CN101355279A - 倍极式无刷双流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种倍极式无刷双流发电机，其特征是发电机由主发电机和交流励磁机同轴构成的，主发电机是由极数比为2的两个转场式发电机复合而成，主发电机定子、转子都各只有一个铁芯，在其中各下有二套绕组；交流励磁机则是由极数比为2的两个转枢式发电机复合而成，交流励磁机的定子、转子也都各有一个铁芯，在其中也都各下有二套绕组；主发电机的转子绕组和交流励磁机转子绕组中间由二个旋转整流器分别对应连接；交流励磁机励磁取自直流电源，由二个电压调节器分别独立调控，双流工作时性能稳定，调控灵活、精度高，本发明正弦波交流电压波形畸变率小于1.5％，直流电压汶波小于0.2V。

Description

倍极式无刷双流发电机

技术领域：

本发明涉及电源设备，尤其是涉及一种倍极式无刷交直流发电机，又称倍极式无刷双流发电机。

背景技术：

现在的无刷双流发电机，也多为带交流励磁机的无刷发电机。主发电机和交流励磁机都是单种极数的发电机，主发电机交流供电为3相对称交流绕组，而直流供电则是由另一套同极数的多相电即6相或12相或更多相交流绕组接入多相整流器整流后提供。这种结构存在明显缺陷，是同极数的交流绕组之间容易形成干扰。为了避免干扰大，整流绕组要增加相数，利用率降低。又由于同极下设计交流绕组和整流绕组，它们之间的电压关系受到线性比例限制。即当一种交流电压确定后，另一种整流电压所确定的交流电压也应被确定，而二种交流电压比是受到绕组匝数比限制的。不能任意设计电压比例。致使往往尚需变压器变压处理，增加了变压复杂环节。由于同极下交、直流无刷发电机***存在诸如难以消除干扰、噪声大、有时需要变压器隔离、变压增加了成本及体积重量等诸多弊端，故需要寻求新的结构***设计，克服上述各种弊端。特别是移动电源中需要中频3相400HZ正弦交流电压和汶波小的优质直流电压的双流工作***中尤为需要新的结构发电机。

发明内容：

本发明的目的在于无刷三相中频(频率400HZ)发电机中，增加一套三相中频(频率200HZ)交流电源做为整流电源，使之成为倍极式无刷双流发电机。

本发明的技术方案为：倍极式无刷双流发电机是由主发电机和交流励磁机同轴构成。而主发电机定子为一个铁芯，内置二套三相对称交流绕组，一套为三相对称中频频率为400HZ的双层绕组构成，对外提供交流中频电压。另一套为三相对称的中频频率为200HZ的单层绕组构成，它接入三相全波整流桥整流成直流对外提供直流电压。与此相对应主发电机转子也为一个铁芯，内置二套励磁绕组，一套为单层8个极，另一套为单层4个极。当转速为6000r/min时，定子就发出400HZ和200HZ的中频电。同理，交流励磁机定子也为一个铁芯，内置二套励磁机励磁绕组，一套为12极单层直流绕组，另一套为6极单层直流绕组。对应地交流励磁机转子也为一个铁芯，内置二套励磁机转子电枢绕组，一套为三相对称的12极双层交流绕组，另一套为三相对称的6极单层交流绕组。通过二个转子旋转整流器分别把交流励磁机的转子二种出线与主发电机的转子二种出线相连，形成主发电机转子励磁***。而交流励磁机定子的二套励磁绕组与主发电机的直流电源相连，回路中分别串入电压调节器(AVR1)和电压调节器(AVR2)形成交流励磁机定子励磁***，这样就形成了倍极式无刷双流发电机工作原理结构体系。

本发明的优点是：

1、同极式整流绕组需要6相或12相才能减少双流工作时干扰。倍极式只须3相，双流工作时无干扰，因此，倍极式整流绕组大大简化，成本低；

2、倍极式由于主发电机和交流劢磁机极数比都为2，故无干扰。电磁兼容性好，比同极式供电品质更高。

3、倍极式交、直流电压比例设计不受同极式那样的限制，且倍极式交、直流电压由二个电压调节器AVR1和AVR2分别控制调节，故工作品质稳定，动态特征好，调节灵活，精度高；

4、倍极式可以无需设计隔离变压器或变比变压器。

附图说明

图1为本发明的电系原理图

在图中1、发电机定子  2、发电机转子

具体实施方式

实施例：

一台8极/4极，转速6000r/min的倍极式无刷双流发电机三相中频400HZ交流电，线电压200V相电压115V，交流电功率15KW，电流55A，功率因数Cosφ＝0.8，直流电压28.5V，容量3KVA，电流105A。主发电机定子36槽，转子8槽，交流励磁机定子12槽，转子18槽，12极/6极。

如图1所示，发电机定子1包括主发电机定子和交流励磁机定子，主发电机定子有：三相对称绕组，标记为U，V，W，N；三相对称绕组，标记为A，B，C，(0)；桥式整流器Z，电容C，直流输出D1，D2，交流励磁机定子有励磁绕组E1E2，E3E4。发电机转子2包括主发电机转子绕组F1F2，F3F4；旋转整流器Z1，Z2，交流励磁机转子绕组a₁b₁c₁，a₂b₂c₂，保护电阻R₁，R₂。

三相对称绕组(UN)(VN)(WN)下在主发电机定子36槽中，节距为1-5，120°相带，形成8极双层绕组，三相四线制直接输出标记为UVWN，输出中频400HZ正弦电压。三相对称绕组(AO)(BO)(CO)，60°相带，形成4极单层绕组，也下在主发电机定子36个槽中，节距为1-10，200V，电压波形畸变率小于1.5％，Y接输出端A、B、C接入三相桥式整流器Z，并接电容C滤波后输出直流电压，直流电压输出端为D1D2，直流电压28.5V，汶波小于0.2V。

同理主发电机转子8槽，8极单层绕组标记为F1F2，并电阻R1，F1F2接旋转整流器Z1的输出端；4极单层绕组标记为F3F4，并电阻R2，F3F4接旋转整流器Z2的输出端；交流励磁机定子12槽，12极单层节距1-2绕组标记为E1E2，串接电压调节器AVR1，由直流源D1D2供电励磁，6极单节距1-2绕组标记为E3E4，串接电压调节器AVR2，也由直流源D1D2供电励磁，交流励磁机转子18槽，12极双层，节距1-2三相绕组标记为a₁、b₁、c₁接入旋转整流器Z1输入端；6极单层节距1-4，三相绕组标记为a₂、b₂、c₂接入旋转整流器Z2输入端。

这样，上述同铁芯的二套绕组之间都是倍极式设计，故均无电磁干扰，使双流工作即交直流工作供电品质优良，调控灵活、精确，工作稳定，达到了本发明的目的，具有推广意义。

Claims (1)

1、一种倍极式无刷双流发电机，其特征是该发电机是由主发电机和交流励磁机同轴构成的，主发电机是极数比为2(8极和4极)的两个转场式发电机复合而成，主发电机定子、转子都各只有一个铁芯；交流励磁机则是极数比为2(12极和6极)的两个转枢式发电机复合而成，交流励磁机定转子也都各只有一个铁芯；主发电机转子绕组和交流励磁机转子绕组中间分别由二个旋转整流器连接；主发电机对外提供三相对称的中频400HZ正弦交流电源，还提供由三相对称频率为200HZ三相电源三相全波整流后输出的直流电源，直流电源还做为交流励磁机的励磁电源，交流励磁机励磁分别由二个电压调节器各自独立调控，交直流双流工作时性能稳定，无干扰，品质好。