[實(shí)用新型]一種單相永磁同步發(fā)電機(jī)串電容運(yùn)行控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820204525.0
• 申請(qǐng)日: 2018-02-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207939424U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭穎宣;李斌;方浩;蓋忠睿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P9/30
• 分類號(hào): H02P9/30;H02P103/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本實(shí)用新型涉及一種單相永磁同步發(fā)電機(jī)串電容運(yùn)行控制裝置，包括兩個(gè)正交繞組和負(fù)載，與其中一個(gè)所述正交繞組相連的電容器C1、C2、C3，與所述電容器C1、C2、C3對(duì)應(yīng)相連的用于控制電容器接入電路的雙向晶閘管T1、T2、T3；還包括電壓—電流檢測(cè)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、晶閘管觸發(fā)控制電路、過(guò)零檢測(cè)電路、霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、線性光耦合器、反相器。本實(shí)用新型所述一種單相永磁同步發(fā)電機(jī)串電容運(yùn)行控制裝置的技術(shù)方案，能夠克服單相電機(jī)因產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)而造成發(fā)電機(jī)震動(dòng)以及電壓波形畸變嚴(yán)重、兩相電樞繞組通電時(shí)產(chǎn)生橢圓度差的磁動(dòng)勢(shì)造成發(fā)電機(jī)震動(dòng)以及發(fā)電效率低下等缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單相永磁同步發(fā)電機(jī)串電容運(yùn)行控制裝置。

背景技術(shù)

野外作業(yè)時(shí)需要使用的移動(dòng)電源或消防、應(yīng)急救援、軍用車載發(fā)電機(jī)，大量使用小型單相發(fā)電機(jī)為裝備供電，目前的發(fā)展趨勢(shì)是容量不斷增大。現(xiàn)有電勵(lì)磁單相發(fā)電機(jī)，容量大，性能好，但電勵(lì)磁電機(jī)需要電勵(lì)磁機(jī)構(gòu)，增加了設(shè)備負(fù)擔(dān)，而且效率不高。相比較，轉(zhuǎn)子采用永磁體材料不僅能大大縮小機(jī)體，減輕質(zhì)量，還能去除繁雜的電勵(lì)磁機(jī)構(gòu)，更省去了勵(lì)磁損耗，同時(shí)，永磁材料的使用還可以增大氣隙磁密，提高電機(jī)效率，因此中小功率的單相永磁同步發(fā)電機(jī)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

但是，傳統(tǒng)單相定子繞組的同步發(fā)電機(jī)本質(zhì)上存在嚴(yán)重缺陷。發(fā)電機(jī)定子的單相繞組流過(guò)單相交流電流時(shí)產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)為脈振磁動(dòng)勢(shì)，該脈振磁動(dòng)勢(shì)可以分解為正向旋轉(zhuǎn)的正序磁動(dòng)勢(shì)和反向旋轉(zhuǎn)的負(fù)序磁動(dòng)勢(shì)，其中負(fù)序磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為兩倍的同步速，會(huì)在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組或鐵芯上產(chǎn)生兩倍基頻交變的電動(dòng)勢(shì)和電流，從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生脈振的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子脈振的磁場(chǎng)在定子繞組中產(chǎn)生一系列奇次諧波電動(dòng)勢(shì)和電流，使發(fā)電機(jī)負(fù)載輸出電壓正弦波形發(fā)生畸變。而且，負(fù)序氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)和正向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生兩倍基頻的交變電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，甚至影響發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定工作；另外負(fù)序磁場(chǎng)也會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生附加鐵損，如果是轉(zhuǎn)子是電勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，還會(huì)在勵(lì)磁繞組中產(chǎn)生兩倍基頻的交變電流，從而產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)子銅損，使發(fā)電機(jī)的溫升升高和效率下降。

單相的電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)可以通過(guò)在轉(zhuǎn)子上安裝阻尼繞組減小負(fù)序電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)的影響，因此單相電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的功率可以到兩個(gè)兆瓦左右。而單相永磁發(fā)電機(jī)為了保證有較低的電壓調(diào)整率，即帶負(fù)載時(shí)電壓更穩(wěn)定，轉(zhuǎn)子通常設(shè)計(jì)為表貼磁鋼結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子磁極表面沒(méi)有空間安裝阻尼繞組。即便是轉(zhuǎn)子采用內(nèi)嵌式磁鋼結(jié)構(gòu)，因?yàn)樽枘釋?dǎo)條發(fā)熱會(huì)引起永磁體磁性能下降，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)一步降低。單相永磁同步發(fā)電機(jī)要提高容量，并且運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪聲不影響發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和輸出性能，就需要找到合適的方式解決負(fù)序磁動(dòng)勢(shì)的影響。目前，有以下五種方法被廣泛應(yīng)用來(lái)減弱負(fù)序磁動(dòng)勢(shì)的影響：

1、采用合理的定子斜槽和定子正弦繞組或120度相帶雙層短距繞組；

2、適當(dāng)?shù)姆糯髿庀叮瑫r(shí)減小槽口與氣隙的比值；

3、改變轉(zhuǎn)子繞組參數(shù)、采用強(qiáng)阻尼繞組(全籠、半籠、1/4籠阻尼繞組)；

4、利用逆序磁場(chǎng)進(jìn)行無(wú)刷勵(lì)磁的電勵(lì)磁單相同步發(fā)電機(jī)；

5、在永磁發(fā)電機(jī)的定子兩相空間互差90度繞組中的一相串聯(lián)電容后再并聯(lián)向外輸出單相電壓。

措施1中采用正弦繞組斜槽技術(shù)后，發(fā)電機(jī)輸出電勢(shì)中奇次諧波分量被正弦繞組消除，而齒諧波又可被斜槽削去，使得最后的電勢(shì)波形畸變率降低，得到大大改善。但是負(fù)序電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)對(duì)電機(jī)振動(dòng)和噪聲影響并沒(méi)有根本上削弱。

措施2中適當(dāng)?shù)胤糯髿庀叮栽龃髿庀洞抛瑁蓽p小負(fù)序磁場(chǎng)磁密的大小。同時(shí)，放大氣隙還可以減小槽口氣隙的比值，從而減弱齒槽效應(yīng)，削弱氣隙磁密的齒諧波，有利于改善電樞繞組的電動(dòng)勢(shì)波形，但氣隙長(zhǎng)度改變余量受電機(jī)大小限制，效果有限，并且使電機(jī)的功率密度下降。