[發明專利]基于雙饋電機的旋轉變頻變壓方法

有效

• 申請號: 202010437728.6
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111564862B
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 李保來;王雨星;李碩婷;溫麗萍;王勁威;張良君;辛平;董瑞媛
• 申請（專利權）人: 中船重工電機科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/34
• 分類號: H02J3/34;H02K47/20
• 代理公司: 山西華炬律師事務所 14106
• 代理人: 陳奇

本發明公開了一種基于雙饋電機的旋轉變頻變壓方法，解決了傳統電動?發電機組的頻率轉換設備存在的設備體積龐大、造價高和轉換效率低的問題。繞線式雙饋異步發電機在50Hz供電時氣隙中的磁場轉速，與在60Hz供電時氣隙中的磁場轉差，即n=nsubgt;s2/subgt;?nsubgt;s1/subgt;；作為異步電動機的額定轉速；將異步電動機（2）與繞線式雙饋異步發電機（1）同軸聯接在一起；將繞線式雙饋異步發電機上的三相轉子繞組通過集電環與50Hz的電網連接，將繞線式雙饋異步發電機上的三相定子繞組與60Hz的電網連接；本發明在繞線式雙饋異步發電機中實現了由異步電動機提供的轉速與50Hz電網所提供的氣隙旋轉磁場的疊加，實現了兩種電制的轉換。

技術領域

本發明涉及一種基于雙饋電機的電壓頻率轉換裝置，特別涉及采用該裝置對不同工頻電制進行轉換的裝置及方法。

背景技術

隨著對環境保護力度的加大，許多國家出臺了更加嚴苛的環保政策，例如：在航運方面，許多國家的交通管理部門和環保部門要求船舶在港口碼頭停泊期間，必須使用岸電，不允許開啟船上的柴油發電機組，以達到保護港口碼頭的生態環境的目的；但由于不同的國家使用不同的工頻電制，有的使用50Hz的工頻電制，有的使用60Hz的工頻電制，不同國家的船舶使用的電制也不盡相同，碼頭岸電也存在著兩種不同的電制；當港口碼頭停靠的船舶使用的電制頻率與所停泊的碼頭岸電的電制頻率不同時，存在船舶無法直接入岸電的問題；因此，需要碼頭岸電要裝備兩種不同頻率的岸電電源，或在船上裝備一種兩種頻率電源可相互轉換的設備；目前，采用在船上裝備一種兩頻率電源可相互轉換的設備的方案比較普遍，現有的轉換設備是采用電動-發電機組，來進行兩種頻率轉換的，即用一個50Hz的10極同步電機與一個60Hz的12極同步電機，轉速均為600rpm，二者組成一套電動-發電機組，可以進行50Hz-60Hz電制相互轉換；但這種方案存在的主要問題是：設備體積龐大、造價較高、效率低，運行噪聲大；隨著電力電子技術的發展，電動-發電機組的頻率轉換設備逐步被靜止的電力電子變頻器所取代，這種基于電力電子技術的變頻器雖然克服了電動-發電機組方案的體積大、效率低、噪聲大的缺點，但存在價格昂貴的問題，并且可靠性、電磁兼容性和供電品質不及傳統的電動-發電機組的頻率轉換設備。

發明內容

本發明提供了一種基于雙饋電機的旋轉變頻變壓裝置，即解決了電力電子變頻器價格昂貴、電磁兼容性和供電品質低的問題，也解決了傳統電動-發電機組的頻率轉換設備所存在的設備體積龐大、造價較高和轉換效率低的問題。

本發明是通過以下技術方案解決以上技術問題的：

本發明的總體構思是：先取一臺繞線式雙饋異步發電機，該電機在50Hz供電時，氣隙中的磁場轉速，即同步轉速為n_S1，該電機在60Hz供電時，氣隙中的磁場轉速，即同步轉速為n_S2，得到該電機在兩種頻率電制下的轉速差n，即n=n_s2-n_s1；再取一臺異步電機，該電機在接入50Hz三相交流電時的額定轉速，等于雙饋異步發電機在上述兩種頻率電制下的轉速差n，因此稱該電機為“轉差電機”，即其轉速為：n=n_s2-n_s1；將雙饋異步發電機與異步電動機同軸聯接在一起；最后，將繞線式雙饋異步發電機上的三相轉子繞組通過集電環與50Hz的電網連接在一起，將繞線式雙饋異步發電機上的三相定子繞組與60Hz的電網連接在一起；本發明在繞線式雙饋異步發電機中實現了由轉差電機提供的轉速與50Hz電網所提供的氣隙旋轉磁場的疊加，實現了50Hz電制與60Hz電制的轉換。