CN2528153Y - 双频变频无刷同步发电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种双频变频无刷同步发电机，该双频变频无刷同步发电机由中频(400Hz)发电机、工频(50Hz)发电机、交流励磁机、旋转整流器、无刷投励装置、离合器、风扇、机座、前端盖、后端盖和轴承等组成，变频无刷发电机则是某种频率(50Hz)的发电机利用外电进行异步启动、同步投励、同步运行，驱动另一种频率(400Hz)的发电机发电，整个过程都是无刷化。能实现无刷双频发电，也能实现无刷变频发电。双频变频无刷同步发电机能使双频发电和变频发电实现无刷化，取消了滑环电刷，无火花高频干扰，无滑环与炭刷磨损问题；发电时工频和中频电压互不干扰，电压波形正弦性好，供电品质优良；发电机可靠性高，维护简单，容易实现电站的智能自动化控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种旋转电源，尤其是一种双频变频无刷同步发电机。
背景技术
双频变频有刷发电机自二十世纪七十年代开始开发和使用，至今已有三十年，此种发电机为有刷结构，带有滑环和电刷，运行时产生火花，无线电干扰大，滑动容易磨损，维护和修理困难，励磁电流大，励磁系统控制器大且复杂，难于实现自动化控制。市场迫切需要双频变频发电机实现无刷化，满足电站实现智能自动化控制要求。单频无刷发电机通常由主发电机和励磁机组成，双频发电机由两种频率的发电机组成，而变频发电机和利用某种频率(50Hz)的电机当同步电动机使用驱协另一种频率(400Hz)的发电机发电。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种双频变频无刷同步发电机，能实现无刷双频发电，也能实现无刷变频发电。
本实用新型的技术方案为：一种双频变频无刷同步发电机，工频50Hz和中频400Hz发电机为双枢式铁芯，同转轴装有一个双频复合式无刷励磁机和变频无刷投励装置。中频发电机的定子铁芯槽内嵌有二套绕组，一套中频真分数槽双迭式的等匝而不等距的正弦绕组1W，一套为单相的中频谐波绕组1WS作为励磁机的励磁源，二套绕组之间为正交设计，无电磁干扰结构；中频发电机的转子铁芯槽内嵌有二种绕组，一种阻尼笼的鼠笼式短路绕组，该绕组由紫铜制作，第二种绕组为中频凸极隐极化励磁绕组WF，其励磁电流由同轴的双频复合式无刷励磁机第一电枢绕组1WJ经三相旋转整流模块1XQ整流供给。工频发电机的定子铁芯槽内嵌有二套绕组，一套工频正弦绕组2W、一套为单相的谐波绕组2WS作为励磁机的励磁源，二套绕组之间为正交设计，无电磁干扰结构；工频发电机的转子铁芯槽内嵌有二种绕组，一种绕组是阻尼绕组，该绕组由紫铜制作，第二种绕组为工频励磁绕组2WF，其励磁电流由同轴的双频复合式无刷励磁机第二电枢绕组2WJ经三相旋转整流模块2XQ整流供给，转子铁芯为凸极，且有轴向通风槽。双频复合式无刷励磁机包括定子和转子，定子和转子上分别有两套无互感绕组1WE、1WJ、2WE、2WJ，两套无互感绕组共一个铁芯，转子铁芯两端面分别安装变频无刷投励装置和三相旋转整流器模块1XQ、2XQ，双频复合式无刷励磁机为工频发电机和中频发电机提供励磁电源；变频无刷投励装置包括三相旋转整流模块2XQ、旋转可控管KX、分压电阻R1、R2和限压电阻10Rf组成以及变频无刷投励装置的组成电路，无刷变频时，能实现自动投励使工频发电机牵入同步运行。
