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双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机

阅读:480发布:2020-05-08

专利汇可以提供双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发 电机 ,包括 机体 、发电机 转子 和组合 定子 ,还包括双控式AVR、双频励磁机、旋转 变压器 ;所述发电机转子包括装在一根共同的 转轴 上的永磁励磁的主转子、电励磁的补偿转子、旋转整流方向 控制器 、双向旋转 整流器 装置、双频励磁机转子、 旋转变压器 次级线圈,构成双励系统;本发明将置于转子上的旋转AVR转移到不旋转的定子侧,解决了双永磁混合励磁永磁工频无刷 同步发电机 AVR操作、维修不方便的问题,还能扩展AVR的功能,如增加过流、过压、超速等保护功能,以及使混合励磁永磁工频无刷同步发电机可向较大容量规格发展的问题。,下面是双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机专利的具体信息内容。

1.一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,包括机体、发电机转子(5)和组合定子(1),其特征在于:还包括双控式AVR(4)、双频励磁机(6)、旋转变压器(11);所述发电机转子(5)包括装在一根共同的转轴上的永磁励磁主转子(14)、电励磁的补偿转子、旋转整流方向控制器、双向旋转整流器装置(13)、双频励磁机转子、旋转变压器次级线圈,构成双励系统;永磁励磁主转子(14)和电励磁的补偿转子与组合定子(1)对应配合;双频励磁机(6)转子与双频励磁机(6)机定子对应配合;所述双控式AVR(4)安装在所述组合定子(1)上,所述双控式AVR(4)的输入端和所述组合定子(1)连接,所述双控式AVR(4)的输出端同时连接双频励磁机定子主励磁绕组(7)、双频励磁机中控制发电机定子励磁绕组(8)和旋转变压器(11)的初级绕组XB1;所述旋转变压器(11)的次级绕组XB2与双向旋转整流器装置(13)相连;所述双控式AVR(4)实现对发电机的励磁电流大小和方向的双重控制;所述旋转整流方向控制器实现正、反向励磁状态的自动转换。
2.根据权利要求1所述的一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,其特征在于:所述组合定子(1)包括组合定子三相主绕组(2)和双频励磁机(6)的励磁源绕组(3);
所述组合定子三相主绕组(2)输出端与双控式AVR(4)输入端相连,提供发电机端电压信号和双控式AVR(4)中电源变压器电压;双频励磁机(6)的励磁源绕组(3)也与双控式AVR(4)输入端相连,通过双控式AVR(4)提供双频励磁机定子主励磁绕组(7)的直流可控励磁电流。
3.根据权利要求1所述的一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,其特征在于:所述双控式AVR(4)包括AVR工作电源变压器(34),其初级线圈与组合定子(1)输出端的二相电源相连,次级线圈与交流的方向信号输出电路相连,还与所述双控式AVR(4)中的直流稳压电源电路(30)相连。
4.根据权利要求3所述的一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,其特征在于:所述直流稳压电源电路(30)接收电源变压器次级线圈的输入电压,对其进行整流,滤波及稳压后分别连接到信号比较放大电路(27)和方向信号控制电路(29);
电压检测电路(26)的三相降压变压器初级线圈与组合定子(1)输出端相连,次级线圈的降压电压进行电压采样,并将所述采样电压输入电压设定电路内;
信号比较放大电路(27)与电压检测电路(26)相连,采样电压与设定电压比较后,进行信号放大,放大后的信号电压输入控制调节电路(28);
