CN104617788A - 一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路 - Google Patents

一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路 Download PDF

Info

Publication number
CN104617788A
CN104617788A CN201510020458.8A CN201510020458A CN104617788A CN 104617788 A CN104617788 A CN 104617788A CN 201510020458 A CN201510020458 A CN 201510020458A CN 104617788 A CN104617788 A CN 104617788A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
rectification
series
module
full bridge
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
Application number
CN201510020458.8A
Other languages
English (en)
Inventor
刘卫国
庞基
孙承浩
张赞
杜邦
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.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
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 Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201510020458.8A priority Critical patent/CN104617788A/zh
Publication of CN104617788A publication Critical patent/CN104617788A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/066—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode particular circuits having a special characteristic
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路，利用到了三个单相全桥整流电路相串联模块与一个三相桥式整流模块串联获得到了12脉波整流输出，同时由于三个单相全桥整流电路相串联模块的输出电压高于传统的三相桥式整流电路，同时提高了整流系统输出。本发明仅通过不同整流电路实现绕组移相，最终得到12脉波整流，这一明显特点完全不同于以前所有专利。并且在结构上，可实现性上优于以往现有技术。本发明提高了励磁系统的输出的同时还有效降低了励磁电流脉动较大所引起的转矩波动的问题。

Description

一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路
技术领域
本发明属于航空起动/发电系统整流技术领域，具体涉及一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路。
背景技术
目前我国飞机交流电源系统大都采用三级式无刷同步电机作为发电机，该三级式无刷同步电机主要由主发电机、励磁机、副励磁机(永磁机)和旋转整流器构成。随着大型飞机的迅猛发展，起动/发电一体化在现代航空技术中的地位越来越重要。然而，该类发电机的设计原则是保证其优异的发电特性以满足航空电源需求，没有考虑过其起动能力，导致这一类电机发电性能优异但是起动能力极其低下。
导致其起动能力极其低下的主要原因包括以下两点：1.整个励磁系统在静止或者低速阶段无法产生足够的励磁电流，使得主发电机磁场较低从而导致力矩输出不够。2.在励磁系统在静止或者低速阶段，所产生的励磁电流脉动太大，使得主发电机磁场波动较大从而导致其转矩波动较大，给控制带来了极大的难题。
为了增加其励磁电流输出，同时降低励磁电流脉动这一难题，往往需要重新设计三级式无刷同步起动/发电机，这样不但会增加其设计成本，而且浪费了资源。对于励磁机电枢绕组是偶数匝，可以先将偶数匝绕组按照匝数减半对分为两套，分别通过三个单相全桥整流电路相串联模块与一个传统的三相桥式整流电路模块，获得两种不同的整流输出电信号波形，把两套整流电路的输出结果通过串联的方法，获得更好的12脉波整流输出。
相比于其他专利本发明技术方案不同点如下，中国专利CN103065779A《三相24脉波双Y形输出绕组移相整流变压器》是采用双Y型绕组，不断改变绕组连接方式实现24脉搏整流；中国专利CN202488371U《移相串联十二脉波可控整流装置》是采取三角形绕组与Y型绕组相串联连接的方式实现绕组移相；中国专利CN203166786U《十二脉波整流》是采取三角形绕组与Y型绕组相并联的方式实现绕组十二脉波整流；中国专利CN203277071U《一种三相十二脉波整流变压器结构》是同时通过改变绕组连接方式与原副边绕组匝数的比例实现十二脉波整流；中国专利CN2640123Y《用六脉波整流变频器构成的十二脉波整流变频装置》是采用双Y型绕组，不断改变绕组连接方式实现24脉搏整流；以上专利均需要额外绕组，导致电机结构复杂，成本较高。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路，可以提高系统的起动力矩，同时减少在起动阶段由于励磁系统输出电流脉动所引起的主发电机转矩波动问题。
