[發明專利]一種雙繞組混合勵磁無刷直流集成發電系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201711054317.3
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107896038B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 孫林楠;張卓然;于立;顧相培;王宇坤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K1/14;H02K1/16;H02K11/30;H02K3/28;H02K21/16;H02K19/26;H02P9/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

1.一種雙繞組混合勵磁無刷直流集成發電系統，其特征在于，包括集成在同一殼體內的并列式混合勵磁無刷直流發電機和發電機控制器；其中，所述并列式混合勵磁無刷直流發電機包括第一整流濾波單元、轉子同軸連接的永磁同步電機部分和電勵磁雙凸極電機部分；所述發電機控制器包括勵磁主電路、發電控制單元、勵磁電流傳感器、母線電流傳感器、母線電壓傳感器、相電壓傳感器、主接觸器，所述勵磁主電路包括勵磁繼電器、第二整流濾波單元和斬波電路；

永磁同步電機部分的定子槽內嵌繞有第一電樞繞組、第二電樞繞組，電勵磁雙凸極電機部分的定子槽內嵌繞有電樞繞組、勵磁繞組，第一電樞繞組的一端采用星形接法連接，另一端與電樞繞組的一端連接，電樞繞組的另一端與第一整流濾波單元的輸入端連接，第一整流濾波單元的輸出端與主接觸器的輸入端連接，第二電樞繞組的一端采用星形接法連接，另一端與勵磁繼電器的輸入端連接，勵磁繼電器的輸出端連接第二整流單元的輸入端，第二整流單元的輸出端連接斬波電路的輸入端，斬波電路的輸出端連接勵磁繞組；勵磁電流傳感器、母線電流傳感器、母線電壓傳感器、相電壓傳感器分別與發電控制單元連接，發電控制單元還與勵磁繼電器、斬波電路的控制端、主接觸器連接；

所述永磁同步電機的定子槽內繞制有第一電樞繞組、第二電樞繞組，具體繞制方式有兩種：第一種，永磁同步電機的每個定子槽都分為槽頂區和槽底區，第一電樞繞組繞制在每個定子槽的槽頂區，第二電樞繞組繞制在每個定子槽的槽底區；第二種，永磁同步電機的定子槽在圓周方向分為主功率區和勵磁區兩個扇區，第一電樞繞組繞制在主功率區，第二電樞繞組繞制在勵磁區。

2.根據權利要求1所述雙繞組混合勵磁無刷直流集成發電系統，其特征在于，所述永磁同步電機的極對數與電勵磁雙凸極電機轉子極數保持一致。

3.根據權利要求1所述雙繞組混合勵磁無刷直流集成發電系統，其特征在于，所述永磁同步電機為轉子永磁同步電機。

4.一種雙繞組混合勵磁無刷直流集成發電系統的控制方法，通過主接觸器與勵磁繼電器實現協調控制，其特征在于，系統接收到起動信號后，運行自檢程序，當自檢完成后，發電控制單元通過相電壓傳感器檢測永磁同步電機第二電樞繞組相電壓，根據該相電壓得到并列式混合勵磁無刷直流發電機轉速，判斷該轉速是否在系統工作要求的轉速范圍內，當并列式混合勵磁無刷直流發電機轉速在系統工作要求的轉速范圍內，閉合勵磁繼電器，發電機控制器開始進行發電控制，當發電控制單元檢測到母線電壓在系統工作要求的電壓范圍內后，閉合主接觸器，實時進行發電控制，此時系統正常運行；在系統正常運行的過程中，同時檢測停機信號和進行系統預測保護，若系統接收到停機信號，則先切斷主接觸器，后切斷勵磁繼電器；若系統未接收到停機信號，則繼續進行發電控制；若系統預測保護動作，則先切斷主接觸器，后切斷勵磁繼電器；若系統預測保護未動作，則實時進行系統預測保護；

永磁同步電機部分的定子槽內嵌繞有第一電樞繞組、第二電樞繞組，電勵磁雙凸極電機部分的定子槽內嵌繞有電樞繞組、勵磁繞組，第一電樞繞組的一端采用星形接法連接，另一端與電樞繞組的一端連接，電樞繞組的另一端與第一整流濾波單元的輸入端連接，第一整流濾波單元的輸出端與主接觸器的輸入端連接，第二電樞繞組的一端采用星形接法連接，另一端與勵磁繼電器的輸入端連接，勵磁繼電器的輸出端連接第二整流單元的輸入端，第二整流單元的輸出端連接斬波電路的輸入端，斬波電路的輸出端連接勵磁繞組；勵磁電流傳感器、母線電流傳感器、母線電壓傳感器、相電壓傳感器分別與發電控制單元連接，發電控制單元還與勵磁繼電器、斬波電路的控制端、主接觸器連接；

所述永磁同步電機的定子槽內繞制有第一電樞繞組、第二電樞繞組，具體繞制方式有兩種：第一種，永磁同步電機的每個定子槽都分為槽頂區和槽底區，第一電樞繞組繞制在每個定子槽的槽頂區，第二電樞繞組繞制在每個定子槽的槽底區；第二種，永磁同步電機的定子槽在圓周方向分為主功率區和勵磁區兩個扇區，第一電樞繞組繞制在主功率區，第二電樞繞組繞制在勵磁區。