[发明专利]一种基于双定子永磁同步电机设计的变压变频器

说明书

本发明公开了一种基于双定子永磁同步电机设计的变压变频器，包括输入侧定子铁芯、转子铁芯及输出侧定子铁芯；输入侧定子铁芯、转子铁芯及输出侧定子铁芯由内到外依次分布，其中，输入侧定子铁芯上缠绕有输入侧定子绕组，输出侧定子铁芯的内壁上缠绕有输出侧定子绕组，所述转子铁芯的内侧作为输入侧转子铁芯，转子铁芯的外侧作为输出侧转子铁芯，其中，所述输入侧转子铁芯与输出侧转子铁芯之间设置有隔磁区域，所述输入侧转子铁芯的内侧设置有起动笼，输入侧转子铁芯内部设置有输入侧永磁体，输出侧转子铁芯的外壁上设置有输出侧永磁体，该变压变频器能够满足输送电能频率和电压的变换要求，同时经济性及可靠性较高。

技术领域

本发明属于新能源及电力工程技术领域，涉及一种基于双定子永磁同步电机设计的变压变频器。

背景技术

近年来，我国的风电、光伏等电力电子电源发电事业进入大规模发展阶段，传统电力系统正快速呈现出高比例电力电子化和高比例新能源电源的新特征。可再生能源发电机组与传统同步发电机、柔性交直流输变电与传统输变电有重大区别，导致系统动态行为发生深刻变化，不仅对经典稳定性侧面(如功角稳定、电压稳定和频率稳定)产生重大影响，而且会引发诸如次超同步控制相互作用、谐波谐振等新型稳定性问题，使得此前的稳定性分类在内涵和覆盖性上难以适应当前“双高”的新情况。

1994年，西安交通大学王锡凡院士在国际上公开提出一种全新的输电方式——分频输电(Fractional Frequency Transmission System，FFTS)。在传统的电力运输和配送中，只是改变了电压等级，实际上可以在较低频率条件下输电，在较高频率下用电，改变电压频率在输电中可以实现巨大经济效益。这种输电方式在保留交流输电不用整流和逆变环节的优点的前提下，通过降低系统频率减小输电线路的电抗，从而大幅度提高远距离输电线路的输电能力。以分频输电方式即送电频率由50赫兹降为 50/3赫兹时，理论上线路送电容量可达前者的三倍，由此能大大减少输电回路数和占地走廊。这种输电方式具有令人满意的技术经济指标，显示出广阔的应用前景，如能实现，对于需要远距离输电的我国将具有十分重要的意义。该技术的唯一限制就在于倍频器。基于电力电子装置的大功率倍频电能转换装置可靠性低，投资成本高，维护难度大，容易给电网带来谐波危害。目前急需大功率电磁型倍频电能转换装置的研究。

在大功率电磁型电能转换装置的研究方面，美国GE公司于20世纪90年代开始研发变频变压器，21世纪初成功应用于电网，核心技术是核心技术是在定子与转子侧都有三相绕组的旋转变压器，并通过直流电机驱动系统确保等效转子磁场与定子磁场在旋转空间上的同步，来调节转子磁场相比较定子磁场的相位差，从而改变由变频变压器传输的有功功率方向和大小。但是该装置需要外加直流电机驱动转子，可靠性及经济性较差，大功率电磁型电能转换装置在我国具有广阔的应用空间，目前国内对这方面的研究较少，应深化研究并适时推广应用该技术。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于双定子永磁同步电机设计的变压变频器，该变压变频器能够满足输送电能频率和电压的变换要求，同时经济性及可靠性较高。

为达到上述目的，本发明所述的基于双定子永磁同步电机设计的变压变频器包括输入侧定子铁芯、转子铁芯及输出侧定子铁芯；

输入侧定子铁芯、转子铁芯及输出侧定子铁芯由内到外依次分布，其中，输入侧定子铁芯上缠绕有输入侧定子绕组，输出侧定子铁芯的内壁上缠绕有输出侧定子绕组，所述转子铁芯的内侧作为输入侧转子铁芯，转子铁芯的外侧作为输出侧转子铁芯，其中，所述输入侧转子铁芯与输出侧转子铁芯之间设置有隔磁区域，所述输入侧转子铁芯的内侧设置有起动笼，输入侧转子铁芯内部设置有输入侧永磁体，输出侧转子铁芯的外壁上设置有输出侧永磁体。

输入侧定子绕组的三相绕组为p对极排布。

在原始频率变换为N倍频率的条件下，所述输出侧定子绕组的三相绕组为Np对极排布。

该变压变频器的输出端连接有三相滤波电路。