[实用新型]无刷交流复合励磁无刷直流电机的运行控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电机的运行控制系统，特别是涉及一种无刷交流复合励磁无刷直流电机的运行控制系统。

背景技术

目前的无刷励磁无刷直流电机在励磁侧多数采用了直流励磁，且在转子功率励磁都是采用直流绕组电磁场进行转子功率励磁。如图11展示的是直流励磁交流发电机的运行控制系统。虽然直流励磁控制相对简单，技术也比较成熟，但是普通直流励磁电机在低转速下存在直流励磁效率低、运行范围窄或者励磁失效和功率密度偏低的问题，降低了电励磁效率。而且转子功率励磁仅仅采用直流绕组电磁场发出常规的正弦波电压。为解决直流励磁在低转速下存在的励磁效率降低或者励磁失效的问题。为了进一步提高无刷励磁无刷直流电机的功率密度和发电效率。我司经过了大量研究、论证、验证后，已经提出并且申请了专利申请号为201410356061.1的实用新型专利和专利申请号为201420412580.0的实用新型专利的《无刷交流复合励磁无刷直流电机》。

但是为了实现无刷交流复合励磁无刷直流电机的功能，需要为其提供一种特别适用于该电机的运行控制系统。为使电机能够实现交流无刷变频励磁，本系统采用了交流变频励磁部为电机的无刷交流励磁绕组提供交流变频励磁电压。而且根据电机功率大小，定子功率绕组采用三、六、九等多相绕组，电机运行控制系统也相应地采用6、12、18等多脉冲整流。从而达到了减小谐波、降低系统成本、提高系统的发电效率的目的。

此外，为实现特殊场合下如船舶轴带发电系统的紧急靠岸功能(Take Home System)功能。即在主发动机损坏的紧急情况下，可以将主机与齿轮箱脱开，辅机带动主发电机作为船舶应急电源供电，原来工作在发电状态的轴带发电机则变为轴带电动机工作，从而驱动螺旋桨，实现应急靠岸(Take Home System)。除此之外，船舶电源还包括蓄电池组构成的小应急电源。当主发电机组不能供电时，由应急发电机组或蓄电池组向船舶重要航行设备和应急照明系统供电。因此本实用新型中的无刷交流复合励磁无刷直流电机的运行控制系统，需要具备使功率由无刷励磁无刷直流电机到负载/主发以及由主发电机到无刷励磁无刷直流电机之间的双向流动的能力。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种无刷交流复合励磁无刷直流电机的运行控制系统。在电机上采用了交流无刷励磁，解决低速励磁问题，保证零速以上都可以发电，拓展了发电系统的工作范围；采用旋转整流子，复合(永磁磁场+直流电磁场)励磁无刷直流发电机，提高电机功率密度和降低电机及系统成本；发电端采用无刷直流绕组，产生梯形波发电电压，提高低速发电功率，进一步提高功率密度，大幅缩小电机及系统体积；根据功率大小，采用6、12、18等多脉冲整流，减小谐波，能够取消PWM整流，降低系统成本，提高整个运行系统的效率；在整流和逆变环节采用四象限整流逆变方案，能使整个系统在不改动系统结构的基础上，实现发电状态到电动状态的切换。

本实用新型的无刷交流复合励磁无刷直流电机(1)包括有：定子励磁绕组(12)，电机转子(13)，定子功率绕组(14)。所述的电机转子(13)包括转子励磁绕组(131)、旋转整流器(132)、转子功率励磁单元(133)，所述的转子功率励磁单元(133)包括直流绕组(1331)和永磁体(1332)，直流绕组(1331)附绕在永磁体(1332)上且两者进行复合励磁。

本实用新型的运行控制系统包括有：包括整流部(3)、储能部(4)、逆变部(5)、正弦滤波器(6)、输出变压器(7)、负载/主发(8)、交流变频励磁部(9)、控制部(10)；其中无刷交流复合励磁无刷直流电机的定子功率绕组(14)通过三相线路连接至整流部的输入端，整流部(3)的正负直流母线输出端连接至逆变部(5)的正负直流母线输入端，并且在整流部(3)和逆变部(5)之间的正负直流母线上并联有储能部(4)，逆变部(5)的输出端通过三相线路连接至正弦滤波器(6)的输入端，正弦滤波器(6)的输出端通过三相线路连接至输出变压器(7)的三相输入端，输出变压器(7)通过三相四线线路或三相线路连接至负载/主发(8)，定子励磁绕组(12)通过三相线路连接至交流变频励磁部(9)的三相输出端，交流变频励磁部(9)的正负直流母线输入端并联到储能部(4)和逆变部(5)之间的正负直流母线上，控制部(10)为逆变部(5)和交流变频励磁部(9)提供控制信号。