其工作原理：双频无刷发电状态时，当发动机驱动发电机达到额定转速后，发电机各自谐波绕组WS剩磁电压经种自电压调节器AVR整流，供给各自励磁机励磁绕组WE加强各自励磁机励磁磁场，各自励磁机电枢绕组WJ感应交流电压，经各自三相旋转整流模块XQ整流，供给各自主磁场绕组(WF)加强主磁场，各自定子主绕组(W)感应交流电压(中频与工频)，该电压不断升高直到额定电压稳定。调节电压调节器AVR可整定发电机各自电压。变频无刷发电状态时，当相序正确的市电输入工频电机，工频电机开始异步启动，转速达到95％同步转速后，同步投励装置立即给同步电动机励磁，使电动机进入同步转速，然后驱动中频发电机发出中频电源。
本实用新型的优点在于：双频变频无刷同步发电机能使双频发电和变频发电实现无刷化，取消了滑环电刷，无火花高频干扰，无滑环与炭刷磨损问题；发电时工频和中频电压互不干扰，电压波形正弦性好，供电品质优良；发电机可靠性高，维护简单，容易实现电站的智能自动化控制。如权利要求书所述的双频变无刷同步发电机结构特征，还可构成50Hz和400Hz输出，或50Hz和1000Hz输出，或50Hz和与整数倍50Hz频率电输出的不同功率的双频变频无刷同步发电机。
附图说明
图1为双频变频无刷同步发电机结构示意图；
图2为双频变频无刷同步发电机电路原理图；
图3为变频无刷投励装置原理图。
具体实施方式
双频无刷同步发电机由两种频率(50Hz和400Hz)的主发电机和其励磁机组成，变频无刷发电机则是一种频率(50Hz)的主电机利用外电进行异步启动、同步投励、同步运行，驱动另一种频率(400Hz)的发电机发电，整个过程都是无刷化。
双频变频无刷同步发电机包括中频(400Hz)发电机5、工频(50Hz)发电机6、交流励磁机8、旋转整流器9、无刷投励装置7、离合器1、风扇3、机座4、前端盖2、后端盖12和轴承11。机座4内同转轴10布置带绕组的中频定子铁芯13和工频定子铁芯15，转子轴上与定子13、15铁芯对应布置带绕组的中频转子14铁芯和工频转子16铁芯，中频定子13铁芯侧的机座4止口上安装前端盖2，前端盖2与转轴10间通过轴承11安装，前端盖1内转轴10上安装离合器1和风扇3，后端盖12内安装带绕组的交流励磁机定子17铁芯，工频定子16铁芯侧的机座4止口上安装后端盖12，后端盖12与转轴10间通过轴承10安装，后端盖12内转轴10安装带绕组的交流励磁机转子18铁芯，中频定子13铁芯有中频主绕组和谐波绕组，工频定子15铁芯有工频主绕组和谐波绕组，中频转子14铁芯有中频主励磁绕组，工频转子16铁芯有工频主励磁绕组，交流励磁机定子17铁芯有两套无互感的中频和工频励磁绕组，交流励磁机转子18铁芯有两套无互感的中频和工频交流绕组，交流励磁机转子18铁芯的两侧分别安装旋转整流器9和无刷投励装置7。当双频发电时，双频复合式无刷励磁机8同时为两种频率的主发电机提供互不干扰的励磁电源，当变频发电时，双频复合式无刷励磁机8为同步电动机提供励磁进行同步运行，也同时为发电机提供励磁进行发电。双频复合式无刷励磁机8由定子17和转子18组成，定子17和转子18上分别有两套无互感绕组，两套无互套绕组共一个铁芯。
当变频发电时，即同步电动机运行，必须进行异步启动、同步投励、同步运行过程。无刷变频运行时，整个过程通过变频无刷投励装置7实现。
在异步启动过程中，转子磁极绕组会感应出高频率高电压交流电，对磁极绕级2wf绝缘和已接上的三相旋转整流模块2XQ产生冲击而损坏，变频无刷技术首先要解决此问题，为此，在磁极绕组上并联一个10倍于磁极绕组的限压电阻10Rf，限制高频高电压，同时三相旋转整流模块2XQ会受感应电压而导通造成短路而损坏，为此在磁极绕组与三相旋转整流模块2XQ负电极间串一旋转可控管KX，旋转可控管KX负极与三相旋转整流模块2XQ负电机相连，旋转可控管KX正极与磁极绕组相连，这样解决了异步启动过程中磁极绕组绝缘和三相旋转整流模块2XQ不受感应高频高电压冲击问题，使异步启动过程顺利完成。
