CN102545754A - 一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统 - Google Patents

一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102545754A
CN102545754A CN2012100481977A CN201210048197A CN102545754A CN 102545754 A CN102545754 A CN 102545754A CN 2012100481977 A CN2012100481977 A CN 2012100481977A CN 201210048197 A CN201210048197 A CN 201210048197A CN 102545754 A CN102545754 A CN 102545754A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control bridge
half control
winding
type permanent
pole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012100481977A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102545754B (zh
Inventor
史立伟
周波
魏佳丹
邓清唐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201210048197.7A priority Critical patent/CN102545754B/zh
Publication of CN102545754A publication Critical patent/CN102545754A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102545754B publication Critical patent/CN102545754B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明提供了一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统，属于航空电机控制技术领域。该发电系统包括绕组开路式永磁双凸极起动发电机转子(10)、绕组开路式永磁双凸极起动发电机三相定子绕组(11)、第一半控桥(2)、第二半控桥(3)、切换开关(4)、滤波电容(5)、蓄电池(1)、控制器(6)、电压传感器(7)、电流传感器(8)和位置传感器(9)。本发明公开的绕组开路式永磁双凸极起动发电系统既能作为电动机运行起动发动机，又可作为发电机运行为飞机等载运工具提供电压稳定的直流电，具有广阔的应用前景。

