CN103915968A - 三相四线整流双电容双励磁绕组的电励磁双凸极发电机 - Google Patents
三相四线整流双电容双励磁绕组的电励磁双凸极发电机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种三相四线整流双电容双励磁绕组的电励磁双凸极发电机，其特征在于：A、B、C三相绕组的非同名端连接在一起形成中线，并经导线引出接电容C1、C2的连接点，A、B、C三相绕组的同名端分别与上桥二极管D1、D3、D5的正极及下桥二极管D2、D4、D6的负极连接成桥式整流器，将C1的正端与整流桥的正端相接，再将C2的负端和整流桥的负端相接，将第二套励磁绕组Lf2串联在母线中，一端与C1的正端相接，另一端引出作为发电机的正极，从C2的负端引出导线做发电机的负极,发电机的正极和负极分别接负载Z的正极和负极，对负载供电；空载时，调节励磁电流if1的大小，即可调节发电机的输出电压U0，从而保持输出电压U0恒定；本发明由于中线的存在为谐波提供通道，提高直流输出电压，从而改善发电机的性能和效率。
Description
技术领域
本发明属于特种发电机技术领域，尤其是一种三相四线整流双电容双励磁绕组的电励磁双凸极发电机。
背景技术
电励磁双凸极发电机的定子和转子均为凸极结构，属于变磁阻类电机，不需要转子位置传感器和功率变换器，系统可靠性高。电励磁双凸极发电机以励磁绕组取代永磁体，使得发电机的励磁磁场可以调节。转子上无绕组和永磁体，结构非常简单、运行可靠且成本低；发电机负载变化时，可通过调节励磁绕组中的励磁电流大小以维持恒定电压输出，控制方便，具有重要的应用价值。电励磁双凸极发电机本体定子上套有集中电枢绕组和励磁绕组，相对的两个齿上的电枢绕组正向串联构成一相，三相绕组通过二极管整流电路，发出直流电，励磁绕组可装在定子扼部。常见的电路连接模式为相绕组做星型连接后通过外电路整流输出直流电的三相三线制。集中绕组电机因绕组结构与常规分布叠绕组不同,电势谐波较大。电励磁双凸极发电机由于电枢反应影响，换向重叠加剧，使得发电机三相绕组的中点电位发生偏移，同时由于铁心结构上三相磁路不能完全对称且磁路常为非线性见图2，绕组的感应反电动势的波形三相不完全对称、每相绕组的反电动势波形也不完全对称见图3。由于相电动势波形既非正弦波也非线性分析所示的的方波且三相电势的正负交点分布不均匀，与相电势为正弦电压的同步发电机不同。电励磁双凸极发电机由于电势波形的特殊性，含有大量的谐波，采用三相三线制星形连接方式整流输出时，一方面，为减小直流电压纹波，往往需要配备直流滤波电感或增大电容量，加大成本；另一方面，绕组电势中的部分谐波如三次谐波会被抵消，而这些谐波在总电势中的含量较大，会影响电励磁双凸极发电机的出力。因此，提出具有三相四线整流双电容双励磁绕组的电励磁双凸极发电机，作为本发明的初衷。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种三相四线整流双电容双励磁绕组的电励磁双凸极发电机。本发明的发电机，由电励磁双凸极发电机、二极管和电容组成，其中电励磁双凸极发电机的基本结构为：定、转子均为凸极齿槽结构，定子和转子铁心均由硅钢片叠压而成，定子上除装有集中电枢绕组外，还有励磁绕组，空间相对的定子齿上的绕组串联构成一相，转子上无绕组。该三相四线整流双电容双励磁绕组的电励磁双凸极发电机包括电励磁双凸极发电机,其特征在于： A、B、C三相绕组的非同名端连接在一起形成中线，并经导线引出接电容C1、C2的连接点，A、B、C三相绕组的同名端分别与上桥二极管D1、D3、D5的正极及下桥二极管D2、D4、D6的负极连接成桥式整流器，将C1的正端与整流桥的正端相接，再将C2的负端和整流桥的负端相接，将第二套励磁绕组Lf2串联在母线中，一端与C1的正端相接，另一端引出作为发电机的正极，从C2的负端引出导线做发电机的负极,发电机的正极和负极分别接负载Z的正极和负极，对负载供电；空载时，调节励磁电流if1的大小，即可调节发电机的输出电压U0，从而保持输出电压U0恒定。
