CN103095171A - 换向式电力变流器 - Google Patents
换向式电力变流器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103095171A CN103095171A CN2011103578880A CN201110357888A CN103095171A CN 103095171 A CN103095171 A CN 103095171A CN 2011103578880 A CN2011103578880 A CN 2011103578880A CN 201110357888 A CN201110357888 A CN 201110357888A CN 103095171 A CN103095171 A CN 103095171A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- commutators
- power converter
- alternating current
- commutator
- negative
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
本发明涉及一种换向式电力变流器，其特征是该变流器包括有一套由动力机械如电动机、水轮机或内燃机等驱动旋转的主轴和一组与其同步运转的换向器组成。当二只导电滑环分别接入直流正电极与直流负电极后，电滑环就将相应的正电能和负电能输送到换向器的正极片与负极片，随着机械驱动的转动，在换向器二端碳刷引出线上就能获得随轴旋转不断正负变换的正弦波交流电。本装置产生的交流电频率由换向器的极片数与主轴的转速所决定，三组换向器在同一主轴上运转，只要三个换向器电能切入口位置相互各呈120度相位角并作永久固定，就能产生相位极其稳定的三相正弦波交流电。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用机械换向方式运行的电力变流器，可大幅降低电力变流器生产成本，改善现有变流器输出电能频率的稳定性、可靠性以及电力并网的友好兼容性。
背景技术：
风能与太阳能光伏发电并网必须使用电力变流器，目的是将瞬息万变的大自然风力大小变化或太阳能光照度变化产生的不稳定电能转变成频率稳定符合并网要求的电能。
现有电力变流器均由IGBT半导体器件电路构成，普遍存在产品造价高昂、故障率高、受电网“低压穿越”影响大，会对电网产生杂谐波污染等缺点。
发明风容：
本发明的目的是设计一种结构简单，造价低廉，故障少，不受电网“低压穿越”影响，不对电网产生杂谐波污染的高性能、高可靠性的电力变流器。
本发明技术方案是这样实现的：一种用机械换向方式运行的电力变流器，其特征是该变流器包括有一套由动力机械如电动机、水轮机或内燃机等驱动旋转的主轴和一组与其同步运转的换向器组成。当二只导电滑环分别接入直流正电极与直流负电极后，电滑环就将相应的正电能和负电能输送到换向器的正极片与负极片，随着机械驱动的转动，在换向器二端碳刷引出线上就能获得随轴旋转不断正负变换的正弦波交流电。
本装置产生的交流电频率由换向器的极片数与主轴的转速所决定，三组换向器在同一主轴上运转，只要三个换向器电能切入口位置相互各呈120度相位角并作永久固定，就能产生相位极其稳定的三相正弦波交流电。
用本发明技术制作的电力变流器结构非常简单，由于不使用IGBT半导体器件，所以生产成本很低，又因为本设计没有易损易坏零件，所以可靠性非常高。碳刷是一种可更换的损耗性零件，使用寿命是已知的，可以几个月更换一次，所以用本发明技术制作的变流器可以无人值守，故障率极低，只要作定期运行检查就行了。
本发明主轴的旋转动力可以是电动机，也可以是水轮机或内燃机等，其中用电动机驱动“摆线针轮减速机”效果最好。“摆线针轮减速机”充许长期不间断运行，只要供电频率不变，就能产生非常稳定的旋转速度，由于国内电网频率均为50赫兹，所以“摆线针轮减速机”动力输出转速非常稳定，电动机供电即是发生±30％电压波动，“摆线针轮减速机”仍可保持非常稳定的旋转速度。由于本发明设计的电力变流器主轴旋转速度与换向器极片数是预先设计的不会变动，所以输出电能频率非常稳定，输入电压高低变化不影响本发明设计的变流器输出电能频率。
本发明设计的电力变流器只要主轴在旋转，就能稳定地向外输出正弦波交流电，所以不存在现有普通变流器经常会出现的电网“低压穿越”脱网的问题。
本发明设计的电力变流器输出功率由换向器与碳刷的负载能力所决定，只要换向器与碳刷接触面积足够大，电流负荷可满足设计要求，本发明设计的电力变流器功率就可以做得非常大。
附图说明：
下面结合具体图例对本发明做进一步说明：
图1换向式电力变流器工作原理图
其中
1-旋转动力机械 2-直流正极电滑环 3-直流负极电滑环
4-换向器负极片 5-换向器正极片 6-直流正极引接碳刷
7-直流负极引接碳刷 8-交流电输出碳刷 9-交流电输出碳刷
DC-直流电输入 AC-交流电输出
图2是带三相输出功能的原理样机组件轴实物图
具体实施方式：
参照图1，一组换向式电力变流器组件，包括动力旋转机械1，该动力旋转机械可以是电动机、水轮机、内燃机或“摆线针轮减速机”等。DC(直流)电正极通过碳刷6将电能引接到正极电滑环2，正极电滑环2与换向器正极片5电连接；直流电负极通过碳刷7将电能引接到负极电滑环3，负极电滑环3与换向器负极片4电连接。
图中所示状态碳刷8带负电荷，碳刷9带正电荷。当动力机械1主轴旋转180度时，原来带负电荷的碳刷8变成了带正电荷；原来带正电荷的碳刷9变成了带负电荷。随着动力旋转机械1的继续循环运转，碳刷8与碳刷9之间就能输出正负不断交替变换的正弦波交流电。
图2是带三相输出功能的原理样机组件轴，其主轴上装有轴承、电滑环、换向器，为实物拍照图。
需要特别提醒的是换向器要保留足够的绝缘隔离极片，以防碳刷在换向器不同电荷的电极中发生短路现象。三相交流6根输出线应通过隔离变压器后才能并接零线成为三相交流电，通过隔离变压器并接成三相交流电后才能进行电力并网。
换向器电极片数与绝缘隔离极片数的数值比例变动可改变输出正弦波交流电的波形和输出电力有功功率的比值。
Claims (3)
1.一种换向式电力变流器，其特征是该变流器包括有一套由动力机械如电动机、水轮机或内燃机等驱动旋转的主轴和一组与其同步运转的换向器组成，当二只导电滑环分别接入直流正电极与直流负电极后，电滑环就将相应的正电能和负电能输送到换向器的正极片与负极片，随着机械驱动的转动，在换向器二端碳刷引出线上就能获得随轴旋转不断正负变换的正弦波交流电。
2.根据权利要求1所述的换向式电力变流器，可以作单组件单相逆变输出，也可以作三组件三相正弦波交流电输出。
