[發明專利]提供雙等級電壓的發電設備和可移動式發電機組

有效

• 申請號: 201810073786.8
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN110086390B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 廖勇;唐華平;張維佳;謝美長
• 申請（專利權）人: 重慶和亞科技有限公司
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30
• 代理公司: 北京天馳君泰律師事務所 11592
• 代理人: 孟銳

本發明提供一種離網運行的提供雙等級電壓的發電設備和移動式發電機組。發電設備包括發電機和勵磁控制裝置。發電機包括轉子、開關和定子。轉子包括多相對稱繞組，定子具有單相繞組，單相繞組包括輸出部，輸出部具有分別包括至少一個線圈的第一段和第二段，第一段和第二段分別與開關連接，用戶可以有選擇地切換開關使第一段與第二段串聯,以通過開關向用電負載提供高等級的輸出電壓,用戶還可以有選擇地切換開關使第一段與第二段并聯,以通過開關向用電負載提供低等級的輸出電壓。勵磁控制裝置使得定子單相繞組產生具有預設頻率的感應電壓，并根據傳感器測量的發電設備的運行數據計算用電負載的實時功率，對應于計算的實時功率調節發動機的轉速。

技術領域

本發明涉及發電設備，特別是由發動機驅動的能夠提供雙等級電壓的的發電設備。

背景技術

一種產生交流電并向用電負載供電的方式是使用離網運行(即脫網,off-grid)的發電系統。臨時或者長期不連電網的發電系統叫離網運行的發電系統。當今離網運行的發電系統已在人們的生活和工作中得到了廣泛地應用。例如，在人們野營、野餐或在戶外工作時，離網運行的發電系統已被廣泛地用來和用電設備通過電路連接從而向用電設備提供能量。類似這樣的發電系統也被用來在緊急情況下(例如停電時)提供備用電。

離網運行的發電系統通常使用一個發動機來提供原動力，該發動機和發電機通過一個共同的軸連接在一起。發動機一啟動就會帶動軸轉動，從而驅動發電機產生電能。如人們所知，多數電器設備都被設計成使用固定頻率的電能，例如在北美是60赫茲的電能，在中國是50赫茲的電能。發電系統輸出電能的頻率主要由發動機的運行速度決定。因此，一些發電設備發動機的運行速度是固定不變的，以使輸出電能的頻率保持不變。但是，在發電系統帶動的負載小于機組的額定負載時，如果發動機仍然以額定轉速運行，則發動機的燃料效率小于最佳值,同時運行噪音也非常大。

另外，由于許多負載都被設計成使用一定電壓值的電能，所以通常離網運行的發電系統需要產生已知等級的輸出電壓。例如，北美一些的家用電器使用120伏等級的電壓，而還有一些電器使用240伏等級的電壓。

發明內容

為滿足北美以及其他國家對雙等級電壓的需求，發明人曾經嘗試使用變換器(例如交流-直流-交流的變換器)來調節電壓。但是這種方案使用換器調節電壓的成本非常高，變換器的成本占發電機成本的20％-60％。而繞組線圈的成本遠遠低于變換器的成本，由此設計出一種離網運行的能夠提供雙等級輸出電壓的發電設備。該發電設備的定子單相繞組具有多個分別和開關連接的線圈。用戶可以有選擇地切換開關使第一段與第二段串聯和并聯，從而實現輸出雙等級的輸出電壓。離網運行的發電設備是指臨時或者長期不與電網連接的發電設備。單相繞組是指繞組的線圈只有一個軸向的繞組，單相繞組可由多個線圈構成，但各個線圈的軸向需重疊。對稱繞組是指布置成能夠產生旋轉磁場的形式的繞組。旋轉磁場是大小不變，軸線位置在空間以固定頻率改變的電機氣隙磁場。多相對稱繞組是指對稱繞組可以有兩相或者更多相。

根據一些實施例，離網運行的發電設備包括發動機、發電機和勵磁控制裝置。發電機包括轉子、開關、定子和一個或者多個傳感器。轉子和發動機同軸連接，轉子包括多相對稱繞組，而定子具有單相繞組，單相繞組包括輸出部，其中輸出部具有第一段和第二段，第一段和第二段分別包括至少一個用來產生感應電壓的線圈，第一段和第二段可分別與開關連接，所述雙等級的輸出電壓包括一個高等級的輸出電壓和一個低等級的輸出電壓，用戶可以有選擇地切換開關使第一段與第二段串聯,以通過開關向用電負載提供高等級的輸出電壓,用戶還可以有選擇地切換開關使第一段與第二段并聯,以通過開關向用電負載提供低等級的輸出電壓。傳感器測量發電設備的的運行數據。勵磁控制裝置與發動機和發電機電連接，該勵磁控制裝置控制磁場變化使得定子單相繞組產生具有預設頻率的感應電壓，并至少根據傳感器測量的發電設備的運行數據計算用電負載的實時功率，和對應于計算的實時功率調節發動機的轉速。