[发明专利]一种电机转子无线供电系统

说明书

本发明公开了一种电机转子无线供电系统，包括主电路系统和控制系统；主电路系统包括三相全桥电路、单相全桥电路、磁耦合谐振网络、交交变频电路以及绕线电机转子。磁耦合谐振网络包括一次侧补偿网络、旋转变压器和三个二次侧补偿网络；其中，一次侧补偿网络与旋转变压器中的固定绕组相连接，形成单相输入；三个二次侧补偿网络分别与旋转变压器中的旋转绕组相连接，形成三相输出；控制系统中包括控制器1、控制器2和无线信息传输模块；控制器1能对三相全桥电路和单相全桥电路进行控制；控制器2能对三相交交变频电路进行控制。本发明能完全代替滑环装置的电机转子无线供电系统，能实现转子电能的变频控制以及能量的双向流动。

技术领域

本发明涉及电机控制、电力电子变压器以及无线输电领域，特别是一种电机转子无线供电系统。

背景技术

随着功率碳化硅等电力电子技术在近几十年的快速发展，高频电力电子变压器在近十几年受到广泛关注。与之同时，无线电能传输飞速发展，非接触电能传输得到大量的研究，效率也越来越高。

电机设备在日常生产生活中广泛应用，然而电机的滑环与电刷在运行中容易产生火花和粉尘，严重影响了电机运行的安全可靠性，同时在一些特殊环境下对电机的维护十分困难，滑环与电刷限制了电机的应用环境。

在这样的背景下，本发明结合上述电磁、电力电子和无线能量传输的原理，提出了一种为交流电机转子提供电能的电机供电系统，此系统可以替换电机的电刷滑环机构，消除电机由于电刷接触不良带来的安全问题，提高了电机运行的稳定性，从而减少对电机的物理维护。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种电机转子无线供电系统，该电机转子无线供电系统将电磁、电力电子和无线能量传输相结合，完全代替滑环装置的电机转子无线供电系统，能实现转子电能的变频控制以及能量的双向流动。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种电机转子无线供电系统，包括主电路系统和控制系统。

主电路系统包括三相全桥电路、单相全桥电路、磁耦合谐振网络、交交变频电路以及绕线电机转子。

主电路系统中三相全桥电路与电网直接连接。三相全桥电路经一个滤波电容与单相全桥电路相连。单相全桥电路与磁耦合谐振网络连接。磁耦合谐振网络包括一个一次侧补偿网络、旋转变压器和三个二次侧补偿网络。其中，一次侧补偿网络与旋转变压器中的固定绕组相连接，形成单相输入。三个二次侧补偿网络分别与旋转变压器中的旋转绕组相连接，形成三相输出。

三相输出分别与三相交交变频电路相连接。三相交交变频电路与绕线电机转子的三相绕组直接连接。

控制系统中包括控制器1、控制器2和无线信息传输模块。

控制器1分别与电网、三相全桥电路和单相全桥电路相连接，能够采集一次侧电气量信息。其中，一次侧电气量信息包括电网的电压电流信号以及直流母线电压。

控制器2分别与三相交交变频电路和绕线电机转子相连接，能够采集二次侧电气量信息。其中，二次侧电气量信息包括绕线电机转子的电压电流、转子转速和转子转矩。

控制器1通过采集的一次侧电气量信息对三相全桥电路进行控制，使得直流母线电压保持稳定；另一方面结合控制器2反馈的二次侧电气量信息对单相全桥电路进行控制，使直流电变为具有不同占空比的高频交流电，达到控制传输功率的作用；

控制器2通过采集的二次侧电气量信息并结合控制器1反馈的一次侧电气量信息，对三相交交变频电路进行控制，为绕线电机转子提供低频交流电，使绕线电机转子能够稳定运行。