技术方案
一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路，其特征在于包括三个单相全桥整流电路相串联模块和一个三相桥式整流电路模块；所述三个单相全桥整流电路相串联模块包括十二个二极管构成三个全桥整流电路，与励磁电机的一套绕组连接，三相桥式整流电路模块与励磁电机的另一套绕组连接，两套绕组的整流电路输出端相串联后向负载输出；所述三个单相全桥整流电路相串联模块包括十二个二极管构成三个全桥整流电路，与励磁电机的一套绕组连接；连接关系为：发电机三相绕组的三相绕组无中线，在每相输出端设有4个二极管组成的单相全桥整流电路，三个单相全桥整流电路串联后输出。
所述的三个单相全桥整流电路相串联模块和一个三相桥式整流电路模块中的十八个二极管有相同的开关特性。
有益效果
本发明提出的一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路，利用到了三个单相全桥整流电路相串联模块与一个三相桥式整流模块串联获得到了12脉波整流输出，同时由于三个单相全桥整流电路相串联模块的输出电压高于传统的三相桥式整流电路，同时提高了整流系统输出。本发明仅通过不同整流电路实现绕组移相，最终得到12脉波整流，这一明显特点完全不同于以前所有专利。并且在结构上，可实现性上优于以往现有技术。本发明提高了励磁系统的输出的同时还有效降低了励磁电流脉动较大所引起的转矩波动的问题。
附图说明
图1：是本发明所述的串联整流电路示意图
图2：是三相电压分别全桥整流之后串联输出结果
图3：是三相电压分别全桥整流之后串联输出结果与三相全桥整流输出结果
图4：是将两种整流模块相串联的输出结果与不改变直接采取传统方式获得的结果对比。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本发明利用三个单相全桥整流电路相串联模块与一个三相桥式整流模块串联得到了12脉波整流输出，同时由于三个单相全桥整流电路相串联模块输出电压高于传统三相桥式整流电路，同时提高了整流系统输出。
如图1所示，包括十二个不可控整流管所构成的三个单相全桥整流电路模块与六个不可控整流管所构成的一个三相桥式整流电路。
选择三个单相全桥整流电路相串联模块和一个三相桥式整流电路模块中的十八个二极管有相同的开关特性。
其中三个单相全桥整流电路相串联模块包括十二个二极管构成三个全桥整流电路，与励磁电机的一套绕组连接，另外三相桥式整流电路模块与励磁电机的另一套绕组连接，两套绕组的整流电路输出端相串联后向负载输出；
所述三个单相全桥整流电路相串联模块包括十二个二极管构成三个全桥整流电路，与励磁电机的一套绕组连接；连接关系为：发电机三相绕组的三相绕组无中线，在每相输出端设有4个二极管组成的单相全桥整流电路，三个单相全桥整流电路串联后输出。
为了说明本发明的工作原理，首先分析单个整流模块的输出波形。如图3所示两部分整流结果的包络线有明显的相移，同时三个单相全桥整流电路模块的输出电压Ud1高于传统的三相桥式整流电路Ud2(Ud1利用到了传统三相桥式电路由于自然换相点所浪费掉的死区电压)。
那么，假定励磁机电枢绕组匝数是偶数为2N，每N匝输出为Un。现在对比本发明的输出与未采取本发明(即传统的三相桥式)的输出结果：对于不修改的模型(励磁机电枢绕组直接连接一个三相桥式电路)其输出为2.34Un+2.34Un，同时由于Un同相位，在波形叠加时总是波峰与波峰相叠加，波谷与波谷相叠加，输出脉动极高；
本发明的整流输出结果是输出电压为Ud＝Ud1+Ud2，其中Ud1为三重化串联输出电路，其输出结果可以按照下式简单推出，在任意时刻其输出包络线是ud1＝|ua|+|ub|+|uc|，由于三相互差120°电角度ua+ub+uc＝0，这就意味着Ud1的包络线是A、B、C三相电压经过全桥整流之后的电压波形包络线的2倍。其电压平均值为Ud1＝2.70Un如下式所示，其波形如图2所示。
u d = 1 π 3 ∫ π 3 2 π 3 2 2 u 2 sin ωtd ( ωt ) = 2.701 u 2
对于Ud2可以直接采取三相桥式整流电路的输出结果——Ud2＝2.34Un。
通过分析显然其输出结果高于传统的三相桥式整流电路。同时由于Ud1与Ud2之间有着相位差，两种波形再叠改变为波峰与波谷相叠加，极大的减少了整流输出脉动，两种不同结果如图4所示。
明显可以看出：通过采取本发明技术方案所得到的12脉波整流电路，其整流输出结果不但高于目前应用于三级式无刷同步起动/发电系统的三相桥式电路，而且输出电流波动更小降低为之前的这样可以使得三级式无刷同步起动/发电系统，在起动阶段由于励磁脉动所引起的电磁转矩波动更小，转矩幅值更高，更加平滑，从而获得更好的起动性能。
综合而言，本发明的有益效果是：分别通过两种不同的整流模块，获得了有移相的电压波形。这样，完全避免了以前需要多加一套移相绕组或者是好几套绕组改变其绕组连接类型所带来的复杂工艺，获得了更好的12脉波整流输出。这样应用于三级式无刷同步起动/发电系统可以有效解决在起动阶段系统转矩较低，同时转矩脉动较大的问题。