本发明的发电机与现有技术相比，是从电励磁双凸极电机的基本电磁特性和整流特性相结合出发，利用第二套励磁绕组提高无刷发电机的输出电压品质，利用中线的存在为谐波提供通道，提高直流输出电压，从而改善发电机的性能和效率，减少成本，拓展了使用范围。
附图说明
图1是三相三线星型接法全波整流发电机电路连接示意图；
图2是三相结构电励磁双凸极发电机截面图；
图3 相电势波形图；
图4是本发明的电路连接示意图。
上述图中标号名称：1、励磁绕组，2、定子铁心，3、相绕组，4、转子铁心，5、转子连接轴，if1+代表第一套励磁绕组的正端，if1-代表第一套励磁绕组的负端，if2+代表第二套励磁绕组的正端，if2-代表第二套励磁绕组的负端，A+代表A相绕组的正端，A-代表A相绕组的负端，B+代表B相绕组的正端，B-代表B相绕组的负端，C+代表C相绕组的正端，C-代表C相绕组的负端，D1～D6为全波整流二极管，C1、C2代表滤波电容，※表示三相绕组的同名端，●表示双励磁绕组的同名端，Z为负载，Lf1为第一套励磁绕组，Lf2为第二套励磁绕组，Uo为直流输出电压。
具体实施方式
参照附图，该三相四线整流双电容双励磁绕组的电励磁双凸极发电机包括电励磁双凸极发电机、二极管和电容，电励磁双凸极发电机三相绕组为星形连接中线引出的三相四线制模式。整流部分采用三相全波整流桥，滤波器采用双电容串联模式，中线与两电容的连接点相接。第二套励磁绕组串联在滤波电容和负载之间，从第二套励磁绕组的另一端引出，做为发电机的正极或负极使用，第一套励磁绕组的两端与直流励磁电压源连接。
由于不同相数不同结构形式三相四线整流双电容双励磁绕组的电励磁双凸极发电机的结构与3相6/4结构电励磁双凸极电机相似，下面以3相6/4结构电励磁双凸极电机来说明具体的实施方式。涉及的3相6/4结构电励磁双凸极电机如图2所示。该三相四线整流双电容双励磁绕组的电励磁双凸极发电机包括电励磁双凸极发电机,其特征在于:A、B、C三相绕组的非同名端连接在一起形成中线，并经导线引出接电容C1、C2的连接点，A、B、C三相绕组的同名端分别与上桥二极管D1、D3、D5的正极及下桥二极管D2、D4、D6的负极连接成桥式整流器，将C1的正端与整流桥的正端相接，再将C2的负端和整流桥的负端相接，将第二套励磁绕组Lf2串联在母线中，一端与C1的正端相接，另一端引出作为发电机的正极，从C2的负端引出导线做发电机的负极。发电机的正极和负极分别接负载Z的正极和负极，对负载供电。如图4所示。空载时，调节励磁电流if1的大小，即可调节发电机的输出电压U0，从而保持输出电压U0恒定。
本发明的发电机，由于采用三相四线式整流及中线的存在，为谐波电压提供了通道，利用第二套励磁绕组的电感，减小电压纹波，提高发电机的出力。
本发明的发电机，涉及的双励磁绕组的连接是，第一套励磁绕组Lf1直接与励磁源连接，第二套励磁绕组Lf2串联在直流母线中，如图4所示。空载时，直接调节第一套励磁绕组Lf1的电流大小来维持输出电压的稳定，负载时，第二套励磁绕组Lf2中流过电流，形成自励磁势，与第一套励磁绕组的磁势共同完成励磁作用，并使需要控制器完成的磁势幅值减小。由于励磁绕组存在电感，与滤波电容搭配能够减小母线直流电压纹波，而无须额外配备母线滤波电感。
Claims (1)
1.一种三相四线整流双电容双励磁绕组的电励磁双凸极发电机，包括电励磁双凸极发电机,其特征在于： A、B、C三相绕组的非同名端连接在一起形成中线，并经导线引出接电容C1、C2的连接点，A、B、C三相绕组的同名端分别与上桥二极管D1、D3、D5的正极及下桥二极管D2、D4、D6的负极连接成桥式整流器，将C1的正端与整流桥的正端相接，再将C2的负端和整流桥的负端相接，将第二套励磁绕组Lf2串联在母线中，一端与C1的正端相接，另一端引出作为发电机的正极，从C2的负端引出导线做发电机的负极,发电机的正极和负极分别接负载Z的正极和负极，对负载供电；空载时，调节励磁电流if1的大小，即可调节发电机的输出电压U0，从而保持输出电压U0恒定。
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