控制调节电路(28)同时与方向信号控制电路(29)和励磁电流大小控制电路(32)相连;
控制调节电路(28)得到放大后的差值电压后,根据差值电压的大小和正、负值,通过该电路中的集成电路模获得主励磁机的定子励磁电流大小和补偿转子励磁电流方向的双重控制信号
5.根据权利要求3所述的一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,其特征在于:所述双频励磁机(6)的定子主励磁绕组与励磁电流控制电路输出端相连,励磁电流控制电路根据输入的励磁电流大小控制信号,通过稳压电路负反馈,以控制与放大器输出端相连的锯齿波发生器产生相应的脉宽锯齿波对主励磁机励磁电流大小进行脉宽调节,进而调节双励双控永磁发电机端电压的高低以保持恒定;
方向信号控制电路(29)输出端与交流方向信号控制电路(33)相连,根据控制调节电路(28)输出到方向信号控制电路(29)的方向控制信号,方向信号控制电路(29)可输出方向控制的开关信号到交流方向信号控制电路(33);
交流方向信号控制电路(33)输出端与旋转变压器(11)初级线圈相连,交流方向信号电路根据方向信号控制电路(29)输入的方向控制开关信号,通过交流方向信号控制电路(33)(29)中的直流光偶开关的开断,旋转变压器(11)初级线圈在永磁发电机输出端电压高时,无交流电压信号输入,在永磁发电机输出端电压低时,旋转变压器(11)初级线圈有交流电压信号输入,这时,旋转变压器(11)次级线圈也相应有交流电信号或无交流电信号。
6.根据权利要求1所述的一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,其特征在于:所述双向旋转整流器装置(13)包括三相整流桥(16)、H桥双向开关电路(17)和旋转整流器;所述双向旋转整流器装置(13)输入端与旋转整流方向控制器和双频励磁机(6)中的主励磁机转子三相电枢绕组相连,输出端与补偿发电机转子(5)励磁绕组相连。
7.根据权利要求6所述的一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,其特征在于:所述双频励磁机(6)包括主励磁发电机和控制发电机,所述主励磁发电机的转子三相电枢绕组与双向旋转整流电路中的三相整流桥(16)相连,提供补偿发电机转子(5)励磁绕组的直流励磁电流,通过双向旋转整流电路中的H桥双向开关电路(17),实现直流励磁电流的正向和反向转换;控制电机的电枢单相绕组与旋转整流方向控制器相连,提供旋转整流方向控制器的直流稳压工作电源。
8.根据权利要求6所述的一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,其特征在于:所述旋转整流方向控制器包括直流方向信号控制电路(23),直流稳压电路(24),驱动器电路(25);
所述直流方向信号控制电路(23)输出端与驱动器电路(25)输入端相连,它利用交流光偶将交流信号转变为直流信号输入驱动器电路(25);根据发电机输出端电压高低,其输出的直流信号有两种,高电位信号与低电位信号;
所述直流稳压电路(24)输入端与控制电机的电枢交流绕组相连,输出端与驱动器电路(25)输入端相连;它为驱动器电路(25)提供5V的稳压直流工作电源;
所述驱动器电路(25)的输出端与H桥双向开关电路(17)相连,根据直流方向信号控制电路(23)输入的高电位与低电位直流控制信号,驱动器电路(25)将输出对应信号,使H桥双向开关电路(17)处于正补导通工作状态或反补导通工作状态。
9.根据权利要求1所述的一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,其特征在于:所述旋转整流方向控制器,其输入端与旋转变压器(11)次级线圈相连,还与双频励磁机(6)中的控制电机的转子电枢绕组相连,旋转变压器(11)次级线圈提供方向控制的交流信号,励磁机中的控制电机的电枢绕组提供直流稳压电路(24)的交流工作电源。

