電容補(bǔ)償全半橋轉(zhuǎn)換雙勵磁繞組的電勵磁雙凸極發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電容補(bǔ)償全半橋轉(zhuǎn)換雙勵磁繞組的電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)，其特征在于：主繞組采用三相星形接法，三相四線制輸出，補(bǔ)償電容采用三角形接法，將各相電樞繞組的出線端a,b,c兩兩之間跨接一個補(bǔ)償電容，于是形成C1，C2，C3構(gòu)成的三角形補(bǔ)償電容的連接方式，這樣連接的三相輸出線與D1～D6二極管組成的全波整流橋相接，其中，下橋臂D4、D5、D6的正極與kc1的一端相接，中線n與kc0的一端相接，將kc1的另一端和kc0的另一端連接在一起，引出線與電容C0的負(fù)極相接，并從C0引出線作為發(fā)電機(jī)的負(fù)極；上橋臂D1、D2、D3負(fù)極連接在一起，與第二套勵磁繞組Lf2的一端相接，Lf2的另一端與電容C0的正極相接，并引出線作為發(fā)電機(jī)的正極，發(fā)電機(jī)的正極和負(fù)極分別接負(fù)載Z的正極和負(fù)極，對負(fù)載供電。
【專利說明】電容補(bǔ)償全半橋轉(zhuǎn)換雙勵磁繞組的電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雙凸極發(fā)電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電容補(bǔ)償全半橋轉(zhuǎn)換雙勵磁繞組的電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)，屬于變磁阻類電機(jī)。其定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，由硅鋼片疊制而成，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，結(jié)構(gòu)簡單。電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)以電勵磁繞組取代永磁體，使得電機(jī)的勵磁磁場可以調(diào)節(jié)。運行時，不需要轉(zhuǎn)子位置傳感器，調(diào)節(jié)勵磁繞組電流可調(diào)節(jié)輸出電壓。采用多極結(jié)構(gòu)和雙定子結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高電機(jī)的功率密度和效率，有大的應(yīng)用前景。
[0003]在汽車發(fā)動機(jī)或風(fēng)力等為驅(qū)動動力的場合下,原動力轉(zhuǎn)速變化范圍寬，且速度變化隨機(jī)，在這種場合下，配套的發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)單一規(guī)定的額定轉(zhuǎn)速不同。為擴(kuò)展適應(yīng)范圍，尤其是低轉(zhuǎn)速時的輸出，常采用增加勵磁容量的辦法。結(jié)果使得勵磁繞組的匝數(shù)增加，或者勵磁控制器容量增加，而在發(fā)電機(jī)速度提高后增加了控制器調(diào)節(jié)的難度。因此，從電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)的基本電磁關(guān)系和電容電感的基本特性出發(fā)，提出具有勵磁控制器容量小，電機(jī)輸出外特性好的電容補(bǔ)償全半橋轉(zhuǎn)換雙勵磁繞組的電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)，作為本發(fā)明的初衷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種電容補(bǔ)償全半橋轉(zhuǎn)換雙勵磁繞組的電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)。本發(fā)明發(fā)電機(jī)的電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，主要是針對低速條件進(jìn)行設(shè)置。是將補(bǔ)償電容與電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)的輸出相連接，根據(jù)轉(zhuǎn)速和輸出功率配置低速時的電容容量，使得低速時電容上流過較大的容性電流，依此來補(bǔ)償電樞繞組中的感性電流，同時改善功率因數(shù)，從而提高電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)低速時的出力。本發(fā)明由電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)、二極管、電容和控制器組成。定子上除裝有集中電樞繞組外，還有勵磁繞組，空間相對的定子齒上的繞組串聯(lián)構(gòu)成一相，轉(zhuǎn)子上無繞組。