[其他]復激特性逆序串激無刷勵磁同步機

無效

• 申請號: 85107836
• 申請日: 1985-11-02
• 公開（公告）號: CN85107836B
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發明（設計）人: 黃孝和;葛偉亮
• 申請（專利權）人: 北京工業學院
• 主分類號: H02K19/12
• 分類號: H02K19/12
• 代理公司: 北京工業學院專利事務所
• 代理人: 李愛英,張立萍

本發明涉及一種同步電機，特別是具有復激特性的逆序串激式無刷勵磁同步電機。

現有技術中的同步電機，大部分是并激式，或并激式加串激式的復激式同步電機。《電力電子技術》雜志1980年3～4期中登載過“當前同步電機勵磁線路”的文章。介紹了勵磁線路的新技術，但其勵磁機不僅體積大，而且需要一套勵磁的控制、調節、檢測裝置，結構復雜，操作、維修不便，成本高。

1982年本技術的發明人在《北京工業學院學報》第一期上發表了“逆序串激式無刷勵磁的同步電動機”的論文。文中介紹的電動機，由三相同步電動機、三相交流勵磁機，自啟動同步控制裝置與無刷勵磁線路所組成，交流勵磁機的定子繞組與同步機定子繞組作逆序串聯連接。當三相同步電動機定子接通三相交流電源后，電動機異步起動旋轉，交流勵磁機定子的逆序旋轉磁場在其轉子繞組中感應交流電，當轉速接近同步時，此交流電是二倍頻的。此交流電經旋轉整流器全波整流后，輸入同步電動機轉子作為直流激磁，自啟動及同步控制裝置保證了在最佳情況下加入同步機轉子直流激磁和牽入同步運行。并通過實驗樣機論證了該電機在其性能和勵磁機的結構、體積、成本、效率等方面，比并激式或并激式加串激式的同步電機優越的多，但在其啟動的可靠性和工作特性調節范圍方面受到一定限制。

本發明的目的是為了實施上述的論文所述的電機原理，并在此基礎上提供一種性能更加優良的，以逆序、串激方式來實現復激特性的同步電機系統。

以下結合附圖來描述本發明任務的完成方式：

圖1是本發明三角形接法的電路原理圖;

圖2是本發明星形接法的電路原理圖;

圖3是本發明實施例的電路連接圖;

如圖1所示，三相交流勵磁機定子繞組（5）的每一相由兩組繞法相同、匝數不等的繞組（3）、（4）組成，這兩組繞組可作順向串聯（首-尾-首-尾），也可作反向串聯（首-尾-尾-首），這兩組繞組串聯后，在中性點附近作三角形連接或星形連接，或只用兩個繞組中一個繞組單獨作星形連接或三角形連接之后再與主同步機定子繞組（2）在中性點附近作逆序串聯。當不同用戶提出不同性能要求時，可以方便靈活地通過改變其連接方式來滿足用戶的要求。

在主同步機的定子繞組兩端并聯電容（1）后，使原來理想上過原點的勵磁特性變成從某一定值（電容電流）開始，從而使逆序串激式無刷電動機獲得全負荷段的復激特性，同時在輕載時補償了電動機的一部分感性電流，提高了電網的功率因數，并且在負載增加時，比不加電容的情況提前進入過激區（如果電動機的負載較穩定并經常＞0.75Pe，則可以不加電容）。對于用作與電網并聯運行的逆序串激式無刷風力發電機時，由于風速變化無常，并聯電容有重要的作用，風速小時發電機欠激磁，電容補償了它的部分無功功率;而當風速高時，發電機過激磁向電網送出無功功率，加上并聯電容后的增磁作用，使發電機過激的更甚，更多地向電網輸送無功功率。并聯電容容量以Ic＝（0.1～0.25）Ie范圍選擇為宜。（Ic為電容電流;Ie是發電機的額定電流）。

本發明的電機，若用現有的并激無刷勵磁控制技術啟動并觸發主可控硅時，由于它的正反饋因素，要產生大的沖擊電流，以至產生振蕩。為了克服這一啟動問題，在自啟動控制裝置（7）上加了啟動輔助線路（8），啟動輔助線路由可控硅SCR₂與電阻R₁并聯組成（電阻R₁取起動電阻的1/4～1/2）。在主可控硅觸發勵磁后，經過（1-2）秒的延時，再觸發SCR₂，就可保證可靠的啟動。經過實驗樣機與正式樣機的反復試驗，并進行了有關電磁轉矩及電流分析，動態特性分析，發電機運行等多方面研究，證明了本發明所提供的電機可以獲得優良的性能：如可實現隨負載變化使功率因數自動處于1附近運行，效率高;從原理上無失勵性，突然重載后，具有強行勵磁的特性，不易失步;啟動時因勵磁機定子起電抗器限流的作用，啟動電流小（小于5倍的額定電流）;可以通過改變勵磁機定子繞組的連接方式適應不同電壓的要求，并可取得對電機不同過激度的要求;由于采用逆序、串激形式，飽和的結構，無電刷接觸，其結構簡單可靠，交流勵磁機體積小，省去附加的勵磁啟動和自整步控制電纜與控制柜，工作可靠。此外，本電機用作于并網發電的風力發電機，不論風速如何，可以方便的合閘并網，克服了一般同步發電機并網時整步線路的復雜性，又可以獲得一般異步發電機所不能得到向電網供給無功功率的特性。

因此，本發明所提供的電機，性能優良，實用性好，結構簡單，成本低，效率高，節約能源。