说明书全文

双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机

技术领域

[0001] 本发明涉及发电机技术领域,具体涉及一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机

背景技术

[0002] 目前的混合励磁永磁工频无刷同步发电机是一种双永磁工频无刷同步发电机,其励磁机为永磁式励磁机,基励磁机无法在定子侧进行励磁电压的调节。为实现双永磁混合励磁工频无刷同步发电机的正、反向励磁调节功能,其电压调节器AVR被置于转子上,直接对永磁励磁机转子电枢电压进行正、反向励磁调节。但这样使AVR操作、维修不方便;同时,由于AVR是旋转的,为确保其可靠性,AVR体积不能做得很大,影响了双永磁工频无刷同步发电机产品容量规格的扩大,也影响了派生功能的扩展。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的问题是:提供一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,可将置于转子上的旋转AVR转移到不旋转的定子侧,解决了双永磁混合励磁永磁工频无刷同步发电机AVR操作、维修不方便的问题,还能扩展AVR的功能,如增加过流、过压、超速等保护功能,以及使混合励磁永磁工频无刷同步发电机可向较大容量规格发展的问题。
[0004] 本发明为解决上述问题所提供的技术方案为:一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,包括机体、发电机转子和组合定子,还包括双控式AVR、双频励磁机、旋转变压器;所述发电机转子包括装在一根共同的转轴上的永磁励磁主转子、电励磁的补偿转子、旋转整流方向控制器、双向旋转整流器装置、双频励磁机转子、旋转变压器次级线圈,构成双励系统;永磁励磁主转子和电励磁的补偿转子与组合定子对应配合;双频励磁机转子与双频励磁机机定子对应配合;所述双控式AVR安装在所述组合定子上,所述双控式AVR的输入端和所述组合定子连接,所述双控式AVR的输出端同时连接双频励磁机定子主励磁绕组、双频励磁机中控制电机的定子励磁绕组和旋转变压器的初级绕组XB1;所述旋转变压器的次级绕组XB2与双向旋转整流器装置相连;所述双控式AVR实现对发电机的励磁电流大小和方向的双重控制;所述旋转整流方向控制器实现正、反向励磁状态的自动转换。
[0005] 优选的,所述组合定子包括定子主绕组和双频励磁机的励磁源绕组;所述定子主绕组输出端与双控式AVR输入端相连,提供发电机端电压信号和双控式AVR中电源变压器电压;双频励磁机的励磁源绕组也与双控式AVR输入端相连,通过双控式AVR提供双频励磁机定子主励磁绕组的直流可控励磁电流。
[0006] 优选的,所述双控式AVR包括AVR工作电源变压器,其初级线圈与组合定子输出端的二相电源相连,次级线圈与交流的方向信号输出电路相连,还与所述双控式AVR中的直流稳压电源电路相连。
[0007] 优选的,所述直流稳压电源电路接收电源变压器次级线圈的输入电压,对其进行整流,滤波及稳压后分别连接到信号比较放大电路和方向信号控制电路;
[0008] 电压检测电路的三相降压变压器初级线圈与组合定子输出端相连,次级线圈的降压电压进行电压采样,并将所述采样电压输入电压设定电路内;
[0009] 信号比较放大电路与电压检测电路相连,采样电压与设定电压比较后,进行信号放大,放大后的信号电压输入控制调节电路;
[0010] 控制调节电路同时与方向信号控制电路和励磁电流大小控制电路相连;控制调节电路得到放大后的差值电压后,根据差值电压的大小和正、负值,通过该电路中的集成电路模获得主励磁机的定子励磁电流大小和补偿转子励磁电流方向的双重控制信号