相繞組電勢的正方向與勵磁磁通正方向符合正右手螺旋關(guān)系，相繞組電勢的正方向指向繞組的正端；其特征在于:主繞組采用三相星形接法，三相四線制輸出，補(bǔ)償電容采用三角形接法，將各相電樞繞組的出線端a，b，c兩兩之間跨接一個補(bǔ)償電容，于是形成Cl，C2, C3構(gòu)成的三角形補(bǔ)償電容的連接方式，這樣連接的三相輸出線與Dl?D6 二極管組成的全波整流橋相接，其中，下橋臂D4、D5、D6的正極與kcl的一端相接，中線η與kcO的一端相接,將kcl的另一端和kcO的另一端連接在一起，引出線與電容CO的負(fù)極相接，并從CO引出線作為發(fā)電機(jī)的負(fù)極；上橋臂D1、D2、D3負(fù)極連接在一起，與第二套勵磁繞組Lf2的一端相接，Lf2的另一端與電容CO的正極相接，并引出線作為發(fā)電機(jī)的正極，發(fā)電機(jī)的正極和負(fù)極分別接負(fù)載Z。其中，切換通過轉(zhuǎn)換控制器控制邏輯的選擇完成對下半橋的切斷，并將中線連接上，經(jīng)過執(zhí)行機(jī)構(gòu)kcl完成半橋的連接，經(jīng)過kcO完成中線的連接。[0005]本發(fā)明的發(fā)電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相比，是從電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)的基本電磁特性和整流特性相結(jié)合出發(fā)，采用復(fù)合式的強(qiáng)勵方法，穩(wěn)定輸出，并能提高輸出電性能的品質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明的電氣原理圖；
圖2是傳統(tǒng)三相整流電氣原理圖；
圖3是6/4結(jié)構(gòu)電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)截面圖。
[0007]圖中，1、勵磁繞組，2、定子鐵心，3、相繞組，4、轉(zhuǎn)子鐵心，5、轉(zhuǎn)子連接軸，6、轉(zhuǎn)換控制器，if 1+代表第一套勵磁繞組的正端，if 1-代表第一套勵磁繞組的負(fù)端，if2+代表第二套勵磁繞組的正端，if2-代表第二套勵磁繞組的負(fù)端，A+代表A相繞組的正端，A-代表A相繞組的負(fù)端，B+代表B相繞組的正端，B-代表B相繞組的負(fù)端，C+代表C相繞組的正端，C-代表C相繞組的負(fù)端，a、b、c表示三相，η代表中線，CO代表濾波電容，Cl、C2、C3代表角形接法的補(bǔ)償電容，Dl~D6為全波整流二極管，kcl、kcO代表轉(zhuǎn)換控制器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，※表示三相繞組的同名端，?表示雙勵磁繞組的同名端，Z為負(fù)載，Lfl為第一套勵磁繞組，Lf2為第二套勵磁繞組，Uf為勵磁源，Uo為直流輸出電壓【具體實施方式】
[0008]由于不同相數(shù)不同結(jié)構(gòu)形式電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)與3相6/4結(jié)構(gòu)電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)相似，下面以3相6/4結(jié)構(gòu)電勵磁雙凸極電機(jī)說明具體的實施方式。由圖1可知，電容補(bǔ)償全半橋轉(zhuǎn)換雙勵磁繞組的電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)由電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)、二極管、電容和控制器組成，定子上除裝有集中電樞繞組外，還有勵磁繞組，空間相對的定子齒上的繞組串聯(lián)構(gòu)成一相，轉(zhuǎn)子上無繞組，相繞組電勢的正方向與勵磁磁通正方向符合正右手螺旋關(guān)系，相繞組電勢的正方向指向繞組的正端；主繞組采用三相星形接法，三相四線制輸出，補(bǔ)償電容采用三角形接法，將各相電樞繞組的出線端a，b，c兩兩之間跨接一個補(bǔ)償電容，于是形成Cl，C2, C3構(gòu)成的三角形補(bǔ)償電容的連接方式。這樣連接的三相輸出線與Dl~D6 二極管組成的全波整流橋相接，其中，下橋臂D4、D5、D6的正極與kcl的一端相接，中線η與kcO的一端相接,將kcl的另一端和kcO的另一端連接在一起，引出線與電容CO的負(fù)極相接，并從CO引出線作為發(fā)電機(jī)的負(fù)極；上橋臂D1、D2、D3負(fù)極連接在一起，與第二套勵磁繞組Lf2的一端相接，Lf2的另一端與電容CO的正極相接，并引出線作為發(fā)電機(jī)的正極，發(fā)電機(jī)的正極和負(fù)極分別接負(fù)載Z的正極和負(fù)極，對負(fù)載供電。其中，切換通過轉(zhuǎn)換控制器6控制邏輯的選擇完成對下半橋的切斷，并將中線連接上，經(jīng)過執(zhí)行機(jī)構(gòu)kcl完成半橋的連接，經(jīng)過kcO完成中線的連接。
