本发明专利技术涉及一种基于原动机调速的恒直流母线电压永磁发电机组，永磁发电机在原动机的驱动下发出的三相交流电经整流滤波电路得到电压幅值恒定的直流电给负载供电；通过电压反馈及PI调节实现发电机输出电压的无静差调节，此过程中燃料控制阀随负载变化而变化，实现了原动机输出功率与负载功率相匹配的目的。本发明专利技术结构简单、易实施，且成本低、效率高、可靠性强，具有很大的实用价值。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于原动机调速的恒直流母线电压永磁发电机组，永磁发电机在原动机的驱动下发出的三相交流电经整流滤波电路得到电压幅值恒定的直流电给负载供电；通过电压反馈及PI调节实现发电机输出电压的无静差调节，此过程中燃料控制阀随负载变化而变化，实现了原动机输出功率与负载功率相匹配的目的。本专利技术结构简单、易实施，且成本低、效率高、可靠性强，具有很大的实用价值。【专利说明】基于原动机调速的恒直流母线电压永磁发电机组
本专利技术属于电气工程领域，涉及一种基于原动机调速的恒直流母线电压永磁发电机组。
技术介绍
本专利受国家863项目(2012AA061303)及国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ05024207)资助。近年来，由于经济发展和资源分布不均衡而造成的电力紧缺现象突出，使独立电源在国民经济发展中的作用更为明显。独立电源作为主电源或备用电源在船舶、航空、通信、军事、医院、应急、救灾等众多领域得到了广泛的应用。与大电网配合，独立电源可大大的提高供电可靠性，可在电网崩溃和意外灾害情况下，维持重要用户供电，可避免一些灾难性后果。 目前这种独立电源，都是由原动机-电励磁同步电机组成的恒频恒压电源。系统通过调节原动机的转速实现恒频，调节发电机的励磁维持恒压，增加了系统的复杂性。另夕卜，占发电机额定容量(3-5)%的励磁功率，也以热的形式消耗在电机的转子上，降低了系统的效率，增加了系统的故障因素。 永磁发电机因其功率因数高、效率高、结构简单、功率密度高等诸多显著优点，得到了越来越多的关注和应用。但永磁发电机不能同电励磁同步发电机一样通过调节励磁的方法调节输出电压，很难维持发电机的输出端电压恒定，绕组和永磁体的温度系数的存在，加剧了发电机输出端电压随负载变化的程度。电压幅值的不可控在一定程度上限制了永磁发电机的应用。 为了改变独立电源存在的弊端，一些专利提出了不同方法。技术专利“调速节油柴油发电机组供电轮胎式龙门集装箱起重机”(200920108181.4)是针对可调速运行的柴油发电机组，根据负载功率的变化调节柴油发电机组的运行速度，实现节能运行，但依旧采用电励磁同步发电机，且柴油机的转速可变范围较大，很难维持发电机的输出电压在一定的范围内，以满足变频器输入电压变化范围的要求；专利技术专利“一种变速永磁交流发电机系统及其双端口稳压控制方法”(201210205337.7)是在现有发电机系统的直流输出端电压稳定的前提下，当发电机转速显著变化时能够克服交流输出端电压亦显著变化的问题，实现永磁交流发电机系统的双端口稳压，重点在于发电机转速变化时，如何通过对电机交直轴电流的控制实现交流输出端的稳压，需要转子位置、转速、交流电压检测模块以及复杂的控制器，且在原动机转速变化范围较大时很难维持发电机的端电压恒定；专利技术专利“一种通信基站的变频节能柴油发电机组”(201110344828.5)是将永磁发电机输出的交流电转换成一个稳定的直流电直接供给直流负载，柴油发动机的转速和永磁发电机的输出电压变化范围大，需采用可控不可控整流模块；技术专利“逆变式交流永磁发电机组”(200620163948.X)采用的是机械式调速器，介绍了发电机组的构成及工作原理，但没有对其可行性进行说明；技术专利“一种永磁发电机组稳压装置”(201220575418.1)是在原发动机转速反馈信号的基础上，增加了发电机电压反馈信号，目标是维持发电机的电压、频率均在规定范围之内，由于永磁发电机的电压调整率在10%左右，变化范围较大，实现这一目标较为困难。虽然这些专利对传统的电励磁发电机组或永磁发电机组进行了不同改进，但都存在一定的局限性，且控制较为复杂。
技术实现思路
