CN104022610A - 自励复合励磁高效永磁同步发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自励复合励磁高效永磁同步发电机，包括：永磁同步发电机、自励励磁电容和控制器，所述发电机的转子设置有永磁体磁极，定子嵌有电枢绕组，所述发电机空载时，发电机气隙磁场由永磁体单独提供，所述发电机负载时，由控制器实时检测输出负载电流的大小值，并进行实时逻辑编程计算出输出负载电流的实时值所对应的预设定分挡电流值大小的范围，通过所述的控制器产生对应的电子开关管触发信号去触发对应的电子开关管，实现执行自动投切对应的自励励磁电容量大小，从而自动调节自励励磁电流补偿所述发电机负载电流的电枢反应，解决了永磁发电机无法调节气隙磁场的缺点，所述发电机具有减小电压稳态调整率、提高功率因数和高效节能等特点。

Description

自励复合励磁高效永磁同步发电机
技术领域
本发明涉及永磁发电机技术领域，特别是一种自励复合励磁高效永磁同步发电机。
背景技术
永磁发电机气隙磁场是由永磁体提供的，与传统电励磁发电机相比，节省了电励磁系统和励磁损耗，具有结构简单、运行可靠、效率高等特点。图1是习知的高效永磁同步发电机结构示意图，图中所示高效永磁同步发电机的气隙磁场是由转子方永磁体提供的，但是，永磁发电机负载电流产生电枢反应引起永磁体的工作点产生动态变化，特别是永磁发电机带感性负载所产生更为严重的直轴电枢反应的去磁作用,永磁发电机的电枢反应不但削弱了气隙磁场并且使气隙磁场产生畸变，由于永磁体提供的气隙磁场无法随负载调节，所以永磁发电机的电压调整率要比电励磁发电机的电压调整率大得多，影响了永磁发电机的推广应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种自励复合励磁高效永磁同步发电机，能自动调节自励励磁电流来补偿所述发电机负载电流的电枢反应，实现所述发电机负载时气隙磁场由永磁体和自励励磁电流复合励磁提供，解决了永磁发电机无法调节气隙磁场的缺点，所述发电机具有减小电压稳态调整率，提高功率因数和高效节能等特点。
本发明采用以下方案实现：一种自励复合励磁高效永磁同步发电机，包括：永磁同步发电机、自励励磁电容以及设有触发电子开关管执行自动投切自励励磁电容的控制器，其特征在于：所述发电机的转子设有永磁磁极，定子绕嵌有电枢绕组；所述发电机空载时，发电机气隙磁场由永磁体单独提供，所述发电机负载时，由所述控制器实时检测所述发电机输出负载电流的大小值送入单片机或工业控制计算机进行实时逻辑计算，根据实时逻辑计算后的负载电流信号大小转换成电子开关管的触发信号，以触发电子开关管执行自动投切自励励磁电容产生自励励磁电流，实现所述发电机负载时气隙磁场由永磁体和自励励磁电流复合励磁提供，从而自动调节自励励磁电流来补偿所述发电机负载的电枢反应，减小所述发电机的电压稳态调整率，提高所述发电机的功率因数。
本发明能实现永磁发电机空载时气隙磁场由永磁体单独提供，负载时由控制器实时检测所述永磁发电机输出负载电流的信号，通过控制器转换为触发电子开关管的信号去触发电子开关管，执行自动投切自励励磁电容，从而实现自动调节自励励磁电流补偿永磁发电机负载的电枢反应,解决了永磁发电机无法调节气隙磁场的缺点，具有减小电压稳态调整率、提高功率因数和高效节能等特点。
附图说明
图1是习知的高效永磁同步发电机的结构示意图。
图2是本发明实施例装置的结构示意图。
图3是本发明实施例控制器工作方式示意图。
图1中1为后端盖；2为轴承；3为电枢绕组；4为引出线；5为定子铁芯；6为永磁体；7为气隙；8为转子；9为风扇；10为前端盖；11为外动力传动轴。
图4 a中为习知的永磁同步发电机感性负载相量示意图；图4b为本发明实施例感性负载相量示意图；FC为永磁体磁势，IZ为负载电流，FZ为IZ产生的电枢反应磁势，Ir为自励励磁电流，Fr为Ir建立的磁势，FI为FZ和Fr建立的合成磁势，Fδ为负载的气隙合成磁势。
具体实施方式
本发明提供一种自励复合励磁高效永磁同步发电机，包括：永磁同步发电机、自励励磁电容和设有触发电子开关管执行自动投切自励励磁电容的控制器。所述发电机空载时，发电机气隙磁场由永磁体单独提供，所述发电机负载时，由控制器实时检测所述永磁发电机输出负载电流的信号，通过控制器转换为触发电子开关管的信号去触发电子开关管，执行自动投切自励励磁电容，从而实现自动调节自励励磁电流补偿永磁发电机负载的电枢反应，解决了永磁发电机无法调节气隙磁场的缺点。
如图1所示所述发电机的转子设有永磁磁极，定子绕嵌有电枢绕组，转子永磁磁极永磁体提供发电机空载气隙磁场，所述发电机空载时，外施动力拖动轴11旋转转，使所述发电机转子转速达到对应空载频率的空载转速，建立定子电枢绕组端空载电压，由于发电机空载，电枢负载电流等于零，如图2所示控制器无电流信号输入不产生触发信号，电子开关管处于关断状态。
所述发电机负载时，如图2所示负载电流IZ大小随发电机负载变化，负载电流IZ产生电枢反应引起所述发电机气隙磁场削弱，使得定子电枢绕组端电压下降，如图3所示控制器实时检测负载电流IZ的大小值经单片机或者工业控制计算机进行实时逻辑编程计算，并判断出检测到的负载电流IZ的实时值是否超过所对应的预设定分挡的电流值范围后，通过模糊逻辑电路确定对应预设定分挡的电子开关管的触发信号输入执行触发电子开关管电路，由执行触发电子开关管电路去触发对应组电子开关管，自动投入自励励磁电容量的大小产生自励励磁电流Ir补偿负载的电枢反应,从而实现自动调节自励励磁电流补偿所述发电机负载电流的电枢反应。如图2所示，所述装置中的电子开关管与自励磁电容采用三条支路并联组成共8种投切不同电容量的组合，如图4a所示为习知的永磁同步发电机感性负载相量示意图，IZ产生FZ的直轴电枢反应磁势起去磁作用，使得负载的气隙合成磁势Fδ的直轴分量比FC小得很多，如图4b所示为本发明实施例感性负载相量示意图，IZ产生FZ的直轴电枢反应磁势也是起去磁作用，但Ir建立Fr的直轴电枢反应起磁化作用,补偿了IZ去磁作用的直轴电枢反应，因此本发明实施例的图4b所示负载气隙合成磁势Fδ的直轴分量比习知的永磁同步发电机的图4a所示负载气隙合成磁势Fδ的直轴分量大得多，实现永磁发电机气隙磁场的调节性。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。 

