[實用新型]無刷交流復合勵磁無刷直流電機的運行控制系統

有效

• 申請號: 201420699062.1
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN204334399U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 劉宏鑫;向守兵;張銳;唐曉琳
• 申請（專利權）人: 北京索德電氣工業有限公司
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 馮夢洪

技術領域

本實用新型涉及一種電機的運行控制系統，特別是涉及一種無刷交流復合勵磁無刷直流電機的運行控制系統。

背景技術

目前的無刷勵磁無刷直流電機在勵磁側多數采用了直流勵磁，且在轉子功率勵磁都是采用直流繞組電磁場進行轉子功率勵磁。如圖11展示的是直流勵磁交流發電機的運行控制系統。雖然直流勵磁控制相對簡單，技術也比較成熟，但是普通直流勵磁電機在低轉速下存在直流勵磁效率低、運行范圍窄或者勵磁失效和功率密度偏低的問題，降低了電勵磁效率。而且轉子功率勵磁僅僅采用直流繞組電磁場發出常規的正弦波電壓。為解決直流勵磁在低轉速下存在的勵磁效率降低或者勵磁失效的問題。為了進一步提高無刷勵磁無刷直流電機的功率密度和發電效率。我司經過了大量研究、論證、驗證后，已經提出并且申請了專利申請號為201410356061.1的實用新型專利和專利申請號為201420412580.0的實用新型專利的《無刷交流復合勵磁無刷直流電機》。

但是為了實現無刷交流復合勵磁無刷直流電機的功能，需要為其提供一種特別適用于該電機的運行控制系統。為使電機能夠實現交流無刷變頻勵磁，本系統采用了交流變頻勵磁部為電機的無刷交流勵磁繞組提供交流變頻勵磁電壓。而且根據電機功率大小，定子功率繞組采用三、六、九等多相繞組，電機運行控制系統也相應地采用6、12、18等多脈沖整流。從而達到了減小諧波、降低系統成本、提高系統的發電效率的目的。

此外，為實現特殊場合下如船舶軸帶發電系統的緊急靠岸功能(Take?Home?System)功能。即在主發動機損壞的緊急情況下，可以將主機與齒輪箱脫開，輔機帶動主發電機作為船舶應急電源供電，原來工作在發電狀態的軸帶發電機則變為軸帶電動機工作，從而驅動螺旋槳，實現應急靠岸(Take?Home?System)。除此之外，船舶電源還包括蓄電池組構成的小應急電源。當主發電機組不能供電時，由應急發電機組或蓄電池組向船舶重要航行設備和應急照明系統供電。因此本實用新型中的無刷交流復合勵磁無刷直流電機的運行控制系統，需要具備使功率由無刷勵磁無刷直流電機到負載/主發以及由主發電機到無刷勵磁無刷直流電機之間的雙向流動的能力。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種無刷交流復合勵磁無刷直流電機的運行控制系統。在電機上采用了交流無刷勵磁，解決低速勵磁問題，保證零速以上都可以發電，拓展了發電系統的工作范圍；采用旋轉整流子，復合(永磁磁場+直流電磁場)勵磁無刷直流發電機，提高電機功率密度和降低電機及系統成本；發電端采用無刷直流繞組，產生梯形波發電電壓，提高低速發電功率，進一步提高功率密度，大幅縮小電機及系統體積；根據功率大小，采用6、12、18等多脈沖整流，減小諧波，能夠取消PWM整流，降低系統成本，提高整個運行系統的效率；在整流和逆變環節采用四象限整流逆變方案，能使整個系統在不改動系統結構的基礎上，實現發電狀態到電動狀態的切換。

本實用新型的無刷交流復合勵磁無刷直流電機(1)包括有：定子勵磁繞組(12)，電機轉子(13)，定子功率繞組(14)。所述的電機轉子(13)包括轉子勵磁繞組(131)、旋轉整流器(132)、轉子功率勵磁單元(133)，所述的轉子功率勵磁單元(133)包括直流繞組(1331)和永磁體(1332)，直流繞組(1331)附繞在永磁體(1332)上且兩者進行復合勵磁。

本實用新型的運行控制系統包括有：包括整流部(3)、儲能部(4)、逆變部(5)、正弦濾波器(6)、輸出變壓器(7)、負載/主發(8)、交流變頻勵磁部(9)、控制部(10)；其中無刷交流復合勵磁無刷直流電機的定子功率繞組(14)通過三相線路連接至整流部的輸入端，整流部(3)的正負直流母線輸出端連接至逆變部(5)的正負直流母線輸入端，并且在整流部(3)和逆變部(5)之間的正負直流母線上并聯有儲能部(4)，逆變部(5)的輸出端通過三相線路連接至正弦濾波器(6)的輸入端，正弦濾波器(6)的輸出端通過三相線路連接至輸出變壓器(7)的三相輸入端，輸出變壓器(7)通過三相四線線路或三相線路連接至負載/主發(8)，定子勵磁繞組(12)通過三相線路連接至交流變頻勵磁部(9)的三相輸出端，交流變頻勵磁部(9)的正負直流母線輸入端并聯到儲能部(4)和逆變部(5)之間的正負直流母線上，控制部(10)為逆變部(5)和交流變頻勵磁部(9)提供控制信號。