Description

一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统
 技术领域
本发明涉及一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统，属于航空电机控制技术领域。
 背景技术
双凸极电机以其定子和转子的双凸极结构而得名，双凸极电机按照励磁方式的不同可以分为三大类：永磁式双凸极（Doubly Salient Permanent Magnet, DSPM）电机、电励磁双凸极（Doubly Salient Electro-Magnet，DSEM，或称双馈双凸极Doubly Fed Doubly Salient，DFDS）电机和混合励磁双凸极（Doubly Salient Hybrid Excitation，DSHE）电机。永磁式双凸极电机既有开关磁阻电机的结构简单、可靠性高等优点，又有永磁无刷电机高的功率重量比、损耗小等优点，因此受到人们越来越多的关注。但是永磁式双凸极电机磁场不可调节，所以作为发电机运行时存在着输出电压随着转速和负载的变化而变化的问题。
目前已有一些双凸极电机方案被提出。例如，公告的中国发明专利：永磁双凸极电机可控整流发电系统，申请号：201110062873.1，公开了一种永磁双凸极电机可控整流发电系统，属于特种发电系统，该发电系统由永磁双凸极发电机、三相半波可控整流电路和整流控制器组成，整流控制器可以根据发电机转子位置、电枢电流和整流电压信号，在各相绕组电势为正时发出对应绝缘栅晶体管的驱动信号，使相电流跟踪相电压波形，实现整流电路对双凸极发电机的整流和功率因数校正。公告的发明专利：电励磁双凸极电机的单相桥整流发电电路，申请号：201010286836.4，公开了一种电励磁双凸极电机的单相桥整流发电电路，该电路通过调整电励磁绕组电流的大小来调整电机气隙磁场，以保持输出电压的稳定。授权的发明专利：混合励磁双凸极电机，授权号：ZL200910098788.3，公开了由转子，定子，三相电枢绕组，单相励磁绕组和机壳构成的混合励磁双凸极电机，其永磁体励磁和励磁绕组电励磁共同合成气隙磁场，实现了气隙磁场的可调节性，同时采用导磁材料作为机壳，避免了定子外沿的漏磁，提高了永磁体使用率，改善电机电磁兼容能力。以上发明是通过控制电励磁绕组电流来控制系统输出或者利用可控整流电路来控制系统的输出。
发明内容
本发明提供了一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统，该系统由双半控桥和开路式绕组组成、具有BOOST升压功能以稳定系统输出电压，既能作为电动机运行起动发动机，又为汽车、飞机等载运工具提供电压稳定的直流电。
本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：
一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统，包括绕组开路式永磁双凸极起动发电机转子、绕组开路式永磁双凸极起动发电机三相定子绕组、第一半控桥、第二半控桥、切换开关、滤波电容、蓄电池、控制器、电压传感器、电流传感器和位置传感器，第一半控桥的正极、第二半控桥的正极、滤波电容的正极和蓄电池的正极连接在一起作为系统的正极给负载供电，第一半控桥的负极、第二半控桥的负极、滤波电容的负极、负载的负极和蓄电池的负极接在一起作为系统的负极，第一半控桥的三相桥臂中点分别接双凸极起动发电机三相定子绕组的一端，三相定子绕组的另一端分别接第二半控桥的三相桥臂中点，切换开关为三刀单掷开关，切换开关一端分别接第二半控桥的三相桥臂中点，切换开关的另一端蓄电池正极；当三相定子绕组的某相产生正向电动势时，控制第二半控桥上该相对应的下桥臂导通，则该相产生的电流可经过第一半控桥上该相对应的续流二极管实现储能，若关闭该相对应的第二半控桥上的下桥臂，则三相定子绕组中电感储存的能量经过第二半控桥的上桥臂续流而提升了输出端电压，这样通过控制第一半控桥、第二半控桥的下桥臂开关状态使三相定子绕组各相分别组成BOOST升压器来使系统在变转速变负载的工况下输出稳定电压的直流电；绕组开路式永磁双凸极起动发电机凸极转子轴上安装有位置传感器，蓄电池正极设置电压传感器，绕组开路式永磁双凸极起动发电机三相定子绕组上设置电流传感器，所述位置传感器、电压传感器和电流传感器的输出端分别与控制器的信号采集输入端连接，控制器的控制信号输出端接第一半控桥和第二半控桥的控制端。
本发明的有益效果如下：
本发明绕组开路型永磁双凸极起动发电系统既能作为电动机运行起动发动机，又可作为发电机运行为飞机等载运工具提供电压稳定的直流电。而且仅使用6个可控功率元件，控制简单，成本低；相比较传统的航空用起动发电系统，大大改善了系统转速适应范围和调压控制方法，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的系统结构组成框图，其中：1、蓄电池；2、第一半控桥；3、第二半控桥；4、切换开关；5、滤波电容；6、控制器；7、电压传感器；8电流传感器；9、位置传感器；10、转子11、定子绕组；12、负载。
图2是只能利用电枢绕组正向电压的精简系统结构组成框图，其中：1、蓄电池；2、第一半控桥；3、整流桥；4、切换开关；5、滤波电容；6、控制器；7、电压传感器；8电流传感器；9、位置传感器；10、转子11、定子绕组；12、负载。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
如图1所示的绕组开路式永磁双凸极起动发电系统，包括绕组开路式永磁双凸极起动发电机转子10、绕组开路式永磁双凸极起动发电机三相定子绕组11、第一半控桥2、第二半控桥3、切换开关4、滤波电容5、蓄电池1、控制器6、电压传感器7、电流传感器8和位置传感器9，第一半控桥2的正极、第二半控桥3的正极、滤波电容5的正极和蓄电池1的正极连接在一起作为系统的正极给负载12供电，第一半控桥2的负极、第二半控桥3的负极、滤波电容5的负极、负载12的负极和蓄电池1的负极接在一起作为系统的负极，第一半控桥2的三相桥臂中点分别接双凸极起动发电机三相定子绕组11的一端，三相定子绕组11的另一端分别接第二半控桥3的三相桥臂中点，切换开关4为三刀单掷开关，切换开关4一端分别接第二半控桥3的三相桥臂中点，切换开关4的另一端蓄电池正极；当三相定子绕组11的某相产生正向电动势时，控制第二半控桥3上该相对应的下桥臂导通，则该相产生的电流可经过第一半控桥2上该相对应的续流二极管实现储能，若关闭该相对应的第二半控桥3上的下桥臂，则三相定子绕组11中电感储存的能量经过第二半控桥3的上桥臂续流而提升了输出端电压，这样通过控制第一半控桥2、第二半控桥3的下桥臂开关状态使三相定子绕组11各相分别组成BOOST升压器来使系统在变转速变负载的工况下输出稳定电压的直流电；绕组开路式永磁双凸极起动发电机凸极转子10轴上安装有位置传感器9，蓄电池1正极设置电压传感器7，绕组开路式永磁双凸极起动发电机三相定子绕组11上设置电流传感器8，所述位置传感器9、电压传感器7和电流传感器8的输出端分别与控制器6的信号采集输入端连接，控制器6的控制信号输出端接第一半控桥2和第二半控桥3的控制端。
其工作原理为：当绕组开路式永磁双凸极起动发电机工作在起动状态时，闭合切换开关4，控制器6便可分别控制第一半控桥2的下桥臂开关状态依次来给各相定子绕组供电，以使电机旋转起动发动机；当切换开关4断开时，通过控制第一半控桥2、第二半控桥3的下桥臂开关状态使三相定子绕组11各相分别组成BOOST升压器，使系统在变转速、变负载的工况下输出稳定电压的直流电。绕组开路式永磁双凸极起动发电系统发电运行时对三相半控桥式变换器采用电压、电流双闭环控制。电压外环根据蓄电池1正极电压传感器7输出信号控制绕组开路式永磁双凸极起动发电系统端电压的幅值。电流内环在输出电压幅值大小不变的基础上，调节发电机输出电流的相位，使发电机运行于高功率因数状态。假设三相定子绕组11产生从左向右的电流为正，当三相定子绕组11的某相产生正向电动势时，控制第二半控桥3上该相对应的下桥臂导通，则该相产生的电流可经过第一半控桥2上该相对应的续流二极管实现储能，若关闭该相对应的第二半控桥3上的下桥臂，则三相定子绕组11中电感储存的能量经过第二半控桥3的上桥臂续流而提升了输出端电压，通过控制第一半控桥2、第二半控桥3的下桥臂开关状态使三相定子绕组11各相分别组成BOOST升压器来使系统在变转速变负载的工况下输出稳定电压的直流电。
   图1所示的绕组开路式永磁双凸极起动发电系统有两个半控桥，若分别控制第一半控桥、第二半控桥的下桥臂开关状态，则既可以利用电枢绕组正向电压的输出，又可以利用电枢绕组负向电压的输出。图2所示的绕组开路式永磁双凸极起动发电系统只有一个半控桥，成本较低，但只能利用电枢绕组正向电压的输出。
本发明不仅限于上述实施例，还包括增加绕组和半控桥相数而形成的变形系统。