[0009]本發(fā)明的半波增磁實現(xiàn)的原理是:電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)的相繞組磁鏈與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)子極滑入定子極時，空載磁鏈增加，繞組感應(yīng)出負(fù)的電勢，若此階段發(fā)電機(jī)向負(fù)載供電，由楞次定律可知，負(fù)載電流產(chǎn)生的磁鏈阻止空載磁鏈增加，為去磁電樞反應(yīng)，導(dǎo)致電勢降低；當(dāng)轉(zhuǎn)子極滑出定子極時，空載磁鏈減小，繞組感應(yīng)出正的電勢。若此階段發(fā)電機(jī)向負(fù)載供電，由楞次定律可知，負(fù)載電流產(chǎn)生的磁鏈阻止空載磁鏈的減小，為增磁電樞反應(yīng)，導(dǎo)致電勢升高。在轉(zhuǎn)子極滑出定子極的階段對負(fù)載供電，利用增磁電樞反應(yīng)來抵消或削弱相繞組電感和整流器二極管換相等因素引起的電壓損失，從而降低了發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率和勵磁損耗。如圖3所示。
[0010]本發(fā)明的半波全波轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的原理是:通過控制器控制邏輯的選擇完成對下半橋的切斷，并將中線連接上，經(jīng)過執(zhí)行機(jī)構(gòu)kcl完成半橋的隔離，經(jīng)過kcO完成中線的連接，即低速時，kcO閉合而kcl斷開；高速時，kcO斷開而kcl閉合。本發(fā)明的發(fā)電機(jī)，雙繞組復(fù)勵的原理是:第一套勵磁繞組的勵磁電流取決于勵磁控制器，控制其電流的大小，起到初始建壓的作用，當(dāng)發(fā)電機(jī)為外接電氣負(fù)載供電時，第二套勵磁繞組中通過負(fù)載電流，第一套勵磁繞組勵磁電流產(chǎn)生的勵磁磁勢與第二套勵磁繞組中勵磁電流產(chǎn)生的勵磁磁勢共同作用，為發(fā)電機(jī)提供工作磁場，可顯著降低發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率，提升發(fā)電機(jī)的輸出功率。第二套勵磁繞組有輸出濾波作用，有利于提高發(fā)電機(jī)的輸出電壓或輸出電流品質(zhì)。正常運行時，在電壓建立初始瞬間，由外部電源提供初始勵磁，當(dāng)電壓建立后，由自己提供勵磁電壓，通過調(diào)節(jié)勵磁電壓來調(diào)節(jié)勵磁電流。這可以在較大范圍內(nèi)控制勵磁電流的大小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)控制發(fā)電機(jī)勵磁強(qiáng)度的大小。勵磁電壓高，勵磁電流就大，發(fā)電輸出功率也就大。低速大功率運行時，需要強(qiáng)化勵磁，采用復(fù)合式的強(qiáng)勵方法，即第一套勵磁繞組加大勵磁電流的基礎(chǔ)上，第二套勵磁繞組獲得負(fù)載電流的串勵效應(yīng)，系統(tǒng)控制器通過調(diào)節(jié)整流模式獲得電樞反應(yīng)的增磁效應(yīng)及電容補(bǔ)償?shù)姆椒?lián)合獲得勵磁磁勢的增加，穩(wěn)定輸出電壓；高速時，切換為全波整流，電樞反應(yīng)為去磁效應(yīng)，發(fā)電機(jī)的感抗增加，但由于轉(zhuǎn)速高，調(diào)節(jié)第一套勵磁繞組即可完成輸出電壓的穩(wěn)定。原理見圖1。
【權(quán)利要求】
1.一種電容補(bǔ)償全半橋轉(zhuǎn)換雙勵磁繞組的電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)，由電勵磁雙凸極發(fā)電機(jī)、二極管、電容和控制器組成，定子上除裝有集中電樞繞組外，還有勵磁繞組，空間相對的定子齒上的繞組串聯(lián)構(gòu)成一相，轉(zhuǎn)子上無繞組，相繞組電勢的正方向與勵磁磁通正方向符合正右手螺旋關(guān)系，相繞組電勢的正方向指向繞組的正端，其特征在于:主繞組采用三相星形接法，三相四線制輸出，補(bǔ)償電容采用角形接法，將各相電樞繞組的出線端a，b，c兩兩之間跨接一個補(bǔ)償電容，于是形成Cl，C2, C3構(gòu)成的三角形補(bǔ)償電容的連接方式，這樣連接的三相輸出線與Dl?D6 二極管組成的全波整流橋相接，其中，下橋臂D4、D5、D6的正極與kcl的一端相接，中線η與kcO的一端相接,將kcl的另一端和kcO的另一端連接在一起，引出線與電容CO的負(fù)極相接，并從CO引出線作為發(fā)電機(jī)的負(fù)極；上橋臂D1、D2、D3負(fù)極連接在一起，與第二套勵磁繞組Lf2的一端相接，Lf2的另一端與電容CO的正極相接，并引出線作為發(fā)電機(jī)的正極，發(fā)電機(jī)的正極和負(fù)極分別接負(fù)載Z的正極和負(fù)極，對負(fù)載供電；其中，切換通過轉(zhuǎn)換控制器6控制邏輯的選擇完成對下半橋的切斷，并將中線連接上，經(jīng)過執(zhí)行機(jī)構(gòu)kcl完成半橋的連接，經(jīng)過kcO完成中線的連接。
【文檔編號】H02K29/00GK103915967SQ201310003462
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月6日
【發(fā)明者】于功山, 張軍剛, 王勝平, 劉海鵬, 張文昌, 陳愛偉, 談學(xué)超 申請人:濟(jì)南吉美樂電源技術(shù)有限公司