3.根据权利要求1所述的换向式电力变流器，可以按需改变主轴的旋转速度以达到电力调频的目的。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011103578880A CN103095171A (zh) | 2011-11-08 | 2011-11-08 | 换向式电力变流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011103578880A CN103095171A (zh) | 2011-11-08 | 2011-11-08 | 换向式电力变流器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103095171A true CN103095171A (zh) | 2013-05-08 |
Family
ID=48207400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011103578880A Pending CN103095171A (zh) | 2011-11-08 | 2011-11-08 | 换向式电力变流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103095171A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106276774A (zh) * | 2015-06-09 | 2017-01-04 | 国家纳米科学中心 | 一种高效碳基风力纳米发电机及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1245364A (zh) * | 1998-08-17 | 2000-02-23 | 李文恒 | 变相、变频、变流、变压四变器 |
| JP2001320883A (ja) * | 1999-09-21 | 2001-11-16 | Samsung Electronics Co Ltd | 回転型インバータのスパーク防止装置 |
-
2011
- 2011-11-08 CN CN2011103578880A patent/CN103095171A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1245364A (zh) * | 1998-08-17 | 2000-02-23 | 李文恒 | 变相、变频、变流、变压四变器 |
| JP2001320883A (ja) * | 1999-09-21 | 2001-11-16 | Samsung Electronics Co Ltd | 回転型インバータのスパーク防止装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106276774A (zh) * | 2015-06-09 | 2017-01-04 | 国家纳米科学中心 | 一种高效碳基风力纳米发电机及其制备方法 |
| CN106276774B (zh) * | 2015-06-09 | 2018-02-13 | 国家纳米科学中心 | 一种高效碳基风力纳米发电机及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101291068B (zh) | 一种发电功率全控并网式风力发电驱动系统 | |
| CN101247065A (zh) | 直驱式电励磁双凸极容错风力发电机 | |
| CN102664505B (zh) | 一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机 | |
| CN102710200A (zh) | 一种高温超导励磁磁通切换电机构成的直驱型风力发电系统 | |
| Howey | Axial flux permanent magnet generators for pico-hydropower | |
| CN204511762U (zh) | 一种可利用潮汐发电的小型发电装置 | |
| Ahmadi et al. | Voltage and frequency control in smart distribution systems in presence of DER using flywheel energy storage system | |
| Koptjaev et al. | A new brushless non-salient pole generator with multi-pole rotor for direct-drive wind turbines | |
| CN103095171A (zh) | 换向式电力变流器 | |
| CN101795082B (zh) | 一种兆瓦级直驱式风电并网软开关变流器 | |
| CN101615829A (zh) | 一种无定子双转子逆向旋转发电机 | |
| CN202565136U (zh) | 一种基于输出功率解耦的新能源开关磁阻电动机 | |
| KR20160129078A (ko) | 재생가능 자연에너지에 의한 발전 장치 | |
| CN203691205U (zh) | 机械碳刷式单相变三相电源转换装置 | |
| Zhang et al. | Electromagnetic design of 5MW dual-stator brushless doubly-fed generator with hybrid rotor | |
| CN202326023U (zh) | 一种新型风力发电机组结构 | |
| CN201953572U (zh) | 同心式双定子结构的直驱开关磁阻风力发电机系统 | |
| CN202550956U (zh) | 多套绕组系统大功率永磁风力发电机组 | |
| CN206293754U (zh) | 一种双滑环机电混合逆变器 | |
| Wang et al. | Installation and practical operation of the first micro hydro power system in Taiwan using irrigation water in an agriculture canal | |
| CN103630771A (zh) | 一种风力发电用变频器全功率的测试平台 | |
| CN202565137U (zh) | 一种基于功率跟踪控制的新能源开关磁阻电动机 | |
| Magureanu et al. | EM FACTS for smart and microgrids applications | |
| CN203617722U (zh) | 一种新型风力发电机组 | |
| CN201536339U (zh) | 永磁数码变频发电机组 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130508 |