[發(fā)明專利]節(jié)能型多相發(fā)電機(jī)整流器電源系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210006347.8
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102570746A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 於岳亮;於菲
• 申請（專利權(quán)）人: 上海穩(wěn)得新能源科技有限公司
• 主分類號: H02K19/36
• 分類號: H02K19/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電技術(shù)中的交流同步發(fā)電機(jī)、整流器和變頻器領(lǐng)域，具體涉及由交流發(fā)電機(jī)發(fā)電，而后通過AC/DA變換，最后獲得直流電或交流電輸出的電源系統(tǒng)裝置。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有應(yīng)用直流電源中，基本上不再使用直流發(fā)電機(jī)，而大都采用同步型交流發(fā)電機(jī)，然后通過整流器變換為直流電的模式。不管是大型、中型或小型機(jī)組，通常采用交流三相同步發(fā)電機(jī)的星形接法和線電壓輸出接入三相橋式整流器，先整流為直流獲得應(yīng)用，然后還有可能通過電子變頻，獲得固定或變化頻率的交流電的應(yīng)用方式。殊不知這樣一種應(yīng)用會產(chǎn)生相當(dāng)大的電壓損失和功率損失，不能完全利用交流發(fā)電機(jī)的潛力，相應(yīng)地降低了發(fā)電機(jī)組的輸出能力和效率，造成設(shè)備和能源的浪費。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是發(fā)現(xiàn)三相同步機(jī)組中為何會產(chǎn)生這種浪費的原因，然后針對該原因，構(gòu)建消除這一損失的系統(tǒng)裝置，以達(dá)到增加機(jī)組額定功率和功率輸出，實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能增效的目的，從而降低系統(tǒng)的發(fā)電成本，產(chǎn)生可觀經(jīng)濟(jì)利益。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，由交流發(fā)電機(jī)(1)、整流器(2)等組成的電源系統(tǒng)，其特征為，交流發(fā)電機(jī)(1)為三相以上的多相同步電機(jī)結(jié)構(gòu)，結(jié)合與發(fā)電機(jī)的相數(shù)匹配的整流器(2)組成的，能減小或消除三相電制系統(tǒng)中線電壓損失的節(jié)能型電源裝置。

本發(fā)明的技術(shù)效果是，多相同步發(fā)電機(jī)所發(fā)電壓可以降低甚至消除現(xiàn)有三相機(jī)系統(tǒng)中15.8％的線電壓損失，所以本發(fā)明裝置整流后的直流電壓普遍高于現(xiàn)有三相交流發(fā)電加上整流器的傳統(tǒng)機(jī)組，系統(tǒng)輸出功率、效率都有不小的升幅，因此機(jī)組具有高效節(jié)能的優(yōu)點，而提高機(jī)組相數(shù)后不論是發(fā)電機(jī)、整流器等，所增加的成本比例遠(yuǎn)小于功率增幅，且還能從所節(jié)約的電能中得到多倍補(bǔ)償，所以在經(jīng)濟(jì)上是特別有利的。

附圖說明

圖1、三相同步發(fā)電機(jī)向量和發(fā)電整流系統(tǒng)接線圖。

圖2、三相交流電整流后的直流電壓波形圖。

圖3、五相同步發(fā)電機(jī)和七相同步發(fā)電機(jī)向量圖。

圖4、四相和六相同步發(fā)電機(jī)向量圖。

圖5、四相同步發(fā)電機(jī)和整流器接線圖。

圖6、多相同步發(fā)電、整流、變頻電源框圖。

具體實施方式

當(dāng)今我們采用的從機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷难b置，不再使用價格昂貴的直流發(fā)電機(jī)，而廣泛采用交流同步發(fā)電經(jīng)硅二極管整流成直流的技術(shù)路線。所用的三相發(fā)電機(jī)和三相供電電網(wǎng)體制中的大型發(fā)電機(jī)是一致的。實踐表明，這樣一種三相電制式結(jié)構(gòu)，是人類社會從交流電機(jī)中發(fā)展出來，經(jīng)過長期實踐，不管是對發(fā)電機(jī)還是對電動機(jī)來說，都是比較適合的一種成熟技術(shù)制式。

但是，三相電制從直流電的角度衡量，卻并不是最理想的制式。

圖1a所示為三相同步發(fā)電機(jī)的電壓向量圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)明明發(fā)了三組交流電壓，即相電壓U_A、U_B、U_C，假如如通常所說的單相電壓220V，也就是說發(fā)電機(jī)發(fā)了三組220V的電壓，但是我們?yōu)楂@得大功率直流電而使用三相電的時候，通常將發(fā)電機(jī)的三根相線接到電動機(jī)或整流器的輸入端，這時卻只有區(qū)區(qū)的380V的電壓，而不是440V或甚至660V。

當(dāng)然，要得到660V，也不用變壓器的話，那是很難的。但是，能不能求其次，直接得到440V呢？

在圖1a中，綠箭線代表相電壓，紅線代表線電壓。線電壓是二個相電壓相加的結(jié)果，如果綠線長度為220V時，紅線長度就是380V。正是因為相位不同，由二個相電壓加在一起所形成的線電壓，這個加法就成了折線相加而不是直線相加。而我們所樂意經(jīng)常使用的偏偏就是三相線電壓。假如我們能按理想狀況，即實現(xiàn)直線相加，就應(yīng)該可以得到440V的電壓，但現(xiàn)實卻只能得到380V，所損失的線電壓為：

440V-380V＝60V????????(式1)

可見，采用三相電制電源系統(tǒng)線電壓損失率約為：

60V/380V＝15.8％??????(式2)

電壓損失相當(dāng)于勢能損失，同樣意味著功率的損失，通過整流后所得到的直流電壓約損失85V。也就是說，由于三相體制中存在的線電壓損失，導(dǎo)致了直流輸出電壓損失，降低了三相系統(tǒng)輸出功率和相應(yīng)增加了機(jī)組成本，這是一種普遍卻至今不為人知的浪費。