Claims (1)

1.一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统，包括绕组开路式永磁双凸极起动发电机转子(10)、绕组开路式永磁双凸极起动发电机三相定子绕组(11)、第一半控桥(2)、第二半控桥(3)、切换开关(4)、滤波电容(5)、蓄电池(1)、控制器(6)、电压传感器(7)、电流传感器(8)和位置传感器(9)，其特征在于：第一半控桥(2)的正极、第二半控桥(3)的正极、滤波电容(5)的正极和蓄电池(1)的正极连接在一起作为系统的正极给负载(12)供电，第一半控桥(2)的负极、第二半控桥(3)的负极、滤波电容(5)的负极、负载(12)的负极和蓄电池(1)的负极接在一起作为系统的负极，第一半控桥(2)的三相桥臂中点分别接双凸极起动发电机三相定子绕组(11)的一端，三相定子绕组(11)的另一端分别接第二半控桥(3)的三相桥臂中点，切换开关(4)为三刀单掷开关，切换开关(4)一端分别接第二半控桥(3)的三相桥臂中点，切换开关(4)的另一端蓄电池正极；当三相定子绕组(11)的某相产生正向电动势时，控制第二半控桥(3)上该相对应的下桥臂导通，则该相产生的电流经过第一半控桥(2)上该相对应的续流二极管实现储能，若关闭该相对应的第二半控桥(3)上的下桥臂，则三相定子绕组(11)中电感储存的能量经过第二半控桥(3)的上桥臂续流而提升了输出端电压，这样通过控制第一半控桥(2)、第二半控桥(3)的下桥臂开关状态使三相定子绕组(11)各相分别组成BOOST升压器来使系统在变转速变负载的工况下输出稳定电压的直流电；绕组开路式永磁双凸极起动发电机凸极转子(10)轴上安装有位置传感器(9)，蓄电池(1)正极设置电压传感器(7)，绕组开路式永磁双凸极起动发电机三相定子绕组(11)上设置电流传感器(8)，所述位置传感器(9)、电压传感器(7)和电流传感器(8)的输出端分别与控制器(6)的信号采集输入端连接，控制器(6)的控制信号输出端接第一半控桥(2)和第二半控桥(3)的控制端。
CN201210048197.7A 2012-02-29 2012-02-29 一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统 Expired - Fee Related CN102545754B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210048197.7A CN102545754B (zh) 2012-02-29 2012-02-29 一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210048197.7A CN102545754B (zh) 2012-02-29 2012-02-29 一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102545754A true CN102545754A (zh) 2012-07-04
CN102545754B CN102545754B (zh) 2014-04-16