[0011] 优选的,所述双频励磁机的定子主励磁绕组与励磁电流控制电路输出端相连,励磁电流控制电路根据输入的励磁电流大小控制信号,通过稳压电路负反馈,以控制与放大器输出端相连的锯齿波发生器产生相应的脉宽锯齿波对主励磁机励磁电流大小进行脉宽调节,进而调节双励双控永磁发电机端电压的高低以保持恒定;
[0012] 方向信号控制电路输出端与交流方向信号控制电路相连,根据控制调节电路输出到方向信号控制电路的方向控制信号,方向信号控制电路可输出方向控制的开关信号到交流方向信号控制电路;
[0013] 交流方向信号控制电路输出端与旋转变压器初级线圈相连,交流方向信号电路根据方向信号控制电路输入的方向控制开关信号,通过交流方向信号控制电路中的直流光偶开关的开断,旋转变压器初级线圈在永磁发电机输出端电压高时,无交流电压信号输入,在永磁发电机输出端电压低时,旋转变压器初级线圈有交流电压信号输入,这时,旋转变压器次级线圈也相应有交流电信号或无交流电信号。
[0014] 优选的,所述双向旋转整流器装置包括三相整流桥,H桥双向开关电路和旋转整流器;所述双向旋转整流器装置输入端与旋转整流方向控制器和双频励磁机中的主励磁机转子三相电枢绕组相连,输出端与补偿发电机转子励磁绕组相连。
[0015] 优选的,所述双频励磁机包括主励磁发电机和控制发电机,所述主励磁发电机的转子三相电枢绕组与双向旋转整流电路中的三相整流桥相连,提供补偿发电机转子励磁绕组的直流励磁电流,通过双向旋转整流电路中的H桥双向开关电路,实现直流励磁电流的正向和反向转换;控制电机的电枢单相绕组与旋转整流方向控制器相连,提供旋转整流方向控制器的直流稳压工作电源。
[0016] 优选的,所述旋转整流方向控制器包括直流方向信号控制电路,直流稳压电路,驱动器电路;
[0017] 所述直流方向信号控制电路输出端与驱动器电路输入端相连,它利用交流光偶将交流信号转变为直流信号输入驱动器电路;根据发电机输出端电压高低,其输出的直流信号有两种,高电位信号与低电位信号;
[0018] 所述直流稳压电路输入端与控制电机的电枢交流绕组相连,输出端与驱动器电路输入端相连;它为驱动器电路提供5V的稳压直流工作电源;
[0019] 所述驱动器电路的输出端与H桥双向开关电路相连,根据直流方向信号控制电路输入的高电位与低电位直流控制信号,驱动器电路将输出对应信号,使H桥双向开关电路处于正补导通工作状态或反补导通工作状态。
[0020] 优选的,所述旋转整流方向控制器,其输入端与旋转变压器次级线圈相连,还与双频励磁机中的控制电机的转子电枢绕组相连,旋转变压器次级线圈提供方向控制的交流信号,励磁机中的控制电机的电枢绕组提供直流稳压电路的交流工作电源。
[0021] 与现有技术相比,本发明的优点是:本发明将置于转子上的旋转AVR转移到不旋转的定子侧,解决了双永磁混合励磁永磁工频无刷同步发电机AVR操作、维修不方便的问题,还能扩展AVR的功能,如增加过流、过压、超速等保护功能,以及使混合励磁永磁工频无刷同步发电机可向较大容量规格发展的问题;采用了电励磁的双频式励磁机;设计了专用的正、反向励磁的双向旋转整流器装置;设计了专的旋转整流方向控制器,实现正、反向励磁状态的自动转换;设计了一种新的双控式电压调节器AVR,实现对混合励磁永磁工频无刷同步发电机的励磁电流大小和方向的双重控制。附图说明
[0022] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
[0023] 图1为本发明的电气原理结构框图
[0024] 图2为本发明的发电机结构图;
[0025] 图3为双频励磁机定子结构图;
[0026] 图4为双频励磁机转子结构图;
[0027] 图5为励磁机中主励磁机励磁绕组展开图2 P1=20极,20个线圈,开闭口连接;
[0028] 图6为励磁机中控制发电机励磁绕组展开图2 P2=10极,10个线圈,开闭口连接;
[0029] 图7为励磁机中主励磁机转子电枢三相交流绕组展开图f1=250HZ,相数:m1=3;q1=0.5;f1=250HZ;n=1500r/min;
[0030] 图8为励磁机中控制发电机转子电枢单相交流绕组展开图f2=125HZ;相数:m2=1;q2=1;f2=125HZ;n=1500r/min
