一种选择被动补偿脉冲发电机的功率调制方法技术

本发明专利技术公开了一种选择被动补偿脉冲发电机的功率调制方法，其是在转子上安装多组自闭合补偿绕组，每组自闭合补偿绕组之间按照定角度错开，通过调整组间的相位差调节发电机的输出脉冲功率；或者调整励磁绕组和自闭合补偿绕组间的相位差，实现脉冲功率的调节；或者利用一组自闭合补偿绕组的不均匀分布，改变不均匀度实现不同的调节效果；或者安装多相电枢绕组，调节电枢绕组相位调制脉冲功率；或者通过调整绕组同时放电的起始时间调节输出脉冲功率。该方法能够解决补偿脉冲发电机结构单一以及功率调制困难的问题，有效改善补偿脉冲发电机的输出性能，扩展了应用领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于脉冲功率源
，涉及一种脉冲发电机，尤其是。
技术介绍
补偿脉冲发电机是一种利用惯性储能的脉冲功率源，利用电磁感应和磁通压缩原理降低发电机的电感，使其输出高幅值的脉冲电流。该发电机集能量存储、机电能量转换和脉冲形成于一体，具有能量密度和功率密度高、稳定性和可靠性高等优点。补偿脉冲发电机根据补偿方式可分为三类被动、选择被动和主动。主动补偿方式需要外部提供补偿电流，被动补偿形式利用铝合金补偿筒对电枢绕组实现全补偿，此时电枢绕组电感保持恒定值， 输出正弦电流波形，这两类补偿方式对功率的调制比较困难，选择被动补偿脉冲发电机则利用补偿绕组实现选择式补偿，电枢绕组电感做正弦变化。《一种补偿脉冲发电机》(刘克富等、CN1253406A.2000年5月17日公开)对补偿脉冲发电机进行了介绍，但没有提出有效的功率调制方法。现有被动补偿脉冲发电机技术相比于选择被动补偿方式存在以下缺陷脉冲功率调制方法单一，只能通过增加电枢绕组相数或外接电容器实现输出功率的调制；电源系统体积和重量大，外接电容器和增加绕组必然会增大电源系统的体积和质量，降低能量密度和功率密度；应用领域有限，由于功率调制困难，很难根据负载需求的变化进行调整，真正使用时只能应用到部分特定的领域中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供，该方法能够解决补偿脉冲发电机结构单一以及功率调制困难的问题，有效改善补偿脉冲发电机的输出性能，扩展了应用领域。本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的该种选择被动补偿脉冲发电机的功率调制方法，是在转子上安装多组自闭合补偿绕组，每组自闭合补偿绕组之间按照定角度错开，通过调整组间的相位差调节发电机的输出脉冲功率；或者调整励磁绕组和自闭合补偿绕组间的相位差，实现脉冲功率的调节；或者利用一组自闭合补偿绕组的不均匀分布，改变不均匀度实现不同的调节效果；或者安装多相电枢绕组，调节电枢绕组相位调制脉冲功率；或者通过调整绕组同时放电的起始时间调节输出脉冲功率。以上选择被动补偿脉冲发电机的功率调制方法具体包括以下步骤步骤一根据负载对脉冲功率幅值、波形、脉宽的需求，利用补偿脉冲发电机仿真平台，确定自闭合补偿绕组和电枢绕组的形式和结构，选取自闭合补偿绕组和励磁绕组间的夹角、自闭合补偿绕组的组间夹角；步骤二 根据已有绕组形式，选择被动补偿脉冲发电机；步骤三原动机拖动补偿脉冲发电机转子旋转，使其达到额定转速；步骤四外接励磁机向电枢绕组提供励磁电流；步骤五监测被动补偿脉冲发电机转速和空载电动势，输出控制信号，触发开关导通，使选择被动补偿脉冲发电机和负载接通；步骤六根据测出的电流和功率波形，结合仿真结果，改变控制开系统对开关的触发时刻，对电流和功率进行调制；步骤七对于多相电枢绕组并联工作的形式，改变每相电枢绕组控制开关的触发导通时刻，实现脉冲功率调制；步骤八重复步骤六、七，直至调制出的功率满足负载的需求。本专利技术采用外部恒流源实现励磁，发电机稳态运行过程中，根据电磁感应原理，在气隙电枢绕组中感应出正弦变化的空载电动势，当电枢绕组接通负载时，电枢绕组中流过脉冲电流，脉冲电流在发电机内部激励出变化的磁场，该磁场必然穿过固定于转子外表面的自闭合补偿绕组，补偿绕组包围的磁通变化时，就在绕组内感应出电流以抵消磁通的变化，电枢绕组内感应出的涡流会将电枢绕组电流产生的磁场压缩在定、转子间的气隙内，从而有效增大磁路，提高磁阻，最终降低电枢绕组的电感。由于补偿绕组安装在转子外表面，对电枢绕组的补偿效果随转子的旋转而做正弦变化，当电枢绕组和补偿绕组各自围成的平面重合时，补偿效果最好，两个平面相互垂直时补偿效果最差。