Claims (3)

1.一种自励复合励磁高效永磁同步发电机，包括：永磁同步发电机、自励励磁电容以及设有触发电子开关管执行自动投切自励励磁电容的控制器，其特征在于：所述发电机的转子设有永磁磁极，定子绕嵌有电枢绕组；所述发电机空载时，发电机气隙磁场由永磁体单独提供，所述发电机负载时，由所述控制器实时检测所述发电机输出负载电流的大小值送入单片机或工业控制计算机进行实时逻辑计算，根据实时逻辑计算后的负载电流信号大小转换成电子开关管的触发信号，以触发电子开关管执行自动投切自励励磁电容产生自励励磁电流，实现所述发电机负载时气隙磁场由永磁体和自励励磁电流复合励磁提供，从而自动调节自励励磁电流来补偿所述发电机负载的电枢反应，减小所述发电机的电压稳态调整率，提高所述发电机的功率因数。
2.根据权利要求1所述的自励复合励磁高效永磁同步发电机，其特征在于：所述控制器把采用实时检测到所述发电机输出负载电流的信号转换成触发电子开关管的触发信号去控制电子开关管的开通与关断，自动执行投切自励励磁电容。
3.根据权利要求1所述的自励复合励磁高效永磁同步发电机，其特征在于：所述控制器采用电流互感器或多功能电能计量芯片实时检测所述发电机输出负载电流的信号，由单片机或者工业控制计算机将实时检测到的所述发电机输出负载电流的信号进行实时逻辑编程计算，根据计算出所述发电机负载电流的信号值所对应的预设定分挡电流大小的范围来确定触发对应的电子开关管，实现对应所述发电机负载电流大小来执行投切对应的自励励磁电容量，自动调节自励励磁电流补偿所述发电机负载电流的电枢反应。
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