一种带永磁发电机的两级式开关磁阻发电机制造技术

本发明专利技术属于开关磁阻电机技术领域，涉及一种带永磁发电机的两级式开关磁阻发电机，包括：两级式双通道开关磁阻电机和电机控制器；主壳体和端盖组成完整的壳体；壳体内通过两端轴承支撑所述轴；开关磁阻电机定子安装于主壳体上

【技术实现步骤摘要】
一种带永磁发电机的两级式开关磁阻发电机


[0001]本专利技术属于开关磁阻电机
，涉及一种带永磁发电机的两级式开关磁阻发电机
。

技术介绍

[0002]现有的开关磁阻电机为单级电机，开关磁阻电机的定
、
转子都是凸极结构，即双凸极结构，均由硅钢片或其它导磁材料叠压而成；定子各极上绕有集中绕组，径向相对极上的绕组可串联形成一相；转子上无绕组也无永磁铁，装有位置检测器
。
[0003]开关磁阻电机的功率变换器广泛采用单通道三相不对称半桥拓扑结构，每相绕组连接两个可控开关管和两个续流二极管，可实现定子三相绕组的独立控制，且不存在桥臂直通故障，控制简单可靠
。
单通道三相不对称半桥电路所需开关器件少，但流过开关器件的电流较大，导致开关器件的外形尺寸大且重量重
。
[0004]开关磁阻电机发电运行时可采用自励和他励两种励磁模式
。
自励模式是在电压建立初始瞬时间，有外接电源提供初始励磁，电压建立以后，断开外接电源，由输出电容提供励磁能量
。
这种模式下，由于建压后不再需要外电源，系统体积小
、
效率高
。
他励模式是在发电运行过程中始终由外接电源提供励磁电压，励磁回路与发电回路彼此独立，励磁电压与输出电压无关，两者可以独立调节，控制比较方便
。
[0005]开关磁阻电机发电运行时不管采取以上哪种励磁模式，均需外接电源提供励磁，且电机控制器也需要外部电源供电
。r/>
技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是：提供一种带永磁发电机的两级式开关磁阻发电机，增加一级永磁发电机，既可为开关磁阻发电机提供励磁电源，也可为电机控制器提供电源，使开关磁阻电机发电运行时不再需要外电源供电，减轻系统重量
。
[0007]功率变换器采用双通道三相不对称半桥拓扑结构，所需开关器件数目增多，但流过每个开关器件的电流降低一半，使开关器件的总外形尺寸和重量减小，同时实现了冗余控制，增加了系统的安全性和可靠性
。
[0008]本专利技术技术方案如下：
[0009]一种带永磁发电机的两级式开关磁阻发电机，包括：两级式双通道开关磁阻电机和电机控制器；
[0010]所述两级式双通道开关磁阻电机包括：开关磁阻电机定子
、
开关磁阻电机转子
、
永磁机定子
、
永磁机转子
、
旋转变压器定子
、
旋转变压器转子
、
主壳体
、
端盖
、
轴和轴承；
[0011]所述主壳体和端盖组成完整的壳体；壳体内通过两端轴承支撑所述轴；开关磁阻电机定子安装于主壳体上
、
永磁机定子和旋转变压器定子安装于端盖上；开关磁阻电机转子
、
永磁机转子和旋转变压器转子均安装于轴上
。
[0012]进一步，所述永磁机为旋转磁极式同步发电机；永磁机定子绕组输出独立的三路
三相交流电；其中一路为电机控制器供电；另外两路为两个励磁通道：
PMG
‑1通道和
PMG
‑2通道，经整流后为开关磁阻电机提供直流励磁电源
。
[0013]进一步，所述开关磁阻电机为
12/8
极双通道开关磁阻电机，定子转子均为凸极结构；转子上无绕组无永磁铁；
[0014]12
个定子上均设有绕组；每两两相对的两个定子绕组并联组成一个通道的一相，共计六相；六相间隔分组分别组成两个功率变换通道：
SRG
‑1通道的
A1
相
、B1
相
、C1
相和
SRG
‑2通道的
A2
相
、B2
相
、C2
相
。
[0015]进一步，所述永磁机输出的两路三相交流电
PMG
‑1通道和
PMG
‑2通道通过继电器1和继电器2分别连接两个三相全桥整流模块；两个三相全桥整流模块输出端共同连接至继电器3，经继电器3连接开关磁阻电机的两个功率变换通道
。
[0016]进一步，所述开关磁阻电机的
SRG
‑1通道和
SRG
‑2通道拓扑结构相同；每个通道均为三相不对称半桥拓扑结构；
[0017]所述三相不对称半桥拓扑结构包括两个三相全桥和一个通道的三相绕组；
[0018]一个三相全桥包括六个
IGBT
模块，每个
IGBT
模块包括一个
IGBT
和一个续流二极管
。
[0019]进一步，
SRG
‑1通道的两个三相全桥分别由
IGBT
模块
G1、G2、G5、G6、G9、G10
和
GBT
模块
G3、G4、G7、G8、G11、G12
组成；
[0020]SRG
‑1通道的绕组
A1+
与
IGBT
模块
G1、G2
