[發(fā)明專利]多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110144169.0
• 申請(qǐng)日: 2011-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN102185399A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳維加
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳維加
• 主分類號(hào): H02K1/22
• 分類號(hào): H02K1/22;H02P9/38
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

目前傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)大都為交流同步發(fā)電機(jī)，由供輸出電能的主繞組和提供磁場(chǎng)的勵(lì)磁繞組組成，這類同步發(fā)電機(jī)直接產(chǎn)生的是與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速完全同步的交流電，即每一個(gè)周期一個(gè)正弦波。目前的交流電頻率一般都為50Hz或60Hz，如磁極數(shù)是2極或4極。發(fā)電機(jī)的功率重量比與頻率有很大的關(guān)系，頻率越高，發(fā)電機(jī)頻率重量比越大，發(fā)電機(jī)可做得越輕。一般情況頻率增加10倍，同一功率發(fā)電機(jī)只有原機(jī)的二分之一重量，所以通過增加發(fā)電機(jī)的頻率就可大大減少原材料的使用及發(fā)電機(jī)的重量。

逆變發(fā)電機(jī)由于其體積小，重量輕，電性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在小型引擎發(fā)電機(jī)領(lǐng)域發(fā)展很快?，F(xiàn)有的逆變發(fā)電機(jī)的工作原理是采用一個(gè)多極的交流永磁發(fā)電機(jī)發(fā)出一個(gè)頻率較高的等幅交流電，通過可控整流方法將該交流電整流成一個(gè)恒定的直流電，再通過逆變電路將其轉(zhuǎn)換成所需要的交流電，俗稱ADA方式。

由于現(xiàn)有的ADA逆變電路是通過橋式電路，采用IGBT功率晶體管對(duì)直流電斬波，再通過LC電路對(duì)該波形進(jìn)行整形，還原成交流正弦波。因?yàn)椴捎肐GBT功率晶體管在斬波頻率20K的狀態(tài)下工作會(huì)產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗，造成晶體管的發(fā)熱及功率的損失，降低了效率，同時(shí)用來(lái)對(duì)斬波后波形進(jìn)行整形的大功率電感也會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，造成較大的損耗。同時(shí)20K斬波頻率的多次諧波會(huì)產(chǎn)生可發(fā)射的高頻無(wú)線電電磁波，如要將發(fā)電機(jī)功率做的更大，則無(wú)線電電磁波也更大，這將無(wú)法通過現(xiàn)有的歐洲EMC認(rèn)證要求，所以此方法只能用在較小功率的發(fā)電機(jī)上。而且逆變發(fā)電機(jī)的電子線路部分較復(fù)雜，成本高，性價(jià)比較低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不明顯。

當(dāng)然現(xiàn)有技術(shù)中亦有對(duì)發(fā)電機(jī)發(fā)出的較高頻率等幅交流電直接用可控硅來(lái)整形，即通過串連在輸出線圈電路上的可控硅控制不同時(shí)刻的導(dǎo)通角來(lái)獲得接近正弦波波形的交流電。但這種方式在實(shí)際運(yùn)用過程中，由于發(fā)電機(jī)從空載到負(fù)載時(shí)的外電壓幅度變化較大，幅度不恒定（尤其是空載狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的外電壓幅度會(huì)很高），讓可控硅既要控制電壓幅度，同時(shí)控制電壓波形的方法很難獲得波形失真小，電壓穩(wěn)定的交流電，從而無(wú)法真正在實(shí)際中使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是：提供一種能夠同時(shí)克服上述現(xiàn)有同步發(fā)電機(jī)和逆變發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)，重量更輕，發(fā)出的交流電波形失真度小，電壓更穩(wěn)定，且不存在高頻無(wú)線電電磁波干擾的多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多極電勵(lì)磁變頻發(fā)電機(jī)，包括一個(gè)多極定子，一個(gè)多極轉(zhuǎn)子及與多極定子上的繞組引出線相連的主回路可控硅整形電路；其特征在于所述多極轉(zhuǎn)子上繞有勵(lì)磁線圈，并且該多極轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)采用電磁可控磁場(chǎng)，所述多極轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁線圈與勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路相連，而勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路再與勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路相連，所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路同時(shí)與主回路可控硅整形電路相連，所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路通過控制所述多極轉(zhuǎn)子上勵(lì)磁磁場(chǎng)的強(qiáng)弱來(lái)控制多極定子的輸出電壓大小，從而在多極定子上產(chǎn)生電壓幅度恒定的等幅交流電，所述等幅交流電再通過主回路可控硅整形電路整形成所需頻率的正弦波交流電輸出。

本發(fā)明中所述多極轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)強(qiáng)弱受勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制，而勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓則由勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路根據(jù)多極定子輸出電壓的大小控制產(chǎn)生。

本發(fā)明中所述多極定子輸出電壓的頻率為所述多極轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與其磁極數(shù)的乘積，而勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓的大小則是由所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路根據(jù)多極定子輸出電壓的大小實(shí)施增補(bǔ)。

進(jìn)一步講，本發(fā)明中所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓由所述勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路輸出的勵(lì)磁電壓控制信號(hào)經(jīng)勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路放大后輸出給多極轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁線圈；而勵(lì)磁電壓控制信號(hào)則由勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路根據(jù)空載和負(fù)載狀態(tài)下多極定子輸出電壓大小的變化，并結(jié)合取自多極定子輸出電壓的反饋信號(hào)、取自正弦波交流電的反饋信號(hào)以及其它各種反饋信號(hào)進(jìn)行綜合處理后產(chǎn)生，所述其它各種反饋信號(hào)是指發(fā)電機(jī)輸出端因負(fù)載變動(dòng)而造成輸出電壓波動(dòng)的反饋信號(hào)、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)本身輸出功率不穩(wěn)定而造成輸出電壓波動(dòng)的反饋信號(hào)，以及發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子因溫度變化而造成輸出電壓波動(dòng)的反饋信號(hào)。

而本發(fā)明中所述正弦波交流電的波形是由所述主回路可控硅整形電路根據(jù)勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電壓控制電路輸出的整流控制信號(hào)對(duì)多極定子輸出的等幅交流電進(jìn)行正反相整流并整形而形成的。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明與現(xiàn)有的同步發(fā)電機(jī)相比，由于采用電磁可控磁場(chǎng)的多極轉(zhuǎn)子，提高了發(fā)電機(jī)的頻率，故大大節(jié)省了銅材及矽鋼材料，減輕了機(jī)器的重量。