Claims (2)

1.一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路，其特征在于包括三个单相全桥整流电路相串联模块和一个三相桥式整流电路模块；所述三个单相全桥整流电路相串联模块包括十二个二极管构成三个全桥整流电路，与励磁电机的一套绕组连接，三相桥式整流电路模块与励磁电机的另一套绕组连接，两套绕组的整流电路输出端相串联后向负载输出；所述三个单相全桥整流电路相串联模块包括十二个二极管构成三个全桥整流电路，与励磁电机的一套绕组连接；连接关系为：发电机三相绕组的三相绕组无中线，在每相输出端设有4个二极管组成的单相全桥整流电路，三个单相全桥整流电路串联后输出。
2.根据权利要求1所述三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路，其特征在于：所述的三个单相全桥整流电路相串联模块和一个三相桥式整流电路模块中的十八个二极管有相同的开关特性。
CN201510020458.8A 2015-01-15 2015-01-15 一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路 Pending CN104617788A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510020458.8A CN104617788A (zh) 2015-01-15 2015-01-15 一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510020458.8A CN104617788A (zh) 2015-01-15 2015-01-15 一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104617788A true CN104617788A (zh) 2015-05-13

Family

ID=53152113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510020458.8A Pending CN104617788A (zh) 2015-01-15 2015-01-15 一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104617788A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3105885A1 (fr) 2019-12-26 2021-07-02 Thales Système d'entraînement électrique à deux étages

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3305225A1 (de) * 1983-02-16 1984-08-16 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Hgue-kraftwerkstation in blockschaltung
CN2640123Y (zh) * 2003-06-11 2004-09-08 上海杰诣通用电器有限公司 用六脉波整流变频器构成的十二脉波整流变频装置
CN103944320A (zh) * 2014-04-25 2014-07-23 西北工业大学 一种永磁同步发电机的整流电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3305225A1 (de) * 1983-02-16 1984-08-16 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Hgue-kraftwerkstation in blockschaltung
CN2640123Y (zh) * 2003-06-11 2004-09-08 上海杰诣通用电器有限公司 用六脉波整流变频器构成的十二脉波整流变频装置
CN103944320A (zh) * 2014-04-25 2014-07-23 西北工业大学 一种永磁同步发电机的整流电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
罗小龙等: ""不可控12脉波整流的输电线路直流融冰研究"", 《中国水能及电气化》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3105885A1 (fr) 2019-12-26 2021-07-02 Thales Système d'entraînement électrique à deux étages

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7046527B2 (en) Power converter with ripple current cancellation using skewed switching techniques
CN103280838B (zh) 一种基于开绕组结构的风力发电高压直流并网系统及其控制方法
CN106451531B (zh) 一种多相大功率发电-变流一体化系统及其控制方法
WO2011147128A1 (zh) 电能变换装置
CN104767442A (zh) 多相发电机的并联式电源转换系统及其操作方法
CN101345423A (zh) 用于风力发电系统的五电平h桥级联背靠背变流器
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
MX2010010240A (es) Aparato de retroalimentacion de energia.
CN108712093A (zh) 一种高速永磁起动发电机的电源变换器及其控制方法
CN106385214A (zh) 基于模块化多电平变换器的高速永磁同步电机控制方法
CN103595273A (zh) 直流电增能的方法
CN106452098A (zh) 一种高压大功率风力发电系统及其控制方法
CN102420560A (zh) 变频交流起动发电系统励磁结构及交、直流励磁控制方法
CN108011513A (zh) 基于swiss整流器的高压高速发电机降压整流pfc系统
Zhang et al. Development of a new permanent-magnet BLDC generator using 12-phase half-wave rectifier
CN104378034B (zh) 无刷交流复合励磁无刷直流电机的运行控制系统
Kumar et al. SEPIC converter with 3-level NPC multi-level inverter for wind energy system (WES)
CN204334399U (zh) 无刷交流复合励磁无刷直流电机的运行控制系统
CN104617788A (zh) 一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路
CN105939135A (zh) 可变速抽水蓄能发电系统的mmc交流励磁装置
CN103997195A (zh) 多绕组风力发电机的变流器的实验装置
CN207588640U (zh) 三相谐整变压式磁能源发电装置
Chen et al. Excitation for establishing voltage of switched reluctance generator at low rotor speed
JP5300427B2 (ja) 分散電源用発電装置の整流回路
CN204334339U (zh) 数码发电机变频器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150513

RJ01 Rejection of invention patent application after publication