[0031] 图9为旋转整流方向控制器电路框图;
[0032] 图10为双向旋转整流器电路图;
[0033] 图11为双控式AVR工作原理框图;
[0034] 附图标注:
[0035] 1——组合定子;
[0036] 2——组合定子三相主绕组;
[0037] 3——励磁源绕组;
[0038] 4——双控式AVR;
[0039] 5——发电机转子;
[0040] 6——双频励磁机;
[0041] 7——双频励磁机定子主励磁绕组;
[0042] 8——双频励磁机中控制发电机定子励磁绕组;
[0043] 9——双频励磁机中主励磁转子电枢三相绕组;
[0044] 10——双频励磁机中控制发电机转子电枢单相绕组;
[0045] 11——旋转变压器;
[0046] 12——双频励磁机转子芯;
[0047] 13——双向旋转整流器装置;
[0048] 14——永磁励磁主转子;
[0049] 15——补偿发电机转子励磁绕组;
[0050] 16——三相整流桥;
[0051] 17——H桥双向开关电路;
[0052] 18——前端盖;
[0053] 19——机座;
[0054] 20——后机盖;
[0055] 21——扇;
[0056] 22——风扇罩;
[0057] 23——直流方向信号控制电路;
[0058] 24——直流稳压电路;
[0059] 25——驱动器电路;
[0060] 26——电压检测电路;
[0061] 27——信号比较放大电路;
[0062] 28——控制调节电路;
[0063] 29——方向信号控制电路;
[0064] 30——直流稳压电源电路;
[0065] 31——励磁机励磁源电路;
[0066] 32——励磁电流大小控制电路;
[0067] 33——交流方向信号控制电路;
[0068] 34——AVR工作电源变压器;
[0069] 35——控制电机定子励磁单元;
[0070] 36——双频励磁机定子;
[0071] 37——双频励磁机定子铁芯;
[0072] 38——双频励磁机转子;

具体实施方式

[0073] 以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0074] 一种双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机,包括机体、发电机转子5和组合定子1,还包括双控式AVR4、双频励磁机6、旋转变压器11;所述发电机转子5包括装在一根共同的转轴上的永磁励磁主转子14、电励磁的补偿转子、旋转整流方向控制器、双向旋转整流器装置13、双频励磁机转子、旋转变压器次级线圈,构成双励系统;永磁励磁主转子14和电励磁的补偿转子与组合定子1对应配合;双频励磁机6转子与双频励磁机6机定子对应配合;所述双控式AVR4安装在所述组合定子1上,所述双控式AVR4的输入端和所述组合定子1连接,所述双控式AVR4的输出端同时连接双频励磁机定子主励磁绕组7、双频励磁机中控制发电机定子励磁绕组8和旋转变压器11的初级绕组XB1;所述旋转变压器11的次级绕组XB2与双向旋转整流器装置13相连;所述双控式AVR4实现对发电机的励磁电流大小和方向的双重控制;所述旋转整流方向控制器实现正、反向励磁状态的自动转换。
[0075] 进一步的,所述组合定子1包括组合定子三相主绕组2和双频励磁机6的励磁源绕组3;所述组合定子三相主绕组2输出端与双控式AVR4输入端相连,提供发电机端电压信号和双控式AVR4中电源变压器电压;双频励磁机6的励磁源绕组3也与双控式AVR4输入端相连,通过双控式AVR4提供双频励磁机定子主励磁绕组7的直流可控励磁电流。
[0076] 进一步的,所述双控式AVR4包括AVR工作电源变压器34,其初级线圈与组合定子1输出端的二相电源相连,次级线圈与交流的方向信号输出电路相连,还与所述双控式AVR4中的直流稳压电源电路30相连。
