專利名稱：交流發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種交流發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓裝置。
背景技術(shù)：
在遠(yuǎn)離大電網(wǎng)而又需要較持續(xù)穩(wěn)定供電電源的地方，如移動(dòng)及固定通訊基站、艦船等地方，需要用發(fā)電機(jī)供電。三相永磁同步發(fā)電機(jī)，由于其采用永磁體勵(lì)磁，無(wú)需外加勵(lì)磁裝置，減少了勵(lì)磁損耗，效率較高，同時(shí)它無(wú)需換向裝置，因此體積相對(duì)電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)小，所以一般認(rèn)為永磁同步電機(jī)的有較高的輸出效率和較高的功率密度，因而得到了十分廣泛的應(yīng)用。三相永磁同步發(fā)電機(jī)采用永磁體進(jìn)行勵(lì)磁，其空載感應(yīng)電勢(shì)Eci為Eci = IAAfNkwlOtl (I)其中-Oci為每極下永磁體勵(lì)磁磁通量，kwl為包含分布與短距的基波繞組因數(shù)，N為每相繞組的總串聯(lián)匝數(shù)，f為感應(yīng)電勢(shì)頻率。對(duì)于一臺(tái)已制成的永磁發(fā)電機(jī),其fIV N、kwl和極對(duì)數(shù)p均為定值,而f = pn/60 (2)S卩，發(fā)電機(jī)所發(fā)電能的頻率f與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n成正比。綜合式⑴與⑵可知，發(fā)電機(jī)的空載感應(yīng)電勢(shì)Eci與轉(zhuǎn)速n成正比。當(dāng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n上下波動(dòng)時(shí),發(fā)電機(jī)的Eci也會(huì)隨之以相同規(guī)律波動(dòng)，如永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)；當(dāng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n，可以得到較為穩(wěn)定的控制時(shí)(如柴油發(fā)電機(jī))，其感應(yīng)電勢(shì)Etl幅值也將保持穩(wěn)定。由圖I可得三相永磁同步發(fā)電機(jī)的一相電勢(shì)方程(磁路線性):E0=U^iRa+JiXt(3)Ui = IRll(4)其中，U1為發(fā)電機(jī)機(jī)端輸出電壓，Ra為定子一相繞組的電阻，Xt為隱極永磁同步發(fā)電機(jī)的等效同步電抗，Rll為在U1端體現(xiàn)的負(fù)載等效電阻，j表示復(fù)數(shù)單位，公式中變量上面有一點(diǎn)，表示是相量(即有大小，也有方向)，沒(méi)有點(diǎn)，表示是有效幅值(僅有大小)。當(dāng)負(fù)載&變化時(shí)，將引起發(fā)電機(jī)輸出電流I的變化，由圖I及式⑶可知，發(fā)電機(jī)電樞回路的等效同步電抗壓降/木將變化，由此將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)在穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速n下，出現(xiàn)雖然空載感應(yīng)電勢(shì)Etl穩(wěn)定，但當(dāng)負(fù)載電流/變化時(shí)，會(huì)引起發(fā)電機(jī)機(jī)端輸出電壓U1的波動(dòng)。當(dāng)負(fù)載RL寬幅變化時(shí)，將造成U1的大幅波動(dòng)，如圖2所示，這當(dāng)然是用戶端不希望看到的。由于沒(méi)有電網(wǎng)的依托，獨(dú)立運(yùn)行的三相永磁同步發(fā)電機(jī)，為了穩(wěn)定其輸出電壓值，如圖3所示，通常采取的措施是在發(fā)電機(jī)輸出端串聯(lián)接入全功率逆變器。發(fā)電機(jī)機(jī)端輸出電壓U1的波動(dòng)體現(xiàn)在逆變器的輸入端，通過(guò)逆變器的逆變調(diào)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載供電時(shí)的電壓和頻率的穩(wěn)定輸出。表示交流負(fù)載等效阻抗。但如此，仍然無(wú)法改變當(dāng)負(fù)載波動(dòng)時(shí)，尤其是負(fù)荷較大時(shí)，由于等效同步電抗壓降/X,增大，而使得逆變器輸入端電壓降低的情況出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)鼓孀兤鳠o(wú)法工作。由以上分析可知，問(wèn)題的關(guān)鍵在于發(fā)電機(jī)同步電抗壓降/毛的存在。
實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何在負(fù)荷變化時(shí)，減少發(fā)電機(jī)輸出電壓幅值的波動(dòng)。(二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種交流發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓裝置，包括發(fā)電機(jī)本體、電容器和整流器，所述電容器串連連接在發(fā)電機(jī)各相電樞回路與整流器之間。其中，所述發(fā)電機(jī)各相電樞回路中均串聯(lián)有電容器。其中，每一相電樞回路中串聯(lián)的電容器的電容值與其它相電樞回路中串聯(lián)的電容 器的電容值相等。其中，所述發(fā)電機(jī)本體為三相永磁同步發(fā)電機(jī)，所述整流器為三相不控整流器。(三)有益效果本實(shí)用新型通過(guò)在發(fā)電機(jī)本體的各個(gè)電樞回路中串聯(lián)電容器，利用電容器與發(fā)電機(jī)的等效同步電抗發(fā)生串聯(lián)諧振，大大減小了發(fā)電機(jī)在負(fù)荷運(yùn)行時(shí)輸出電壓幅值的波動(dòng)，提高了發(fā)電機(jī)輸出電壓幅值的穩(wěn)定性。

