凸極發電機；虛線框2代表三相可控半波整流電路；虛線框3代表整流控制器；LA、LB、L。分別代表雙凸極發電機A、B、C相的電樞繞組電感；Ea、&、 &分別代表雙凸極發電機A、B、C相電樞繞組的電勢；點0為雙凸極發電機A、B、C相的電樞繞組星形接法的公共端；(iF1、QF2、QF3、Qf4、QF5、Qf6分別為全橋整流電路六個橋臂上的絕緣柵晶體管；C為三相整流可控整流電路直流側濾波電容。圖2 :ΨΑ、ΨΒ、Ψc分別代表雙凸極發電機A、B、C相的磁鏈波形，Ea、Eb、Ec分別代表雙凸極發電機A、B、C相的電勢波形。ω t為轉子旋轉的電角度。圖3 虛線框1代表永磁雙凸極發電機；虛線框2代表三相整流可控半波整流電路；虛線框3代表整流控制器；LA、LB、L。分別代表雙凸極發電機A、B、C相的電樞繞組電感； EA、EB、&分別代表雙凸極發電機A、B、C相電樞繞組的電勢；點0為雙凸極發電機A、B、C相的電樞繞組星形接法的公共端；Dp D2, D3分別為三相整流可控半波整流電路三個上橋臂的功率二極管；Q1A2A3分別為三相整流可控整流電路三個下橋臂的絕緣柵晶體管；C為三相整流可控整流電路直流側濾波電容。圖中三相繞組中點0分別與絕緣柵晶體管仏力2、仏的發射極相連。圖4 虛線框1代表永磁雙凸極發電機；虛線框2代表三相整流可控半波整流電路；虛線框3代表整流控制器；LA、LB、L。分別代表雙凸極發電機A、B、C相的電樞繞組電感； EA、EB、&分別代表雙凸極發電機A、B、C相電樞繞組的電勢；點0為雙凸極發電機A、B、C相的電樞繞組星形接法的公共端；Dp D2, D3分別為三相整流可控半波整流電路三個上橋臂的功率二極管；Q1A2A3分別為三相整流可控整流電路三個下橋臂的絕緣柵晶體管；C為三相整流可控整流電路直流側濾波電容。圖中三相繞組中點0浮空。圖5 :(A)-A相電勢為正時的整流拓撲工作狀態。La代表雙凸極發電機A相的電樞繞組電感；EA代表雙凸極發電機A相電樞繞組的電勢諷為整流電路的功率二極管誶為整流電路的絕緣柵晶體管；(B)-B相電勢為正時的整流拓撲工作狀態。LB代表雙凸極發電機B相的電樞繞組電感；EB代表雙凸極發電機B相電樞繞組的電勢；D2為整流電路的功率二極管；Q2為整流電路的絕緣柵晶體管；(C)-C相電勢為正時的整流拓撲工作狀態。Lc代表雙凸極發電機C相的電樞繞組電感；Ee代表雙凸極發電機C相電樞繞組的電勢；D3為整流電路的功率二極管；Q3為整流電路的絕緣柵晶體管；C為三相整流可控整流電路直流側濾波電容。圖6 :(A)-A相電勢為正、B相電勢為負時的整流拓撲工作狀態。LA、LB分別代表雙凸極發電機A、B相的電樞繞組電感；EA、EB代表雙凸極發電機A、B相電樞繞組的電勢諷為整流電路的功率二極管；Qi、Q2為整流電路的絕緣柵晶體管；(B)-B相電勢為正、C相電勢為負時的整流拓撲工作狀態。Lb、Lc分別代表雙凸極發電機B、C相的電樞繞組電感；EB、EC代表雙凸極發電機B、C相電樞繞組的電勢；D2為整流電路的功率二極管；Q2、Q3為整流電路的絕緣柵晶體管；(C)-C相電勢為正、A相電勢為負時的整流拓撲工作狀態。Lc、La分別代表雙凸極發電機C、A相的電樞繞組電感；Ec、Ea代表雙凸極發電機C、A相電樞繞組的電勢；D3為整流電路的功率二極管；Q3、Qi為整流電路的絕緣柵晶體管；具體實施例方式本專利技術雙凸極電機可控整流發電系統，根據三相繞組的中點0與整流電路的不同接法，可將所述雙凸極電機可控整流發電系統拓展為中點連接型和中點浮空型，分別如圖3 和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種永磁雙凸極電機可控整流發電系統，其特征在于，在永磁雙凸極電機可控半波整流發電拓撲中，所述發電系統的永磁雙凸極發電機的三相定子電樞繞組Ａ、Ｂ、Ｃ呈星形接法，即Ａ相繞組的一端分別接Ｂ相繞組的一端和Ｃ相繞組的一端，構成三相繞組的中點Ｏ。Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３分別為三相可控半波整流電路三個上橋臂的功率二極管，Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３分別為三相可控半波整流電路三個下橋臂的絕緣柵晶體管，Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３構成了三相可控半波整流電路，定子電樞繞組Ａ的另一端分別接功率二極管Ｄ１陽極、絕緣柵晶體管Ｑ１集電極，電樞繞組Ｂ的另一端分別接功率二極管Ｄ２陽極、絕緣柵晶體管Ｑ２集電極，電樞繞組Ｃ的另一端分別接功率二極管Ｄ３陽極、絕緣柵晶體管Ｑ３集電極，整流控制器根據所接收的發電機轉子位置信號、三相電樞電流和整流電壓信號，產生整流電路三個可控開關器件的驅動信號。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳冉，陳志輝，龔春英，段晴晴，毛志鑫，嚴仰光，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：84