[0077] 进一步的,所述直流稳压电源电路30接收电源变压器次级线圈的输入电压,对其进行整流,滤波及稳压后分别连接到信号比较放大电路27和方向信号控制电路29;
[0078] 电压检测电路26的三相降压变压器初级线圈与组合定子1输出端相连,次级线圈的降压电压进行电压采样,并将所述采样电压输入电压设定电路内;
[0079] 信号比较放大电路27与电压检测电路26相连,采样电压与设定电压比较后,进行信号放大,放大后的信号电压输入控制调节电路28;
[0080] 控制调节电路28同时与方向信号控制电路29和励磁电流大小控制电路32相连;控制调节电路28得到放大后的差值电压后,根据差值电压的大小和正、负值,通过该电路中的集成电路模块获得主励磁机的定子励磁电流大小和补偿转子励磁电流方向的双重控制信号。
[0081] 进一步的,所述双频励磁机6的定子主励磁绕组与励磁电流控制电路输出端相连,励磁电流控制电路根据输入的励磁电流大小控制信号,通过稳压电路负反馈,以控制与放大器输出端相连的锯齿波发生器产生相应的脉宽锯齿波对主励磁机励磁电流大小进行脉宽调节,进而调节双励双控永磁发电机端电压的高低以保持恒定;
[0082] 方向信号控制电路29输出端与交流方向信号控制电路33相连,根据控制调节电路28输出到方向信号控制电路29的方向控制信号,方向信号控制电路29可输出方向控制的开关信号到交流方向信号控制电路33;
[0083] 交流方向信号控制电路33输出端与旋转变压器11初级线圈相连,交流方向信号电路根据方向信号控制电路29输入的方向控制开关信号,通过交流方向信号控制电路3329中的直流光偶开关的开断,旋转变压器11初级线圈在永磁发电机输出端电压高时,无交流电压信号输入,在永磁发电机输出端电压低时,旋转变压器11初级线圈有交流电压信号输入,这时,旋转变压器11次级线圈也相应有交流电信号或无交流电信号。
[0084] 进一步的,所述双向旋转整流器装置13包括三相整流桥16、H桥双向开关电路17和旋转整流器;所述双向旋转整流器装置13输入端与旋转整流方向控制器和双频励磁机6中的主励磁机转子三相电枢绕组相连,输出端与补偿发电机转子5励磁绕组相连。
[0085] 进一步的,所述双频励磁机6包括主励磁发电机和控制发电机,所述主励磁发电机的转子三相电枢绕组与双向旋转整流电路中的三相整流桥16相连,提供补偿发电机转子5励磁绕组的直流励磁电流,通过双向旋转整流电路中的H桥双向开关电路17,实现直流励磁电流的正向和反向转换;控制电机的电枢单相绕组与旋转整流方向控制器相连,提供旋转整流方向控制器的直流稳压工作电源。
[0086] 进一步的,所述旋转整流方向控制器包括直流方向信号控制电路23,直流稳压电路24,驱动器电路25;
[0087] 所述直流方向信号控制电路23输出端与驱动器电路25输入端相连,它利用交流光偶将交流信号转变为直流信号输入驱动器电路25;根据发电机输出端电压高低,其输出的直流信号有两种,高电位信号与低电位信号;
[0088] 所述直流稳压电路24输入端与控制电机的电枢交流绕组相连,输出端与驱动器电路25输入端相连;它为驱动器电路25提供5V的稳压直流工作电源;
[0089] 所述驱动器电路25的输出端与H桥双向开关电路17相连,根据直流方向信号控制电路23输入的高电位与低电位直流控制信号,驱动器电路25将输出对应信号,使H桥双向开关电路17处于正补导通工作状态或反补导通工作状态。
[0090] 进一步的,所述旋转整流方向控制器,其输入端与旋转变压器11次级线圈相连,还与双频励磁机6中的控制电机的转子电枢绕组相连,旋转变压器11次级线圈提供方向控制的交流信号,励磁机中的控制电机的电枢绕组提供直流稳压电路24的交流工作电源;当发电机输出端电压比额定电压(设定电压)低时,双控式AVR中的方向信号控制电路中的直流光偶开关闭合,双控式AVR中的交流方向信号控制电路会导通,使旋转变压器初级得到交流电压,则旋转变压器次级也会有电压。此时,旋转整流方向控制器中的直流方向控制信号电路中的交流光偶开关会闭合。