Family

ID=46351858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210048197.7A Expired - Fee Related CN102545754B (zh) 2012-02-29 2012-02-29 一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102545754B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103427742A (zh) * 2013-08-08 2013-12-04 南京航空航天大学 一种绕组开路式混合励磁电机发电系统及其能量分配方法
CN103780042A (zh) * 2014-03-03 2014-05-07 史立伟 一种无刷直流磁阻式起动发电机
CN104092343A (zh) * 2014-07-01 2014-10-08 李佳军 一种旋转磁场直流电动机
CN104092343B (zh) * 2014-07-01 2018-02-09 李佳军 一种旋转磁场直流电动机
WO2019104749A1 (zh) * 2017-12-01 2019-06-06 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 减少飞机直流起动发电的主功率馈线供电系统及方法
CN113708670A (zh) * 2021-08-30 2021-11-26 天津大学 开绕组五相永磁同步电机起动/发电状态切换控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2238503Y (zh) * 1995-10-26 1996-10-23 钟金元 汽车变整流交流发电机
CN202150822U (zh) * 2011-06-27 2012-02-22 大禹电气科技股份有限公司 用于永磁同步电机恒功率宽调速控制的四象限变频器主电路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2238503Y (zh) * 1995-10-26 1996-10-23 钟金元 汽车变整流交流发电机
CN202150822U (zh) * 2011-06-27 2012-02-22 大禹电气科技股份有限公司 用于永磁同步电机恒功率宽调速控制的四象限变频器主电路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MU-SHIN KWAK,SEUNG-KI SUL: "Control of an Open-Winding Machine in a Grid-Connected Distributed Generation System", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS》 *
魏佳丹等: "一种新型绕组开路型永磁电机起动/发电系统", 《中国电机工程学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103427742A (zh) * 2013-08-08 2013-12-04 南京航空航天大学 一种绕组开路式混合励磁电机发电系统及其能量分配方法
CN103780042A (zh) * 2014-03-03 2014-05-07 史立伟 一种无刷直流磁阻式起动发电机
CN103780042B (zh) * 2014-03-03 2016-01-20 史立伟 一种无刷直流磁阻式起动发电机
CN104092343A (zh) * 2014-07-01 2014-10-08 李佳军 一种旋转磁场直流电动机
CN104092343B (zh) * 2014-07-01 2018-02-09 李佳军 一种旋转磁场直流电动机
WO2019104749A1 (zh) * 2017-12-01 2019-06-06 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 减少飞机直流起动发电的主功率馈线供电系统及方法
CN113708670A (zh) * 2021-08-30 2021-11-26 天津大学 开绕组五相永磁同步电机起动/发电状态切换控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102545754B (zh) 2014-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107979321B (zh) 复用励磁绕组的电励磁双凸极电机驱动充电一体化系统
Gan et al. New integrated multilevel converter for switched reluctance motor drives in plug-in hybrid electric vehicles with flexible energy conversion
CN103780042B (zh) 一种无刷直流磁阻式起动发电机
CN106357164B (zh) 一种双凸极高压直流起动发电系统及控制方法
CN101958674B (zh) 绕组开路型永磁电机车载起动发电系统及控制方法
CN102075128B (zh) 转子磁分路混合励磁同步电机驱动系统及其电流控制方法
CN104242521B (zh) 一种双模电动发电机
CN110061678B (zh) 一种电励磁双凸极电机驱动充电一体化系统
CN104702186A (zh) 一种混合励磁变频交流起动发电系统及其控制方法
US10020765B2 (en) Excitation device of AC exciter
CN103684160B (zh) 自升压双凸极无刷直流发电系统
CN104218851A (zh) 三级式无刷起动/发电机交、直流混合励磁系统的拓扑结构及装置
CN104242580B (zh) 一种汽车用可变绕组起动发电机
CN103532454A (zh) 两相无刷励磁机在三级式起动/发电系统起动发电过程中的控制方法
GB2537351A (en) Control method for integrated electric drive and charger apparatus for a grid enabled vehicle
CN109245660A (zh) 一种四相电励磁双凸极电机容错驱动系统及其动态模型建立方法
CN112532128A (zh) 一种航空大功率复合无刷起动发电系统及其控制方法
CN102545754B (zh) 一种绕组开路式永磁双凸极起动发电系统
CN108923604A (zh) 一种裂相式两相励磁机及起动控制方法
CN108847796B (zh) 三级式无刷同步电机磁阻式起动控制方法及系统
CN102347725A (zh) 电励磁双凸极电机可控单相桥整流发电系统
CN102158163A (zh) 永磁双凸极电机可控整流发电系统
CN101860210A (zh) 一种新型的升压斩波电路级联结构
CN103475112A (zh) 开关磁阻发电机
CN103066906A (zh) 一种永磁无刷直流起/发电机的控制发电系统及控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Shi Liwei

Inventor after: Zhou Bo

Inventor after: Huang Haitao

Inventor after: Chen Liwen

Inventor after: Wei Jiadan

Inventor after: Deng Qingtang

Inventor before: Shi Liwei

Inventor before: Zhou Bo

Inventor before: Wei Jiadan

Inventor before: Deng Qingtang

CB03 Change of inventor or designer information
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: XU YI ZHUANG SENBIN CHEN BANGMING CHEN BANGMING TO: XU YI ZHUANG SENBIN ZHUANG SENBIN JING WEILIANG CHEN BANGMING CHEN BANGMING

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140416

Termination date: 20180229

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee