具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机技术方案

本实用新型专利技术涉及一种具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机，其包括交流无刷同步发电机本体及自动电压调节器与励磁增强系统，励磁增强系统与交流无刷同步发电机本体匹配连接，并通过PMG控制模块与自动电压调节器相连，自动电压调节器将交流无刷同步发电机本体内主机的工作状态信号传输到PMG控制模块，以通过PMG控制模块将励磁增强系统输出所需的励磁增强电流作用于励磁机定子上，控制主机励磁组件输出相应的励磁功率，以使得主机在过载或重负载等复杂负载时稳定地输出所需电压和功率。本实用新型专利技术结构紧凑，能与国际上通用的发动机接口直接匹配，方便使用，提高了生产效率，降低了使用及维护运行成本，安全可靠。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机
本技术涉及一种具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机，属于交流 无刷同步发电机的

技术介绍
交流同步无刷发电机通过转子产生的旋转磁场，定子绕组输出交流电压，通过自 动电压调节器(AVR)控制转子励磁绕组上的直流电流去控制定子绕组的输出。交流同步无刷发电机都有一个额定最大输出功率，这是发电机在稳态条件下可以 供应的最大负载。在一些场合，比如港口，船用，军用及通讯，非线性负载等等使用，要求发 电机需具有短路强励和过载能力，通常的做法是通过辅助绕组或变压器相复励的结构实 现，辅助绕组必须在制造中先期嵌入机器定子矽钢片槽中，变压器相复励相对与不同的机 器需有不同的磁芯尺寸和绕组，两者都有成本高，制造工艺繁杂，体积重量笨重并需要发电 机降低额定值和不能在机器制造后或使用中加装升级的限制。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有模组化励磁增强 系统的交流无刷同步发电机，系统可以配置自动电压调节器(AVR)实现一般性场合使用，也 可以方便的加装励磁增强系统实现高要求场合使用，具即插即用可升级性，其结构紧凑，相 比现在的发电机同样功率段发电机可以实现轻量小型标准化，能与国际上通用的发动机接 口直接匹配，方便使用，提高了生产效率，具很高的性价比，降低了使用及维护运行成本，安 全可靠。按照本技术提供的技术方案，所述具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步 发电机，包括交流无刷同步发电机本体，包括主机及与所述主机匹配连接的主机励磁组件，所 述主机励磁组件包括励磁机定子；自动电压调节器，与所述交流无刷同步发电机本体的本体输出端及励磁机定子相 连，根据本体输出端输出的电压/电流检测交流无刷同步发电机本体内主机的负载状态， 并控制作用于励磁机定子上的励磁电流，以控制主机励磁组件输出相应的励磁功率，使得 主机稳态运行输出所需的电压和功率；励磁增强系统，与交流无刷同步发电机本体匹配连接，并通过PMG控制模块与自 动电压调节器相连，自动电压调节器将交流无刷同步发电机本体内主机的过载、重负载的 工作状态信号传输到PMG控制模块，以通过PMG控制模块将稀土永磁发电机(PMG)定子输 出的电源按所需要的励磁增强电流作用于励磁机定子上，控制主机励磁组件输出相应的励 磁功率，以使得主机在过载或重负载时稳定地输出所需电压和功率。所述主机包括主定子及与所述主定子匹配的主转子，所述主转子安装于发电机轴 上，本体输出端与主定子连接；主机励磁组件还包括安装于发电机轴上的励磁机转子及旋转整流保护装置，励磁机转子与励磁机定子对应配合。所述励磁增强系统包括稀土永磁发电机(PMG)，所述稀土永磁发电机的PMG转子 与发电机轴配合连接，稀土永磁发电机的PMG定子与PMG控制模块相连。所述旋转整流保护装置包括旋转二极管及浪涌电压吸收器。所述自动电压调节器包括输入电源电路，与本体输出端连接，并将本体输出端输出的电压进行整流、滤波及 稳压后分别连接到电压检测电路、低通滤波器、AVR电源及AVR输出电路；电压检测电路，对输入电源电路输出电压进行电压采样，并将所述采样电压输入 电压设定电路内；低通滤波器，将输入电源电路输出的电压低通滤波后输入到同步电路；AVR电源，通过输入电源电路转换后提供所需的工作电源；同步电路，与锯齿波发生器及频率检测电路相连，以对频率检测电路及锯齿波发 生器输出同步信号；频率检测电路，同步电路提供同步信号,检测本体输出端输出电压频率,根据电路 设定的频率/电压曲线参数输出电平信号到放大器内；电压设定电路，将采样电压与设定电压比较后输入求和运算放大器内；求和运算放大器，与下垂设定电路、手动电位器的输出端相连，求和运算放大器的 输出端通过精密整流电路与放大器相连，下垂设定电路将输入的下垂电流整形限幅后输入 求和运算放大器内，精密整流电路对求和运算放大器叠加求和形成的波形信号整流后输出 放大器内；放大器，接收频率检测电路、精密基准电路、过励磁检测电路及精密整流电路输出 的信号，并通过稳压电路负反馈，以控制与放大器输出端相连锯齿波发生器产生相应脉宽 的锯齿波；电平检波器，与锯齿波发生器的输出端相连，以对锯齿波发生器输出锯齿波的脉 宽进行检测，并将所述检测的锯齿波脉宽通过接口电路输出，且通过调节器电平转换电路 控制AVR输出电路的输出状态，以控制AVR输出电路作用于励磁机定子上的励磁电流；分压器，对励磁机定子上的励磁电压进行采样，并将所述采样得到的励磁电压采 样信号输入到过励磁检测电路；过励磁检测电路，将分压器采样的励磁电压采样信号与设定的最大励磁保护电压 比较，当在预设时间内所述励磁电压超过最大励磁保护电压，向放大器输入过励磁信号，以 通过放大器关断锯齿波发生器输出锯齿波。所述PMG控制模块包括输入整流电路，与励磁增强系统的输出端相连，以对励磁增强系统输出的电流整 流、稳压及滤波后与PMG控制模块电源相连，以通过PMG控制模块电源提供所需的工作电 源；微处理器，与自动电压调节器的EB/DR信号端相连，根据自动电压调节器输出主 机负载工作状态信号，通过微处理器输出相应的电平，并通过相应的电平转换电路及功率 输出电路调节励磁增强系统作用于励磁机定子上的励磁增强电流。所述微处理器的输出端分别通过第一电平转换电路、第二电平转换电路及第三电平转换电路分别与第一功率输出电路、第二功率输出电路、第三功率输出电路相连，以通过 第一功率输出电路、第二功率输出电路及第三功率输出电路输出作用于励磁机定子上的励 磁增强电流。所述自动电压调节器检测励磁机定子上的励磁电压，在励磁机定子上的励磁电压 超过自动电压调节器内最大励磁保护电压时，在达到保护预设时间后，自动电压调节器关 断作用于励磁机定子上的励磁电流及励磁增强电流。所述微处理器检测负载状态有无改善，在励磁增强系统介入工作设定时间后负载 状态无法恢复到正常范围时，微处理器会自动关闭输出励磁增强电流。所述自动电压调节器通过防反接即插即用插头与PMG控制模块匹配连接。本技术的优点交流无刷同步发电机本体与励磁增强系统相配合，包括主机、 主机励磁组件及模组化的励磁增强系统。主机励磁组件、励磁增强系统、自动电压调节器及 PMG控制模块均采用模块化结构，提高了生产效率，提高了产品升级的便捷性，联接方便; 所述励磁增强系统根据交流无刷同步发电机本体的负载状态，与自动电压调节器配合后调 节励磁机定子的励磁电流，以使得主机励磁组件输出所需的励磁功率，以使得主机在稳态 运行、过载或重负荷等复杂负载状态时稳定输出所需的电压和功率；提高交流无刷同步发 电机工作的稳定性和输出精度等参数，扩大了发电机工作范围以适应不同用户的负载，降 低了用户投资使用成本，结构紧凑，适应范围广，安全可靠。附图说明图1为本技术的结构框图。图2为现有自励型发电机典型输出过载特性。图3为本技术在励磁增强系统介入工作后交流无刷同步发电机的输出过载特性。图4为本技术自动电压调节器的电路框图。图5为本技术PMG控制模块的电路框图。图6为本技术PMG控制模块的输出曲线。附图标记说明1_主转子、2-旋转二极管、3-励磁机转子、4-PMG转子、5-PMG定子、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机，其特征是，包括：交流无刷同步发电机本体（28），包括主机（12）及与所述主机（12）匹配连接的主机励磁组件（13），所述主机励磁组件（13）包括励磁机定子（6）；自动电压调节器（7），与所述交流无刷同步发电机本体（28）的本体输出端（10）及励磁机定子（6）相连，根据本体输出端（10）输出的电压/电流检测交流无刷同步发电机本体（28）内主机（12）的负载状态，并控制作用于励磁机定子（6）上的励磁电流，以控制主机励磁组件（13）输出相应的励磁功率，使得主机（12）稳态运行输出所需的电压和功率；励磁增强系统（14），与交流无刷同步发电机本体（28）匹配连接，并通过PMG控制模块（8）与自动电压调节器（7）相连，自动电压调节器（7）将交流无刷同步发电机本体（28）内主机（12）的过载、重负载的工作状态信号传输到PMG控制模块（8），以通过PMG控制模块（8）将稀土永磁发电机（PMG）定子（5）输出的电源按所需要的励磁增强电流作用于励磁机定子（6）上，控制主机励磁组件（13）输出相应的励磁功率，以使得主机（12）在过载或重负载时稳定地输出所需电压和功率。...