电路导通,将高电位信号送入驱动器电路,此时,驱动器电路的A1C1和A2C2有信号输出到H桥双向开关电路,使其Q1和Q4导通,补偿电机的励磁电流将从F1流向F2,为正补偿工作状态,通过双控式AVR对励磁电流大小的调节,将发电机输出端的低电压补偿到接近额定电压。反之,当发电机输出端电压高于额定电压(设定电压)时,双控式AVR中的直流光偶开关是断开的,双控式AVR中的交流方向信号控制电路不导通,旋转变压器初级不得电,则旋转变压器次级也无电压,旋转整流方向控制器中的交流光偶开关将断开,电路不导通。此时是低电位信号送入驱动器电路。驱动器电路的B1C1和B2C2有信号输出(此时A1C1和A2C2无信号输出),使H桥双向开关电路中Q2和Q3导通,使补偿电机的励磁电流从F2流向F1,为反补工作状态。通过双控式AVR对励磁电流大小的调节控制,将发电机输出端的高电压调节到额定电压附近,保证发电机输出电压稳定性
[0091] 在本发明中,机体包括机体前机盖18、机座19、后机盖20和外风扇22。
[0092] 双频励磁机6中的控制发电机由双频励磁机定子36,励磁机转子38组成,励磁机定子36又由励磁机定子铁芯37,励磁机中主发电机定子励磁绕组7和励磁机中控制发电机定子励磁绕组8组成;励磁机主发电机定子为2P1=20极,控制电机定子为2P2=10极,励磁机转子38由励磁机转子铁芯12,双频励磁机中主励磁转子电枢三相绕组9和励磁控制发电机转子单相绕组10组成;励磁电枢主绕组频率为250HZ(n=1500r/min),励磁控制电枢绕组频率为125HZ(n=1500r/min),它们为倍频关系,故励磁机中两种频率的电机的感应电压互不干扰,能独立发电。
[0093] 双频励磁机定子和转子的各绕组展开图如图5~图8。
[0094] 所述永磁励磁主转子14和补偿发电机励磁转子15及双频励磁机转子均装在双励双控制永发电机转子5中的主轴上,并位于两个机盖与机座组成的膛体内,随着轴一起转动。
[0095] 所述旋转变压器11装在电机膛体外,位于后机盖20与外风扇22之间,旋转变压器11的初级(XB1)固定在后机盖上,不旋转,其次级(XB2)安装在发电机转子5中的主轴上,随主轴一同转动。
[0096] 本发明实施案例中,所述旋转整流方向控制器(XKQ)装在外风扇22外面的主轴上,随着主轴一起旋转。其输入端与旋转变压器11的次级(XB2)及励磁机中的控制发电机转子电枢单相绕组10相连;其输出端与双向旋转整流器装置13相连。根据旋转变压器11提供的方向信号,旋转整流方向控制器将在输出端给双向旋转整流器13提供电信号,使其处于不同工作状态——正补偿工作状态或反补偿工作状态。当旋转变压器的次级绕组(XB2)有电压时,旋转整流方向控制器中的直流方向信号控制电路23通过其中交流光偶开关的闭合,使该电路有电压信号输出到驱动器电路25,高电位下的驱动器电路25将使其输出端的A1C1和A2C2有驱动电信号输送到H桥双向开关电路17的Q1、Q4开关管的控制极,Q1和Q4将导通,补偿转子励磁绕组15中的电流将从F1流向F2,永磁发电机处于正补偿工作状态;反之,当旋转变压器次级绕组(XB2)无交流电压时,交流光偶合开关是断开的,直流方向信号控制电路23就没有直流电压信号输送到驱动器电路25,该电路处于低电位工作状态,驱动器电路25将使其输出端的B1C1和B2C2有驱动信号送到H桥双向开关电路17的Q2的和Q3开关管控制级,Q2和Q3将导通,补偿转子励磁绕组15中的励磁电流将从F2流向F1,永磁发电机处于反补偿工作状态。
[0097] 本发明实施案例中所述双向旋转整流器装置13,也装在外风扇22的外面的主轴上,随着主轴一起转动。其输入端与旋转整流方向控制器12及双频励磁机6中的主励磁机转子三相电枢绕组(D1)相连,其输出端与补偿发电机转子励磁绕组(F1F2)15相连。根据双频励磁机中主励磁机定子励磁绕组输入的励磁电流的大小,主励磁机三相电枢绕组的电压大小得到调节,以满足补偿转子励磁绕组励磁电流大小的需要,以保证发电机输出端电压的恒定。
