CN1445909A

CN1445909A - 多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机

Info

Publication number: CN1445909A
Application number: CN 02115619
Authority: CN
Inventors: 林政安
Original assignee: QINGHUA TAIHAO SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: QINGHUA TAIHAO SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-01
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: CN1305208C

Abstract

本发明了一种多波励磁内源滤波无刷三相同步发电机，其特征是，发电机与交流励磁机同轴组成。发电机定子由二种三相对称绕组组成。一种为主绕组，是一种单、双层等匝式正弦绕组；一种是辅助绕组，这种辅助绕组是一种多波绕组，也为等匝结构。主绕组与辅助绕组串联联接，结点处三相抽头。这种辅助绕组不仅起到了多波混合励磁作用，还起到了有源滤波作用，这种滤波作用又为空间滤波和时间滤波作用。发电机转子隐极结构时，励磁绕组为多极复合式。发电机带有自动电压调节器。这种发电机对外输出三相对称的完美型正弦波电压，电压总谐波含量小于1％，自启励，自稳压，适应现代各类电气负载，运行无振荡，运行高稳定。

Description

多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机

技术领域

本发明涉及一种无刷三相同步发电机，尤其是一种多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机。

背景技术

从所周知，带交流励磁机的无刷三相同步发电机，已知的主要有三种，一种是带副励磁机，而副励磁机有永磁式及感应子式。这种电机是由三个电机同轴组成，高品质无刷三相发电机多属此种。其缺点是体积大、轴向长、励磁能源受到限制或浪费；一种是交流励磁机，励磁电源由主机基波电压供给，其动态性能差、易受干扰、控制功率大、电压品质不高；一种是交流励磁机电源是由主机三次谐波绕组供给，其动态性能好、电气品质优良，但在低功率因数负载，非线性负载，整流负载、频繁启动负载状态下，可能容易出现振荡现象，电压波形畸变率可达2％左右，要进步提高总谐波含量到1％以内困难很大，有必要攻破上述难点，使其电气品质进一步提高。可使负载适应能力更广。上述存在的问题极待解决，以便满足现代电气负载的各项严格要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机，使其总体水平优于目前面市的各类无刷三相同步发电机，并使电压波形总谐波含量在1％以内，以满足各类现代负载高品质用户的要求，而且制造难度会有所降低。

本发明的技术方案为：该多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机主发电机的定子绕组中含有二组三相对称绕组，一组是主绕组是单、双层三相对称的正弦绕组，是等匝不等距的；一组是辅助绕组是三相对称的等匝不等距，作用是作多波混合励磁源绕组，同时又是内源滤波绕组；这二组绕组线圈的匝比是2∶1。主发电机的定子绕组中两组绕组即主绕组与辅助绕组连接方法是串联的，二种绕组的相连点抽头输出连接三相特种整流桥、整流后经电压调节AVR控制励磁机励磁电流，进而稳定发电机各种工况时的电压精度。转子做成隐极式的，磁场绕组是多极复合绕组，由二种绕组串联或并联构成。

本发明的优点在于：多波励磁可以更充分地利用电机中固有的多种谐波能量，故可减少额外消耗，提高效率，减少体积、重量、节材节能。多波励磁综合了多次谐波励磁，基波励磁、永磁励磁的优点，克服了各自的不足，使电机电气性能进一步提高。启动异步机时电压降落更小、能力更大。内源滤波使三相双层式正弦绕组技术进一步提升，不但使电压正弦性水平提高一档，由线电压正弦波形畸变率2％左右提高到电压总谐波含量小于1％的高水平，而且电磁兼容性也大大提高。转子隐极多极复合磁场绕组，大大提高了发电机的动态稳定能力。