【技术特征摘要】
1.一种具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机，其特征是，包括 交流无刷同步发电机本体(28)，包括主机(12)及与所述主机(12)匹配连接的主机励磁组件(13)，所述主机励磁组件(13)包括励磁机定子(6 ); 自动电压调节器(7)，与所述交流无刷同步发电机本体(28)的本体输出端(10)及励磁机定子(6)相连，根据本体输出端(10)输出的电压/电流检测交流无刷同步发电机本体(28)内主机(12)的负载状态，并控制作用于励磁机定子(6)上的励磁电流，以控制主机励磁组件(13)输出相应的励磁功率，使得主机(12)稳态运行输出所需的电压和功率； 励磁增强系统(14)，与交流无刷同步发电机本体(28)匹配连接，并通过PMG控制模块(8 )与自动电压调节器(7 )相连，自动电压调节器(7 )将交流无刷同步发电机本体(28 )内主机(12)的过载、重负载的工作状态信号传输到PMG控制模块(8)，以通过PMG控制模块(8)将稀土永磁发电机(PMG)定子(5)输出的电源按所需要的励磁增强电流作用于励磁机定子(6)上，控制主机励磁组件(13)输出相应的励磁功率，以使得主机(12)在过载或重负载时稳定地输出所需电压和功率。2.根据权利要求1所述的具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机，其特征是所述主机(12)包括主定子(9)及与所述主定子(9)匹配的主转子(1)，所述主转子(I)安装于发电机轴(11)上，本体输出端(10)与主定子(9)连接；主机励磁组件(13)还包括安装于发电机轴(11)上的励磁机转子(3 )及旋转整流保护装置，励磁机转子(3 )与励磁机定子(6)对应配合。3.根据权利要求1或2所述的具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机，其特征是所述励磁增强系统(14)包括稀土永磁发电机(PMG)，所述稀土永磁发电机的PMG转子(4)与发电机轴(11)配合连接，稀土永磁发电机的PMG定子(5 )与PMG控制模块(8 )相连。4.根据权利要求1所述的具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机，其特征是所述旋转整流保护装置包括旋转二极管(2)及浪涌电压吸收器。5.根据权利要求1所述的具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机，其特征是，所述自动电压调节器(7 )包括 输入电源电路(34)，与本体输出端(10)连接，并将本体输出端(10)输出的电压进行整流、滤波及稳压后分别连接到电压检测电路(45)、低通滤波器(25)、AVR电源(23)及AVR输出电路(31)； 电压检测电路(45 )，对输入电源电路(34 )输出电压进行电压采样，并将所述采样电压输入电压设定电路(15)内； 低通滤波器(25)，将输入电源电路(34)输出的电压低通滤波后输入到同步电路(24)； AVR电源(23)，通过输入电源电路(34)转换后提供所需的工作电源； 同步电路(24)，与锯齿波发生器(26)及频率检测电路(23)相连，以对频率检测电路(23)及锯齿波发生器(26)输出同步信号； 频率检测电路(23)，同步电路(24)提供同步信号，检测本体输出端(10)输出电压频率，根据电路设定的频率/电压曲线参数输出电平信号到放大器(21)内； 电压设定电路(15)，将采样电压与设定电压比较后输入求和运算放大器(17)内； 求和运算放大器(17)，与下垂设定电路(18)、手动电位器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰，
申请(专利权)人：徐峰，
类型：实用新型
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