[0098] 所述双向旋转整流器包括:三相整流桥模块(U1)和H桥双向开关电路(Q1~Q4)。所述三相整流桥模块16的输入端与双频励磁机6中主励磁机转子三相电枢绕组9相连,其直流输出端与H桥双向开关电路17相连。三相整流模块16将主励磁机转子三相电枢绕组9发出的三相交流电整流成直流电供补偿转子励磁绕组15励磁。
[0099] 所述H桥双向开关电路17输入端与三相整流模块16相连,其输出端和补偿发电机转子励磁绕组15相连。通过旋转整流方向控制器12输出的不同驱动信号,导致Q1、Q4导通或Q2、Q3导通,实现永磁发电机的正补励磁工作状态或反补励磁工作状态。
[0100] 所述双控式AVR(双控电压调节器)4,装在发电机的出线盒内(或与发电机配套的控制屏内)。双控式AVR由电压检测电路26,信号比较放大电路27,控制调节电路28,方向信号控制电路29,直流稳压电源电路30,励磁机励磁源电路31,励磁电流大小控制电路32,交流方向信号控制电路33,工作电源变压器电路34和励磁机中控制发电机励磁单元35组成。
[0101] 本发明的双控式AVR输入端与组合定子中的三相电枢绕组(U、V、W)和组合定子中的励磁源绕组(S1、S2)相连,其输出端与励磁机中的主励磁机定子励磁绕组(E1、E2)和励磁机中控制电机的定子励磁绕组(K1、K2)及变压器11的初级绕组(XB1)相连。
[0102] 所述双控式AVR的电压检测电路26对发电机输入电压降压对其进行电压采样。并将采样电压输入信号比较放大电路27内,信号比较放大电路27将把采样电压与设定电压比较后,进行信号放大。放大后的信号电压输入到控制调节电路28中,控制调节电路28得到放大信号后的差值电压后,根据差值电压的正、负值和其大小,通过该电路中的集成电路模块的运算获得主励磁机的定子励磁电流大小和补偿转子励磁电流方向的双重控制信号。主励磁机的定子励磁电流大小控制信号输入励磁电流控制电路32后,根据此信号,通过稳压电路负反馈,并控制其中的锯齿波发生器产生相应的脉宽锯齿波,对主励磁机励磁电流大小进行脉宽调节,进而调节双励双控永磁发电机端电压的高低,以保持恒定。
[0103] 所述补偿转子励磁电流方向控制信号输入到方向信号控制电路29后,经过方向信号控制电路的运作,它可输出方向控制的开关信号给交流方向信号控制电路33,该开关信号为有直流电压信号或无直流电压信号,通过交流方向信号控制电路33中的直流光偶开关的开与断,使旋转整流变压器11的初级线圈(XB1)得电或不得电(交流电压),控制旋转变压器次级线圈(XB2)也是得电或不得电。当永磁发电机的组合定子三相电枢绕组2输出电压低时,直流光偶合开关闭合,旋转变压器11的初级线圈从双控式AVR的电源变压器34的次级获得交流电压,此时,旋转变压器11的次级也就有了交流电压,通过前述的旋转整流方向控制装置12和双向旋转整流器装置13的共同作用,使补偿发电机转子励磁绕组15处于正补工作状态,使永磁发电机端电压升高到接近额定电压;反之,当永磁发电机输出的端电压偏高时,直流光偶开关则会处于断开状态,旋转变压器11的初级线圈将得不到双控式AVR 4中的电源变压器次级来的交流电压信号,此时旋转变压器11的次级线圈也无交流电压信号,旋转整流方向控制器处于低电位工作状态,导致双向旋转整流器装置13中的Q2、Q3导通,使补偿发电机转子励磁绕组15处于反补工作状态,使永磁发电机端电压降低到额定电压附近。
[0104] 所述双控式AVR通过直流稳压电源电路30的前端整流后的直流电压提供给双频励磁机中控制发电机定子励磁绕组8的励磁电流,使控制电机转子单相电枢绕组产生旋转整流方向控制器电路所需要的工作电源。
[0105] 以上仅就本发明的最佳实施例作了说明,但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例,其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。
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