因此，选择被动补偿脉冲发电机可以通过控制补偿绕组和电枢绕组自身的结构和相互配合，实现功率调制的目的。附图说明图I是选择被动补偿脉冲发电机前视图；图2是图I的A-A剖视图；图3是本专利技术所述功率调制方法实施方法一的等效电路图；图4是本专利技术所述功率调制方法实施方法二的等效电路图；图5是无相位差两相电枢绕组的布线图；图6是选择被动补偿脉冲发电机部分功率调方法的调制规律(a)为补偿和励磁绕组相位差δ的调制规律；(b)补偿绕组组间相位差Y的调制规律。其中1为机壳；2为定子；3为电枢绕组；4为补偿绕组；5为励磁绕组；6为实心转子；7为转轴。具体实施例方式参见图I和图2，本专利技术所调制的选择被动补偿脉冲发电机，由转轴7、转子6、励磁绕组5、自闭合补偿绕组4、电枢绕组3、无槽定子2、机壳I、前后端盖以及电刷和集电环组成。励磁绕组5安装在转子槽中实现旋转励磁，转子槽为对称开设在转子7外周面上的轴向槽。自闭合补偿绕组4通过环氧浇注固定在转子6的外表面。电枢绕组3固定在无槽定子2的内表面；定子2固定于机壳I内部，前后端盖安装在机壳I两端，转轴7穿过转子6和端盖轴心，起到支撑作用；同时在转轴7端安装电刷和集电环，将外部励磁机提供的励磁电流引入励磁绕组5。本专利技术对上述选择被动补偿脉冲发电机的功率调制方法可以通过以下五种方式实现在转子6上安装多组自闭合补偿绕组4，每组自闭合补偿绕组4之间按照定角度错开，通过调整组间的相位差调节发电机的输出脉冲功率；或者调整励磁绕组5和自闭合补偿绕组4间的相位差，实现脉冲功率的调节；或者利用一组自闭合补偿绕组4的不均匀分布，改变不均匀度实现不同的调节效果；或者安装多相电枢绕组3，调节电枢绕组3相位调制脉冲功率；或者通过调整绕组同时放电的起始时间调节输出脉冲功率。其具体包括以下步骤步骤一根据负载对脉冲功率幅值、波形、脉宽的需求，利用补偿脉冲发电机仿真平台，确定自闭合补偿绕组4和电枢绕组3的形式和结构，选取自闭合补偿绕组4和励磁绕组5间的夹角、自闭合补偿绕组4 的组间夹角；步骤二 根据已有绕组形式和形式，选择被动补偿脉冲发电机；步骤三原动机拖动补偿脉冲发电机转子旋转，使其达到额定转速；步骤四外接励磁机向电枢绕组3提供励磁电流；步骤五监测被动补偿脉冲发电机转速和空载电动势，输出控制信号，触发开关导通，使选择被动补偿脉冲发电机和负载接通；步骤六根据测出的电流和功率波形，结合仿真结果，改变控制开系统对开关的触发时刻，对电流和功率进行调制；步骤七对于多相电枢绕组3并联工作的形式，改变每相电枢绕组3控制开关的触发导通时刻，实现脉冲功率调制；步骤八重复步骤六、七，直至调制出的功率满足负载的需求。图6是补偿绕组和励磁绕组相位差5以及多组补偿绕组组间相位差Y对选择被动补偿脉冲发电机输出功率的调制规律当增大补偿绕组和励磁绕组相位差S时，可以显著抬高输出功率的前一个峰值，降低后一个功率峰值；减小多组补偿绕组组间相位差Y时，输出功率的强一个峰值和波谷处的功率值都提高了，后一个功率峰值有明显下降。因此，本专利技术所述的选择被动补偿脉冲发电机及其功率调制方法是可行的。相比于被动补偿脉冲发电机和只有一组补偿绕组的选择被动补偿脉冲发电机，本专利技术所述的功率调制方法可以对补偿脉冲发电机的输出功率进行灵活调制，根据不同的负载需求任意改变输出脉冲功率波形，扩展了应用领域。以下列出几种具体实施方法对本专利技术进行详细说明具体实施方法一结合图I、图2、图5和图6对该实施方法进行说明。图6中选择被动补偿脉冲发电机由机壳I、定子2、电枢绕组3、补偿绕组4、实心转子6、励磁绕组5和转轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种选择被动补偿脉冲发电机的功率调制方法，其特征在于：在转子（6）上安装多组自闭合补偿绕组（4），每组自闭合补偿绕组（4）之间按照定角度错开，通过调整组间的相位差调节发电机的输出脉冲功率；或者调整励磁绕组（5）和自闭合补偿绕组（4）间的相位差，实现脉冲功率的调节；或者利用一组自闭合补偿绕组（4）的不均匀分布，改变不均匀度实现不同的调节效果；或者安装多相电枢绕组（3），调节电枢绕组（3）相位调制脉冲功率；或者通过调整绕组同时放电的起始时间调节输出脉冲功率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李江涛，晏小卉，吕丽，于映坤，娄建勇，王蓓，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：