相连，绕组
A1
‑
与
IGBT
模块
G3、G4
相连，通过对
IGBT
模块
G1、G4
给正常控制信号，强制关断
IGBT
模块
G2、G3
，则
IGBT
模块
G1、G4
与续流二极管
D2、D3
以及
A1
相绕组组成了
A1
相不对称半桥功率拓扑；同理，
IGBT
模块
G5、G8
与续流二极管
D6、D7
以及
B1
相绕组组成了
B1
相不对称半桥功率拓扑；
IGBT
模块
G9、G12
与续流二极管
D10、D11
以及
C1
相绕组组成了
C1
相不对称半桥功率拓扑；
[0021]SRG
‑1通道的两个三相全桥拓扑结构与
SRG
‑1通道相同
。
[0022]进一步，所述系统包括三类工况；
[0023]工况一：发电功率需求为
P
N
为额定功率，一个永磁机励磁通道和一个功率变换通道同时工作；
[0024]工况一：发电功率需求为一个永磁机励磁通道和两个功率变换通道同时工作；
[0025]工况一：发电需求为
P
N
～
P
MAX
时，
P
MAX
为最大输出功率两个永磁机励磁通道和两个功率变换通道同时工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种带永磁发电机的两级式开关磁阻发电机，其特征在于：所述系统包括：两级式双通道开关磁阻电机和电机控制器；所述两级式双通道开关磁阻电机包括：开关磁阻电机定子
、
开关磁阻电机转子
、
永磁机定子
、
永磁机转子
、
旋转变压器定子
、
旋转变压器转子
、
主壳体
、
端盖
、
轴和轴承；所述主壳体和端盖组成完整的壳体；壳体内通过两端轴承支撑所述轴；开关磁阻电机定子安装于主壳体上
、
永磁机定子和旋转变压器定子安装于端盖上；开关磁阻电机转子
、
永磁机转子和旋转变压器转子均安装于轴上
。2.
根据权利要求1所述的发电机，其特征在于：所述永磁机为旋转磁极式同步发电机；永磁机定子绕组输出独立的三路三相交流电；其中一路为电机控制器供电；另外两路为两个励磁通道：
PMG
‑1通道和
PMG
‑2通道，经整流后为开关磁阻电机提供直流励磁电源
。3.
根据权利要求2所述的发电机，其特征在于：所述开关磁阻电机为
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极双通道开关磁阻电机，定子转子均为凸极结构；转子上无绕组无永磁铁；
12
个定子上均设有绕组；每两两相对的两个定子绕组并联组成一个通道的一相，共计六相；六相间隔分组分别组成两个功率变换通道：
SRG
‑1通道的
A1
相
、B1
相
、C1
相和
SRG
‑2通道的
A2
相
、B2
相
、C2
相
。4.
根据权利要求3所述的发电机，其特征在于：所述永磁机输出的两路三相交流电
PMG
‑1通道和
PMG
‑2通道通过继电器1和继电器2分别连接两个三相全桥整流模块；两个三相全桥整流模块输出端共同连接至继电器3，经继电器3连接开关磁阻电机的两个功率变换通道
。5.
根据权利要求4所述的发电机，其特征在于：所述开关磁阻电机的
SRG
‑1通道和
SRG
‑2通道拓扑结构相同；每个通道均为三相不对称半桥拓扑结构；所述三相不对称半桥拓扑结构包括两个三相全桥和一个通道的三相绕组；一个三相全桥包括六个
IGBT
模块，每个
IGBT
模块包括一个
IGBT
和一个续流二极管
。6.
根据权利要求5所述的发电机，其特征在于：
SRG
‑1通道的两个三相全桥分别由
IGBT
模块
G1、G2、G5、G6、G9、G10
和
GBT
模块
G3、G4、G7、G8、G11、G12
组成；
SRG
‑1通道的绕组
A1+
与
IGBT
模块
G1、G2
相连，绕组
A1
‑
与
IGBT
模块
G3、G4
相连，通过对
IGBT
模块
G1、G4
给正常控制信号，强制关断
IGBT
模块
G2、G3
，则
IGBT
模块
G1、G4
与续流二极管
D2、D3
以及
A1
相绕组组成了
A1
相不对称半桥功率拓扑；同理，
IGBT
模块
G5、G8
与续流二极管
D6、D7
以及
B1
相绕组组成了
B1
相不对称半桥功率拓扑；
IGBT
模块
G9、G12
与续流二极管
D10、D11
以及
C1
相绕组组成了
C1
相不对称半桥功率拓扑；
SRG
‑1通道的两个三相全桥拓扑结构与
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢淑玲，白勇飞，刘磊，刘卓，高田利，
申请(专利权)人：陕西航空电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：