[發(fā)明專利]一種永磁發(fā)電機的復(fù)合勵磁控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011505556.8
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112564562A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧方雄;任航;楊敏;郭睿希
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北科技學(xué)院
• 主分類號: H02P9/14
• 分類號: H02P9/14
• 代理公司: 咸寧鴻信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42249
• 代理人: 汪彩彩

本發(fā)明提供了一種永磁發(fā)電機的復(fù)合勵磁控制系統(tǒng)，屬于機電控制技術(shù)領(lǐng)域。控制系統(tǒng)有永磁發(fā)電機輔助勵磁線圈，定子調(diào)壓電路，勵磁機定子線圈，勵磁機轉(zhuǎn)子線圈和轉(zhuǎn)子調(diào)壓電路構(gòu)成，轉(zhuǎn)子調(diào)壓電路對發(fā)電機輸出電壓進行采樣，并控制勵磁機的定子線圈電流，該電流附帶勵磁能量，勵磁強度和勵磁方向的信息。轉(zhuǎn)子調(diào)壓電路對勵磁機轉(zhuǎn)子線圈電壓進行解析，獲得發(fā)電機輔助勵磁線圈的勵磁強度和勵磁方向信息，并通過電路控制勵磁電流的大小和方向，達(dá)到控制發(fā)電機輸出電壓的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機電控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種永磁發(fā)電機的復(fù)合勵磁控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

永磁發(fā)電機無需勵磁系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、功率密度高、可靠性強等眾多優(yōu)點。但永磁發(fā)電機的輸出電壓不能夠動態(tài)調(diào)節(jié)，帶不同負(fù)載時，發(fā)電機輸出電壓波動較大。

為了解決永磁發(fā)電機輸出電壓波動的問題，提出了多種發(fā)電機結(jié)構(gòu)和混合勵磁的方案。在眾多方案中，有的機械結(jié)構(gòu)和勵磁回路復(fù)雜，可靠性和維修性較差；有的勵磁回路簡單，但沒有對輸出電壓進行實時采樣和反饋，輸出電壓波動任然較大，控制精度較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在的上述問題，提供一種永磁發(fā)電機的復(fù)合勵磁控制系統(tǒng)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何對永磁電機進行勵磁控制。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種永磁發(fā)電機的復(fù)合勵磁控制系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)電機主體、定子調(diào)壓電路、勵磁機和轉(zhuǎn)子調(diào)壓電路，所述發(fā)電機主體包括發(fā)電機定子繞組、發(fā)電機永磁體和發(fā)電機輔助勵磁繞組，所述勵磁機包括勵磁機定子繞組和勵磁機轉(zhuǎn)子繞組，所述轉(zhuǎn)子調(diào)壓電路固定在轉(zhuǎn)子上；所述發(fā)電機定子繞組輸出工頻交流電供負(fù)載和定子調(diào)壓電路用；

所述定子調(diào)壓電路包括保險絲、二極管一、二極管二、降壓電阻一、降壓電阻二、降壓電阻三、全控型開關(guān)管一、MCU控制電路一和輔助源電路一；

所述轉(zhuǎn)子調(diào)壓電路包括三相整流橋、降壓電阻四、降壓電阻五、降壓電阻六、全控型開關(guān)管二、全控型開關(guān)管三、全控型開關(guān)管四、全控型開關(guān)管五、MCU控制電路二和輔助源電路二；

所述定子調(diào)壓電路的輸入端連接單相發(fā)電機的輸出或三相發(fā)電機三相輸出中的一相，經(jīng)保險絲和二極管半波整流為脈動直流，所述定子調(diào)壓電路的信號輸入端和信號輸出端均接勵磁機定子繞組，當(dāng)全控型開關(guān)管一接通時，定子調(diào)壓電路為勵磁機定子繞組提供電流；當(dāng)全控型開關(guān)管一關(guān)閉時，勵磁機定子繞組中的電感經(jīng)二極管二續(xù)流；

MCU控制電路一對經(jīng)降壓電阻一和降壓電阻二降壓的發(fā)電機電壓進行采樣，MCU控制電路一將發(fā)電機電壓與參考值進行比較，并獲得差值，經(jīng)MCU控制電路一進行PID運算后，調(diào)節(jié)全控型開關(guān)管一的占空比，進而控制勵磁機定子繞組的電流；

輔助源電路一對輸入電壓進行處理，獲得MCU控制電路一所需要的直流電壓(3.3V，5V和15V直流電壓)；

MCU控制電路一對勵磁機定子繞組中的電流進行采樣，通過電流采樣確保勵磁機定子繞組工作在正常狀態(tài)下，當(dāng)勵磁電流大于設(shè)定的保護值時，切斷勵磁機定子繞組中的電流；

定子調(diào)壓電路對發(fā)電機的輸出電壓進行采樣，并根據(jù)輸出電壓與設(shè)定值的偏差調(diào)節(jié)勵磁機的電流以調(diào)整勵磁機的磁場強度；

勵磁機轉(zhuǎn)子繞組輸出的交流電經(jīng)不可控整流后得到平滑的直流電壓，形成為轉(zhuǎn)子調(diào)壓電路供電的直流電源一；

轉(zhuǎn)子調(diào)壓電路讀取直流電源一的電壓值，所述電壓值包括發(fā)電機輔助勵磁繞組的勵磁方向和勵磁強度；

定子調(diào)壓電路從發(fā)電機定子繞組的電壓中獲取勵磁所需要的能量，同時獲取當(dāng)前發(fā)電機的電壓值，MCU控制電路一將當(dāng)前輸出電壓值與設(shè)定值進行比較；

發(fā)電機定子繞組輸出電壓高于設(shè)定值時，降低供給勵磁機定子繞組的電流；發(fā)電機定子繞組輸出電壓低于設(shè)定值時，增加供給勵磁機定子繞組的電流；