同步电机异步启动过程后，转速达到95％同步转速，此时磁极绕组感应电压低频率也低，是电机牵入同步转速的最佳状态，此时必须给电机励磁使电机牵入同步，即同步投励过程。在同步投励过程中，给励磁机定子一定的励磁电压，励磁机电枢感应交流电，经三相旋转整流模块2XQ整流，由分压电阻(R1和R2)分压给旋转可控管KX控制极，使旋转可控管KX导通，为同步电机提供励磁电源，使同步电机进入同步，完成无刷自动同步投励过程。
同步投励过程后，同步电动机转速达到额定同步转速，驱动发电机发电，发电机加上负载后，如果励磁电压不变，同步电机就会失步，转速波动，为此设计了功率因数调节器，其根据负载情况及时调节励磁电流，使同步电动机稳定运行。
Claims (1)
1、一种双频变频无刷同步发电机，工频50Hz(6)和中频400Hz(5)发电机为双枢式铁芯，同转轴(10)装有一个双频复合式无刷励磁机(8)和变频无刷投励装置(7)，其特征是：中频发电机(5)的定子(13)铁芯槽内嵌有二套绕组，一套中频真分数槽双迭式的等匝而不等距的正弦绕组1W，一套为单相的中频谐波绕组1WS作为励磁机的励磁源，二套绕组之间为正交设计，无电磁干扰结构，中频发电机(5)的转子(14)铁芯槽内嵌有二种绕组，一种阻尼笼的鼠笼式短路绕组，该绕组由紫铜制作，第二种绕组为中频凸极隐极化励磁绕组WF，其励磁电流由同轴的双频复合式无刷励磁机第一电枢绕组1WJ经三相旋转整流模块1XQ整流供给；工频发电机(6)的定子(15)铁芯槽内嵌有二套绕组，一套工频正弦绕组2W、一套为单相的谐波绕组2WS作为励磁机的励磁源，二套绕组之间为正交设计，无电磁干扰结构，工频发电机(6)的转子(16)铁芯槽内嵌有二种绕组，一种绕组是阻尼绕组，该绕组由紫铜制作，第二种绕组为工频励磁绕组2WF，其励磁电流由同轴的双频复合式无刷励磁机第二电枢绕组2WJ经三相旋转整流模块2XQ整流供给，转子(16)铁芯为凸极，且有轴向通风槽(19)；双频复合式无刷励磁机(8)包括定子(17)和转子(16)，定子(17)和转子(16)上分别有两套无互感绕组1WE、1WJ、2WE、2WJ，两套无互感绕组共一个铁芯，转子(16)铁芯两端面分别安装变频无刷投励装置(7)和三相旋转整流器模块1XQ、2XQ(9)，双频复合式无刷励磁机(8)为工频发电机(6)和中频发电机(5)提供励磁电源；变频无刷投励装置(7)包括三相旋转整流模块2XQ(9)、旋转可控管KX、分压电阻R1、R2和限压电阻10Rf组成以及变频无刷投励装置的组成电路，无刷变频时，能实现自动投励使工频发电机(6)牵入同步运行。
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Cited By (2)
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| CN100341232C (zh) * | 2003-08-29 | 2007-10-03 | 泰豪科技股份有限公司 | 多机一体式无刷电动变频机组 |
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2002
- 2002-02-28 CN CN 02228553 patent/CN2528153Y/zh not_active Expired - Fee Related
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