专利技术目的:为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于原动机调速的恒直流母线电压永磁发电机组，永磁发电机在原动机的驱动下发出的三相交流电经整流滤波电路得到电压幅值恒定的直流电给负载供电。通过电压反馈及PI调节实现发电机输出电压的无静差调节，此过程中燃料控制阀随负载变化而变化，实现了原动机输出功率与负载功率相匹配的目的。 技术方案:本专利技术是通过以下技术方案实施的:一种基于原动机调速的恒直流母线电压永磁发电机组，包括原动机、永磁发电机、不可控整流模块、电压传感器、PI调节器、电容组、直流母线、燃料调节机构和逆变器，其特征在于:永磁发电机由原动机驱动，永磁发电机的输出端连接交流电抗器，交流电抗器连接不可控整流模块的输入端，不可控整流模块的正极输出端通过直流电抗器和直流母线连接逆变器的正极输入端，不可控整流模块的负极输出端通过预充电回路连接逆变器的负极输入端，制动电阻与电容组并联，电容组并联在逆变器输入端的正极与负极之间；逆变器的输出端连接负载；永磁发电机连接电压传感器，通过电压反馈的PI调节器连接燃料调节机构，燃料调节机构调节原动机的转速。 以永磁发电机端电压作为反馈信号实现发电机组的单闭环控制，通过电压反馈的PI调节器实现发电机端电压的无静差调节，负载变化时，通过调节原动机转速维持发电机端电压恒定。 永磁发电机输出电压恒定的交流电经不可控整流模块转换为电压恒定的直流电源，直接为直流负载或逆变器供电。 优点和效果:本专利技术优点如下:1、采用电压的PI调节方式，提高了系统的响应速度和抗冲击能力，控制系统无需依赖发电机的电磁参数，同时取消了传统发电机组对电励磁同步发电机电压、原动机转速的双闭环控制，结构简单、成本低。 2、采用永磁发电机，转子无需励磁，省去了励磁功率单元和励磁调节器，具有显著的节能效果，同时省去了电刷、滑环，减少了电力电子器件，提高了系统的可靠性，降低了成本。 3、本专利技术中永磁发电机无需发出特定频率的交流电，无需用转速闭环来保证原动机转速的恒定，省去了转速传感器，无需机械量检测，提高了系统的可靠性，且提高了系统的响应速度，降低了控制难度，节约了控制成本。可以使原动机得到充分合理的利用，降低发电机成本，提闻系统的效率。 4、逆变器采用IGBT作为开关器件，配合续流二极管可以实现能量的双向流动，采用不可控整流模块控制简单，成本低，电容组具有能量存储、缓冲的功能。该系统可以实现电动机的再生制动运行，实现能量回馈，本专利技术可很好地解决再生能量发生十分频繁的现象，且节电将十分可观。 5、该系统由于采用了交-直-交的能量传递方式，负载的功率因数并不能传递到发电机的输出侧，故对于发电机来说，负载的功率因数主要取决于电流的谐波含量，为了提高其功率因数，本专利技术采用了交流电抗器和直流电抗器，功率因数可以提高到0.9以上，可以降低发电机的电压调整率，降低运原动机的转速变化范围。 6、该系统通过电压反馈使发电机的输出电压恒定，克服了永磁发电机不能通过调节励磁来稳压的缺点。 7、该系统用整流后得到的的直流电源通过逆变器给负载供电，通过调整逆变器的参数，该独立电源可以同时给不同额定电压、额定频率的负载供电，适用性强，采用逆变器取代了传统变频调速系统中的变频器，降低了成本。 【专利附图】【附图说明】:图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术电压反馈框图。 附图标记说明:图中:1-原动机、2-三相永磁发电机、3-交流电抗器、4-不可控整流模块、5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于原动机调速的恒直流母线电压永磁发电机组，包括原动机（1）、永磁发电机（2）、不可控整流模块（4）、电压传感器（PT）、PI调节器、电容组（8）、直流母线（9）、燃料调节机构和逆变器（10），其特征在于：永磁发电机（2）由原动机（1）驱动，永磁发电机（2）的输出端连接交流电抗器（3），交流电抗器（3）连接不可控整流模块（4）的输入端，不可控整流模块（4）的正极输出端通过直流电抗器（5）和直流母线（9）连接逆变器（10）的正极输入端，不可控整流模块（4）的负极输出端通过预充电回路（6）连接逆变器（10）的负极输入端，制动电阻（7）与电容组（8）并联，电容组（8）并联在逆变器（10）输入端的正极与负极之间；逆变器（10）的输出端连接负载；永磁发电机（2）连接电压传感器（PT），通过电压反馈的PI调节器连接燃料调节机构，燃料调节机构调节原动机（1）的转速。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张炳义，何功飞，冯桂宏，张化光，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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