[实用新型]一种并列结构混合励磁同步发电机的交流励磁控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于同步电机交流发电设备领域。特别涉及一种并列结构混合励磁同步发电机的交流励磁控制系统。 

背景技术

永磁同步电机具有可靠性高、效率高以及体积小等优点，相对于传统的电励磁同步电机具有许多优势。但是永磁电机由于转子采用永磁磁钢励磁，气隙磁场调节困难，作为发电机运行，当温度升高时，永磁磁钢产生可逆退磁，使发电机输出电压降低，另外，当发电机负载改变时，尤其是当感性负载增大时，输出电压进一步降低。通常永磁发电机的电压变化率在±10％左右，影响负载设备的可靠运行。于是混合励磁同步电机被提出并进行了大量的研究，出现了多种结构的混合励磁电机，按电励磁磁场与永磁磁场的叠加方式可分为串励式、并励式和混励式三种结构，它们的主要思想是永磁磁场依然作为电机的主磁场，电励磁部分调节电动势需要调节的部分，从而保证了发电机输出电压的稳定。 

从现有混合励磁电机的技术上看，电励磁部分大多采用直流电流励磁，由于直流电流产生的是相对于励磁绕组位置固定不变的磁场，为了在定子绕组中感应大小可调节的交流感应电动势，常见的直流电流励磁方案大致有三类。第一类方案类似于传统的电励磁发电机，通过电刷和滑环把直流励磁电流引入到转子上的励磁绕组，依靠转子旋转使电励磁磁场旋转起来，如发明专利号为ZL.200310106347.6的混合励磁同步电机，该种方案由于电刷和滑环的存在降低了电机的可靠性以及环境适应性。 

第二类方案是采用双凸极结构的混合励磁电机，流过电机定子上励磁绕组的 直流电流产生位置固定不变的磁动势，通过转子旋转时磁路磁阻的变化使定子磁通发生变化，从而在电枢绕组中感应交变的电动势，如发明专利号为ZL.200310106346.1的双凸极混合励磁同步电机，该种方案由于利用磁阻式工作原理，使输出电压正弦性不是很理想。 

第三类方案的电励磁部分采用爪极励磁结构，励磁绕组放置在电机端盖部分，电励磁部分转子相邻的爪极依次为N极和S极，从而在电励磁部分的定子电枢绕组中感应交流电动势，通过改变直流励磁电流的大小来改变电励磁感应电动势的大小，例如申请号为200810024775.7的并列结构混合励磁无刷同步电机。但是该种方案在电励磁磁路上除了工作气隙，还存在附加气隙，爪极之间漏磁也比较大，需要消耗更多的电励磁磁动势，降低了电励磁效率。 

在直流励磁电流控制上，对于较大的励磁功率通常采用可控整流将交流电变换为可调节的直流电压加在励磁绕组上。对于较小的励磁功率多采用MOSFET或IGBT等全控型电力电子开关控制加在励磁绕组上的电流大小，从而调节感应电动势的大小，比如申请号为200910181397.8的发明专利公布了一种自励混合励磁同步电机交流发电系统及其控制方法，控制系统根据检测到的输出电压、负载电流以及实际励磁大小采用数字信号处理器控制H桥式电力电子开关的导通和关断，控制直流励磁电流的方向和大小实现了混合励磁发电机输出电压的自动调节。 

上述可以看出混合励磁电机的电励磁部分采用直流电流励磁，虽然励磁控制相对简单，技术也比较成熟，但是混合励磁同步电机或者电刷和滑环的存在使电机可靠性较低以及环境适应性较差，或者双凸极电机使输出电压正弦性不好，或者爪极电励磁使结构复杂，且需要消耗较多的电励磁磁动势，降低了电励磁效率。 

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