CN104283390A - 一种无源自励恒压无刷同步发电机及其控制方法 - Google Patents

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周亮
赵康
孙卫
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Abstract

本发明属于发电机技术领域，具体涉及一种无源自励恒压无刷同步发电机及其控制方法，发电机主要包括主发电电枢、主发电机转子、励磁机定子、励磁机电枢、旋转整流模块、控制箱、自动电压调节器AVR七部分。通过利用励磁机定子铁心剩磁，解决发电机起励问题和负载变化、转速变化等引起的电压恒定问题，保证发电机完全自励，省去外部直流电源或副励磁机。

Description

一种无源自励恒压无刷同步发电机及其控制方法
技术领域
本发明属于发电机技术领域，具体涉及一种无源自励恒压无刷同步发电机及其控制方法。
背景技术
目前，国内外生产的无刷同步发电机，主要有两种型式：一种是带电励磁交流励磁机的无刷同步发电机；一种是带交流主励磁机和永磁副励磁机的三机同轴结构的无刷同步发电机。前者的励磁机需要外部提供电源，不便于野外作业；后者是永磁体失磁问题，在现有的技术上难以克服，强励和动态性能受到限制。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种无源自励恒压无刷同步发电机及其控制方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的无源自励恒压无刷同步发电机，包括同轴设置的主发电机和励磁机；所述主发电机内设置有主发电机电枢、主发电机转子，所述主发电机的外壳上设置有控制箱和自动电压调节器AVR，所述主发电机电枢嵌有主绕组，以及用于给自动电压调节器AVR供电的副绕组；所述励磁机内设置有励磁机电枢和励磁机定子，所述励磁机电枢上设置有旋转整流模块；
所述旋转整流模块的输入端与励磁机电枢相连，输出端与主发电机转子的励磁绕组相连，控制箱内设置的电压互感器、电流互感器均与主发电机电枢绕组连接。
进一步的，所述主发电机采用旋转磁极式发电机；所述励磁机采用旋转电枢式自励发电机。
进一步的，所述主发电机一侧设置有支架，所述励磁机设置在支架上，所述励磁机与主发电机共用同一转轴。
本发明提供的控制方法，包括：所述励磁机依靠励磁机定子的剩磁建立磁场，励磁机电枢旋转时，三相电枢感应出三相交流电势，经过旋转整流模块整流后供给主发电机转子绕组直流励磁电流；主磁场在旋转时，使主发电机定子绕组感应出三相交流电势，当转速接近额定转速时，自动电压调节器AVR对励磁机提供励磁电流，使主发电机电压上升，并稳定在额定值。
与现有技术相比，本发明提供的无源自励恒压无刷同步发电机，在主发电机外设置励磁机，通过利用励磁机定子铁心剩磁，解决发电机起励问题和负载变化、转速变化等引起的电压恒定问题，保证发电机完全自励，省去外部直流电源或副励磁机。并且通过设置控制箱和自动电压调节器AVR，且AVR由发电机副绕组直接供电，从而实现完全自励，适用于自备电源和野外独立电源供电用的专项设备。
本发明提供的控制方法，通过利用励磁机定子铁心剩磁，解决了发电机起励问题和负载变化、转速变化等引起的电压恒定问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构后视图；
图3为本发明电器原理图；
其中：1为主发电机电枢；2为主发电机转子；3为励磁机定子；4为励磁机电枢；5为旋转整流模块；6为控制箱；7为自动电压调节器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
参见图1、图2、图3，本发明的无源自励恒压无刷同步发电机，包括同轴设置的主发电机和励磁机，主发电机采用旋转磁极式发电机，励磁机采用旋转电枢式自励发电机；所述主发电机内设置有主发电机电枢1、主发电机转子2，所述主发电机外壳上设置有控制箱6和自动电压调节器AVR7，所述主发电机电枢1嵌有主绕组，以及用于给自动电压调节器AVR7供电的副绕组；所述励磁机内设置有励磁机电枢4和励磁机定子3，所述励磁机电枢4上设置有旋转整流模块5；旋转整流模块5的输入端与励磁机电枢4相连，输出端与主发电机转子2的励磁绕组相连，所述控制箱6内电压互感器、电流互感器分别与主发电机电枢绕组连接。主发电机一侧设置有支架8，所述励磁机设置在支架8上，所述励磁机与主发电机共用同一转轴。
旋转整流模块安装在励磁机电枢上，旋转整流模块的输入和输出分别连接在励磁机电枢和主发电机转子励磁绕组上；控制箱中的测量电压互感器和测量电流互感器分别接在主发电机电枢绕组上，输出信号提供给AVR；当发电机运行时，励磁机依靠其定子上的剩磁建立磁场，励磁机电枢旋转时，三相电枢感应出三相交流电势，经过装置在同轴上的旋转整流模块，整流后供给主发电机转子绕组直流励磁电流。此主磁场在旋转时，使主发电机定子绕组感应出三相交流电势。随着发电机转速的上升，发电机电压逐渐升高。当转速接近额定转速时，自动电压调节器AVR对交流励磁机提供励磁电流，时主发电机电压迅速上升，并稳定在额定值。发电机在正常运行过程中，若因某种原因(例如负载变化、转速变化、各绕组温度变化等)发电机电压有升高或降低的趋势时，自动电压调节器AVR能根据这一微小的电压偏差，迅速的减少或增加励磁电流，维持发电机的电压近似不变。
由于利用励磁机定子铁心剩磁，解决发电机起励问题和负载变化、转速变化等引起的电压恒定问题，保证发电机完全自励，省去外部直流电源或副励磁机。发电机自带控制器和自动电压调节器AVR，且AVR由发电机副绕组直接供电，从而实现完全自励，适用于自备电源和野外独立电源供电用的专项设备。

Claims (4)

1.一种无源自励恒压无刷同步发电机，其特征在于，包括同轴设置的主发电机和励磁机；所述主发电机内设置有主发电机电枢(1)、主发电机转子(2)，所述主发电机的外壳上设置有控制箱(6)和自动电压调节器AVR(7)，所述主发电机电枢(1)嵌有主绕组，以及用于给自动电压调节器AVR(7)供电的副绕组；所述励磁机内设置有励磁机电枢(4)和励磁机定子(3)，所述励磁机电枢(4)上设置有旋转整流模块(5)；
所述旋转整流模块(5)的输入端与励磁机电枢(4)相连，输出端与主发电机转子(2)的励磁绕组相连，控制箱(6)内设置的电压互感器、电流互感器均与主发电机电枢绕组连接。
2.根据权利要求1所述的一种无源自励恒压无刷同步发电机，其特征在于，所述主发电机采用旋转磁极式发电机；所述励磁机采用旋转电枢式自励发电机。
3.根据权利要求1所述的一种无源自励恒压无刷同步发电机，其特征在于，所述主发电机一侧设置有支架(8)，所述励磁机设置在支架(8)上，所述励磁机与主发电机共用同一转轴。
4.权利要求1-3中任一项所述的无源自励恒压无刷同步发电机的控制方法，其特征在于，所述励磁机依靠励磁机定子(3)的剩磁建立磁场，励磁机电枢(4)旋转时，三相电枢感应出三相交流电势，经过旋转整流模块(5)整流后供给主发电机转子(2)绕组直流励磁电流；主磁场在旋转时，使主发电机定子绕组感应出三相交流电势，当转速接近额定转速时，自动电压调节器AVR(7)对励磁机提供励磁电流，使主发电机电压上升，并稳定在额定值。
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