圖I是現(xiàn)有的三相永磁同步發(fā)電機(jī)帶整流器工作等效相電路圖；圖2是現(xiàn)有的常規(guī)永磁同步發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖；圖3是現(xiàn)有的三相永磁同步發(fā)電機(jī)帶逆變器工作等效相電路圖；圖4實(shí)用新型實(shí)施例的一種三相永磁同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓裝置電路圖；圖5是圖4中的基于串聯(lián)諧振的三相永磁同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓原理圖；圖6是圖4中含諧振電容的三相永磁同步發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。本實(shí)施例的交流發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓裝置如圖4所示，包括交流發(fā)電機(jī)，本實(shí)施例中為三相永磁同步發(fā)電機(jī)本體I (PMSG)、電容器組2以及整流器，本實(shí)施例中為三相不控整流器3。電容器組2串連連接在三相永磁同步發(fā)電機(jī)本體I的各相電樞回路與三相不控整流器3之間。本實(shí)施例中，電容器組2包括三個(gè)電容器，每個(gè)電容器分別串聯(lián)在三相永磁同步發(fā)電機(jī)本體I的每一相電樞回路中。優(yōu)選地，三個(gè)電容器的大小相等。在實(shí)際的電路結(jié)構(gòu)中，電容器被封裝在發(fā)電機(jī)機(jī)殼上的接線盒內(nèi)或其它部位。如圖5所示，為基于串聯(lián)諧振的三相永磁同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓原理圖，示出了三相永磁同步發(fā)電機(jī)本體I其中一相電樞回路等效電路。本實(shí)施例通過(guò)在三相永磁同步發(fā)電機(jī)各相電樞回路中，串聯(lián)接入適當(dāng)?shù)碾娙萜?，以串?lián)諧振的方式，補(bǔ)償本相繞組的等效同步電抗壓降僅,，從而達(dá)到在無(wú)需附加其它穩(wěn)壓控制設(shè)備(比如逆變器)的情況下，使發(fā)電機(jī)在獨(dú)立帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，達(dá)到減少電壓波動(dòng)幅度的目的，同時(shí)，也緩解了在發(fā)電機(jī)輸出端，所聯(lián)接的電力電子設(shè)備(如整流器，逆變器)的輸入電壓U1波動(dòng)情況，改善了發(fā)電機(jī)輸出端所接設(shè)備的工作環(huán)境。本實(shí)施例所依據(jù)的原理為電路原理中串聯(lián)諧振現(xiàn)象，通過(guò)在三相同步發(fā)電機(jī)電樞回路串聯(lián)接入適當(dāng)?shù)娜齻€(gè)相同電容器C，使其與發(fā)電機(jī)的等效同步電抗Xt發(fā)生串聯(lián)諧振，即Xt = Co Lt = I/ Co C = Xc (5)其中，X。為接入一相電容器所體現(xiàn)的容抗值。也即電容器的電容大小
權(quán)利要求1.一種交流發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓裝置，其特征在于，包括發(fā)電機(jī)本體、電容器和整流器，所述電容器串連連接在發(fā)電機(jī)各相電樞回路與整流器之間。
2.如權(quán)利要求I所述的交流發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)各相電樞回路中均串聯(lián)有電容器。
3.如權(quán)利要求2所述的交流發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓裝置，其特征在于，每一相電樞回路中串聯(lián)的電容器的電容值與其它相電樞回路中串聯(lián)的電容器的電容值相等。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的交流發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)本體為三相永磁同步發(fā)電機(jī)，所述整流器為三相不控整流器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種交流發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓裝置，涉及發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括發(fā)電機(jī)本體、電容器和整流器，所述電容器串連連接在發(fā)電機(jī)各相電樞回路與整流器之間。本實(shí)用新型通過(guò)在發(fā)電機(jī)本體的各個(gè)電樞回路中串聯(lián)電容器，利用電容器與發(fā)電機(jī)的等效同步電抗發(fā)生串聯(lián)諧振，大大減小了發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)輸出電壓的波動(dòng)，提高了發(fā)電機(jī)輸出電壓幅值的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H02P9/48GK202550959SQ201220161319
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者李爭(zhēng)輝, 柴建云, 翟慶志 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)