[發(fā)明專利]一種大功率高頻旋轉(zhuǎn)電力電子變壓器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910084337.8
• 申請(qǐng)日: 2019-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN109767902B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金平;盧意;田煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): H01F38/18
• 分類號(hào): H01F38/18;H01F38/14;H01F27/40;H02J50/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發(fā)明公開了一種大功率高頻旋轉(zhuǎn)電力電子變壓器，包括轉(zhuǎn)動(dòng)組件、固定組件、DC?AC轉(zhuǎn)換器和AC?DC轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)動(dòng)組件同軸固定套裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，包括轉(zhuǎn)動(dòng)磁環(huán)和轉(zhuǎn)動(dòng)繞組；固定組件位置固定，包括固定磁環(huán)和固定繞組；固定組件與轉(zhuǎn)動(dòng)組件之間具有固定氣隙；DC?AC轉(zhuǎn)換器包括第一H橋，第一H橋與固定繞組電氣連接；AC?DC轉(zhuǎn)換器包括第二H橋。固定繞組和轉(zhuǎn)動(dòng)繞組通過固定氣隙相耦合，從而將固定繞組上的交流AC無(wú)線傳輸至轉(zhuǎn)動(dòng)繞組。本發(fā)明通過固定部件向轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行大功率能量傳遞，再通過轉(zhuǎn)動(dòng)部件向電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)靈活的能量傳輸，并可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的物理維護(hù)，從而能夠替換碳現(xiàn)有的碳刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)，能廣泛用于現(xiàn)有碳刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)改造和新傳動(dòng)設(shè)備加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力電子變壓器，特別是一種大功率高頻旋轉(zhuǎn)電力電子變壓器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有直流電機(jī)、電勵(lì)磁同步電機(jī)、繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)（特別是雙饋電機(jī)）、電磁離合器等電氣傳動(dòng)設(shè)備，在多數(shù)情況下，需要轉(zhuǎn)子供電。

現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子供電方式，有如下幾種方式：

1. 旋轉(zhuǎn)變壓器供電：采用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)變壓器進(jìn)行轉(zhuǎn)子供電的方式，需要的旋轉(zhuǎn)變壓器往往體積較大，且轉(zhuǎn)子部分的控制比較困難。因而，旋轉(zhuǎn)變壓器供電的方式未能得到大量推廣。

2. 無(wú)刷供電：采用雙定子繞組的無(wú)刷方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需要復(fù)雜的調(diào)磁。因而，無(wú)刷供電的方式也未能得到大量推廣。

3. 碳刷（或換向器）滑環(huán)機(jī)構(gòu)供電：在法拉第時(shí)期便已開始使用，目前仍作為主要的轉(zhuǎn)子供電方式。然而，碳刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)具有明顯的缺陷。如因碳刷或轉(zhuǎn)子集電環(huán)故障引發(fā)的停機(jī)事故，將會(huì)給企業(yè)造成較大經(jīng)濟(jì)損失。另外，當(dāng)導(dǎo)入導(dǎo)出電流的碳刷運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，故障類型與性質(zhì)的判別，也較為困難。

因而，研究出一種能替換碳刷（或換向器）滑環(huán)機(jī)構(gòu)的供電方式，顯得尤為重要。

隨著功率碳化硅等電力電子技術(shù)在近幾十年的快速發(fā)展，高頻電力電子變壓器在近十幾年受到廣泛關(guān)注。

與之同時(shí)，無(wú)線電能傳輸飛速發(fā)展，非接觸電能傳輸?shù)玫酱罅康难芯浚室苍絹?lái)越高。

本發(fā)明結(jié)合上述電磁、電力電子和無(wú)線能量傳輸?shù)脑恚岢鲆环N用于固定部件和轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間進(jìn)行能量傳遞的大功率能量傳輸裝置，可以替換碳刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)靈活的能量傳輸，并可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的物理維護(hù)。可以用于需要固定部件和轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間進(jìn)行能量傳輸?shù)碾姎鈧鲃?dòng)設(shè)備，廣泛用于現(xiàn)有碳刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)改造和新傳動(dòng)設(shè)備加工。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種大功率高頻旋轉(zhuǎn)電力電子變壓器，該大功率高頻旋轉(zhuǎn)電力電子變壓器通過固定部件向轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行大功率能量傳遞，再通過轉(zhuǎn)動(dòng)部件向電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)靈活的能量傳輸，并可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的物理維護(hù)，從而能夠替換碳現(xiàn)有的碳刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)，能廣泛用于現(xiàn)有碳刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)改造和新傳動(dòng)設(shè)備加工。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種大功率高頻旋轉(zhuǎn)電力電子變壓器，包括轉(zhuǎn)動(dòng)組件、固定組件、DC-AC轉(zhuǎn)換器和AC-DC轉(zhuǎn)換器。

轉(zhuǎn)動(dòng)組件同軸固定套裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，并隨電機(jī)轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)組件包括轉(zhuǎn)動(dòng)磁環(huán)和布設(shè)在轉(zhuǎn)動(dòng)磁環(huán)中的轉(zhuǎn)動(dòng)繞組。

固定組件同軸套裝在轉(zhuǎn)動(dòng)組件的外周，且位置固定；固定組件包括固定磁環(huán)和布設(shè)在固定磁環(huán)中的固定繞組。

固定組件與轉(zhuǎn)動(dòng)組件之間具有固定氣隙。

DC-AC轉(zhuǎn)換器位置固定，DC-AC轉(zhuǎn)換器包括第一H橋，第一H橋與固定繞組電氣連接，形成DC-AC轉(zhuǎn)換電路。

AC-DC轉(zhuǎn)換器能與電機(jī)轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，AC-DC轉(zhuǎn)換器包括第二H橋，第二H橋與轉(zhuǎn)動(dòng)繞組電氣連接，形成AC-DC轉(zhuǎn)換電路。