附图说明

图1为本发明多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机工作电系原理图；

图2为本发明多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机定子主绕组A相示意图；

图3为本发明多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机定子辅助绕组a组图。

具体实施方式

图2是槽数为36槽、14极、3相的中频为400HZ的多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机的定子主绕组，从图中可知A相是由节距1-3有4圈，节距1-4有6圈共10圈绕组组成的。而B相和C相的布置也如图一中所示的位置，结构与A类似，形成A、B、C三相对称互差120度电角度的三相绕组。这种三相绕组形成单、双层绕组的结构。这种结构绕组的无刷交流发电机线电压波形畸变率水平在2％左右。为了使发电机电压波形总谐波含量控制在1％以内，设置一套三相对称的辅助绕组，从图3中可知a相有源滤波绕组是由节距1-3有2圈，节距1-9有2圈共4圈绕组组成的，而且与图一有相对固定的位置。图二仅画出了a相绕组结构，并标出了b、c相的引出线，b、c结构为与a相互差120度电角度，a、b、c是一种三相对称的滤波绕组。主绕组和辅助绕组每圈的匝比是2∶1，因此，此种发电机的定子槽内是一种槽填充率近似相等的绕组，槽内分双层或三层结构。

发电机带有同轴交流励磁机。E₁、E₂是励磁机定子绕组，a’、b’、c’是励磁机转子电枢绕组。发电机主机定子主绕组A、B、C与辅助a、b、c串联，联接处抽头接整流器Z₁、Z₂、Z₃和电压调节器AVR，对外输出标记U、V、W、N。主转子有凸极式和隐极式，凸极式转子磁场绕组为F₁F₂是一种型式的绕组；隐极式转子磁场绕组F₁F₂是由F₁F₃和F₃F₂二种极数的多极复合式绕组，F₁F₂并联压敏电阻R，转子设有全阻尼DL，F₁F₂，a’、b’、c’通过旋转整流器Z_z连接成工作电路，多极式复合绕组使发电机的动态稳定能力更强。反应速度更快。

a、b、c既对A、B、C有滤波作用，又提供给E₁、E2多波励磁。由于a、b、c取的能量基本上是电机内部磁场中固有的多次谐波能量，基本不消耗外部能源，大部分是利用内部的这些多余有害能量，故既节省了其它励磁方式所需的附加外能源，还对电机的电气品质有很大提高，化害为益。

滤波作用原理是a、b、c滤波绕组发出的是一组与主绕组A、B、C中大小相等、方向相反的多次谐波，从而使这一组谐波都得以消灭或有效的削弱，使电机输出的电压波形达到完美型的正弦波形，总谐波含量小于1％，例如图一绕组中含有的三次谐波量平均每圈为0.1366×2，10圈含0.1366×2×10，而附图二绕组中的三次谐波量每圈为-0.6830，4圈为-0.6830×4，则发电机U相总的三次谐波含量为+0.1366×2×10-0.6830×4＝0，故电机输出消灭了三次谐波含量，起到了理想的有源滤波作用，其它次谐波也有类似作用，故大大改善了电压品质，达到了使电压总谐波含量小于1％的高水平。

多波励磁作用原理是，滤波绕组a、b、c是一种多波绕组，除了对A、B、C主绕组有很好的滤波作用外，还是一种很好的多波励磁源，多波绕组中主要含有三次谐波，故有很强的动态复励能力。它同时还含有一定的基波，故发电机自起励性很好，另外，它还含较丰富的其它次谐波，这些次谐波具有很好的动态性能，对磁场有时间滤波作用，减少了A、B、C中的时间谐波含量。这样大大提高了发电机带大非线性负载，大不对称负载，大整流负载，带UPS电源，带开关电源，带大型计算机等的能力和性能。因此，在现代各类电气负载下，本发电机均可运行稳定，不振荡，且电磁兼容性很强。

Claims

1、一种多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机，其特征在于：该发电机主发电机的定子绕组中含有二组三相对称绕组，一组是主绕组，特征是单、双层三相对称的正弦绕组，是等匝不等距的；一组是辅助绕组，特征也是三相对称的等匝不等距，作用是作多波混合励磁源绕组，同时又是内源滤波绕组。二种不同线圈的匝比是2∶1；

2、要求书1所述的一种多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机，其特征是主发电机的定子绕组中的二种三相对称绕组连接方法，即主绕组与辅助绕组是串联的，二种绕组的相连点抽头输出连接三相特种整流桥、整流后经电压调节AVR控制励磁机励磁电流。进而稳定发电机各种工况时的电压精度。

3、如权利要求1、2所述的一种多波混合励磁内源滤波无刷三相同步发电机，其特征是转子做成隐极式的，磁场绕组是多极复合绕组，由二种绕组串联或并联构成。