[發明專利]一種繞組開路式永磁雙凸極起動發電系統

有效

• 申請號: 201210048197.7
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102545754A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 史立偉;周波;魏佳丹;鄧清唐
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02P9/48
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

?技術領域

本發明涉及一種繞組開路式永磁雙凸極起動發電系統，屬于航空電機控制技術領域。

?背景技術

雙凸極電機以其定子和轉子的雙凸極結構而得名，雙凸極電機按照勵磁方式的不同可以分為三大類：永磁式雙凸極（Doubly?Salient?Permanent?Magnet,?DSPM）電機、電勵磁雙凸極（Doubly?Salient?Electro-Magnet，DSEM，或稱雙饋雙凸極Doubly?Fed?Doubly?Salient，DFDS）電機和混合勵磁雙凸極（Doubly?Salient?Hybrid?Excitation，DSHE）電機。永磁式雙凸極電機既有開關磁阻電機的結構簡單、可靠性高等優點，又有永磁無刷電機高的功率重量比、損耗小等優點，因此受到人們越來越多的關注。但是永磁式雙凸極電機磁場不可調節，所以作為發電機運行時存在著輸出電壓隨著轉速和負載的變化而變化的問題。

目前已有一些雙凸極電機方案被提出。例如，公告的中國發明專利：永磁雙凸極電機可控整流發電系統，申請號：201110062873.1，公開了一種永磁雙凸極電機可控整流發電系統，屬于特種發電系統，該發電系統由永磁雙凸極發電機、三相半波可控整流電路和整流控制器組成，整流控制器可以根據發電機轉子位置、電樞電流和整流電壓信號，在各相繞組電勢為正時發出對應絕緣柵晶體管的驅動信號，使相電流跟蹤相電壓波形，實現整流電路對雙凸極發電機的整流和功率因數校正。公告的發明專利：電勵磁雙凸極電機的單相橋整流發電電路，申請號：201010286836.4，公開了一種電勵磁雙凸極電機的單相橋整流發電電路，該電路通過調整電勵磁繞組電流的大小來調整電機氣隙磁場，以保持輸出電壓的穩定。授權的發明專利：混合勵磁雙凸極電機，授權號：ZL200910098788.3，公開了由轉子，定子，三相電樞繞組，單相勵磁繞組和機殼構成的混合勵磁雙凸極電機，其永磁體勵磁和勵磁繞組電勵磁共同合成氣隙磁場，實現了氣隙磁場的可調節性，同時采用導磁材料作為機殼，避免了定子外沿的漏磁，提高了永磁體使用率，改善電機電磁兼容能力。以上發明是通過控制電勵磁繞組電流來控制系統輸出或者利用可控整流電路來控制系統的輸出。

發明內容

本發明提供了一種繞組開路式永磁雙凸極起動發電系統，該系統由雙半控橋和開路式繞組組成、具有BOOST升壓功能以穩定系統輸出電壓，既能作為電動機運行起動發動機，又為汽車、飛機等載運工具提供電壓穩定的直流電。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種繞組開路式永磁雙凸極起動發電系統，包括繞組開路式永磁雙凸極起動發電機轉子、繞組開路式永磁雙凸極起動發電機三相定子繞組、第一半控橋、第二半控橋、切換開關、濾波電容、蓄電池、控制器、電壓傳感器、電流傳感器和位置傳感器，第一半控橋的正極、第二半控橋的正極、濾波電容的正極和蓄電池的正極連接在一起作為系統的正極給負載供電，第一半控橋的負極、第二半控橋的負極、濾波電容的負極、負載的負極和蓄電池的負極接在一起作為系統的負極，第一半控橋的三相橋臂中點分別接雙凸極起動發電機三相定子繞組的一端，三相定子繞組的另一端分別接第二半控橋的三相橋臂中點，切換開關為三刀單擲開關，切換開關一端分別接第二半控橋的三相橋臂中點，切換開關的另一端蓄電池正極；當三相定子繞組的某相產生正向電動勢時，控制第二半控橋上該相對應的下橋臂導通，則該相產生的電流可經過第一半控橋上該相對應的續流二極管實現儲能，若關閉該相對應的第二半控橋上的下橋臂，則三相定子繞組中電感儲存的能量經過第二半控橋的上橋臂續流而提升了輸出端電壓，這樣通過控制第一半控橋、第二半控橋的下橋臂開關狀態使三相定子繞組各相分別組成BOOST升壓器來使系統在變轉速變負載的工況下輸出穩定電壓的直流電；繞組開路式永磁雙凸極起動發電機凸極轉子軸上安裝有位置傳感器，蓄電池正極設置電壓傳感器，繞組開路式永磁雙凸極起動發電機三相定子繞組上設置電流傳感器，所述位置傳感器、電壓傳感器和電流傳感器的輸出端分別與控制器的信號采集輸入端連接，控制器的控制信號輸出端接第一半控橋和第二半控橋的控制端。

本發明的有益效果如下：

本發明繞組開路型永磁雙凸極起動發電系統既能作為電動機運行起動發動機，又可作為發電機運行為飛機等載運工具提供電壓穩定的直流電。而且僅使用6個可控功率元件，控制簡單，成本低；相比較傳統的航空用起動發電系統，大大改善了系統轉速適應范圍和調壓控制方法，具有廣闊的應用前景。