一種用于寬轉(zhuǎn)速范圍運行的三相永磁發(fā)電機(jī)繞組切換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于寬轉(zhuǎn)速范圍運行的三相永磁發(fā)電機(jī)繞組切換裝置，該繞組切換裝置（3）設(shè)有三相二極管電橋DB1及三相二極管電橋DB2，在三相二極管電橋DB1及三相二極管電橋DB2的直流輸出側(cè)分別連接二極管D7、D8及二極管D9、D10，二極管D7、D8及二極管D9、D10是用于防止倒流的二極管。二極管D7的陽極端與三相二極管電橋DB1的直流輸出端及雙極型晶體管SW1的集電極連接，二極管D8的陰極端與三相二極管電橋DB1的直流輸出的負(fù)端及雙極型晶體管SW1的發(fā)射極連接；二極管D9的陽極端與三相二極管電橋DB2的直流輸出端及雙極型晶體管SW2的集電極連接，二極管D10的陰極端與三相二極管電橋DB2的直流輸出的負(fù)端及雙極型晶體管SW2的發(fā)射極連接。
【專利說明】—種用于寬轉(zhuǎn)速范圍運行的三相永磁發(fā)電機(jī)繞組切換裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬發(fā)電機(jī)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種通過切換三相交流發(fā)電機(jī)的繞組來擴(kuò)大永磁電機(jī)速度運行范圍的三相交流發(fā)電機(jī)的繞組切換裝置，是以包含車用發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、航空發(fā)電機(jī)等變速恒頻發(fā)電模式的行業(yè)領(lǐng)域為對象。

【背景技術(shù)】
[0002]在由永磁電機(jī)加逆變器組合成的一體化發(fā)電系統(tǒng)中，作為用于在恒速獲得充分大的轉(zhuǎn)矩，同時可實現(xiàn)變速區(qū)域的運轉(zhuǎn)的方法，采用繞組切換方法?，F(xiàn)有的繞組切換方法中以使用全都具有機(jī)械接點的開關(guān)進(jìn)行切換為前提。采用帶接點的開關(guān)切換。因此，切入接點的機(jī)構(gòu)動作所需的時間是必要的。并且，考慮到接點壽命，在逆變器側(cè)一旦斷開電流之后，期望進(jìn)行所謂的無電流開閉。如果將這些動作時間綜合，則成為不能忽略不計(通常，數(shù)十毫秒)的無用時間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是鑒于上述問題而提出的一種用于寬轉(zhuǎn)速范圍運行的三相永磁發(fā)電機(jī)繞組切換裝置。實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采取的技術(shù)方案是:該繞組切換裝置設(shè)有三相二極管電橋DBl及三相二極管電橋DB2，在三相二極管電橋DBl及三相二極管電橋DB2的直流輸出側(cè)分別連接二極管D7、D8及二極管D9、D10, 二極管D7、D8及二極管D9、DlO是用于防止倒流的二極管。二極管D7的陽極端與三相二極管電橋DBl的直流輸出端及雙極型晶體管SWl的集電極連接，二極管D8的陰極端與三相二極管電橋DBl的直流輸出的負(fù)端及雙極型晶體管SWl的發(fā)射極連接。二極管D9的陽極端與三相二極管電橋DB2的直流輸出端及雙極型晶體管SW2的集電極連接，二極管DlO的陰極端與三相二極管電橋DB2的直流輸出的負(fù)端及雙極型晶體管SW2的發(fā)射極連接。雙極型晶體管SW1、SW2是為了開閉三相二極管電橋DB1、二極管電橋DB2的直流輸出側(cè)而跨越直流輸出側(cè)各自連接的。SW1、SW2是雙極型晶體管或IGBT那樣的自身消弧型半導(dǎo)體開關(guān)元件。
[0004]本發(fā)明具有可縮短繞組切換所需要的時間；通過在不使用具有機(jī)械可動部的開關(guān)的條件下，極力減少繞組切換用的半導(dǎo)體開關(guān)元件的使用，而實現(xiàn)小型和低成本化；因切換產(chǎn)生的能量被吸收到逆變器的平滑電容器，因而可供逆變器再利用；作為波及效果，與使用接點的切換方式相比，可在特別短的時間內(nèi)進(jìn)行繞組切換，因而可把對作為負(fù)荷的機(jī)械和裝置的切換影響限制到極小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明在三相永磁發(fā)電機(jī)上應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。
[0006]圖中，1、逆變器，2、發(fā)電機(jī)，3、繞組切換裝置。

【具體實施方式】
[0007]結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。參照圖1，該繞組切換裝置3設(shè)有三相二極管電橋DBl及三相二極管電橋DB2，在三相二極管電橋DBl及三相二極管電橋DB2的直流輸出側(cè)分別連接二極管D7、D8及二極管D9、D10, 二極管D7、D8及二極管D9、DlO是用于防止倒流的二極管。二極管D7的陽極端與三相二極管電橋DBl的直流輸出端及雙極型晶體管SWl的集電極連接，二極管D8的陰極端與三相二極管電橋DBl的直流輸出的負(fù)端及雙極型晶體管Sffl的發(fā)射極連接。二極管D9的陽極端與三相二極管電橋DB2的直流輸出端及雙極型晶體管SW2的集電極連接，二極管DlO的陰極端與三相二極管電橋DB2的直流輸出的負(fù)端及雙極型晶體管SW2的發(fā)射極連接。雙極型晶體管SW1、SW2是為了開閉三相二極管電橋DB1、二極管電橋DB2的直流輸出側(cè)而跨越直流輸出側(cè)各自連接的。SW1、SW2是雙極型晶體管或IGBT那樣的自身消弧型半導(dǎo)體開關(guān)元件。
[0008]本發(fā)明繞組切換裝置的應(yīng)用實例如下:
參照圖2，圖2是本發(fā)明在三相永磁發(fā)電機(jī)上應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I是逆變器，2是發(fā)電機(jī)，3是繞組切換裝置。逆變器I主要由二極管Dl?D6構(gòu)成，切換裝置3的直流輸入端子與逆變器I的端子TP、TN連接。發(fā)電機(jī)2的各相繞組由2個線圈形成，使這些線圈連接的中間端子TU2、TV2、TW2作為發(fā)電機(jī)的外部端子被取出。發(fā)電機(jī)2的各相繞組端子的一端TUl、TVUTWl各自與逆變器I的各相的輸入端子連接。繞組切換裝置3中的三相二極管電橋DB2的交流輸入端子分別與發(fā)電機(jī)2中的端子TU3、TV3、TW3連接。切換裝置3中的三相二極管電橋DBl的交流輸入端子分別與發(fā)電機(jī)2中的端子TU2、TV2、TW2連接。對繞組切換裝置3的構(gòu)成進(jìn)行說明:二極管D7、D8是與三相二極管電橋DBl的直流輸出側(cè)連接的二極管。二極管D9、DlO是與三相二極管電橋DB2的直流輸出側(cè)連接的二極管。倒流防止二極管D7、D9與逆變器的直流母線連接。即二極管D7、D9與逆變器I的直流側(cè)的輸入端子TP連接，二極管D8、D10連接到逆變器I的直流側(cè)的輸入端子TN。這樣流經(jīng)三相二極管電橋DB1、DB2的電流的能量被吸收到逆變器I的平滑電容器C，可供逆變器利用。二極管D9、DlO與二極管D7、D8 一樣，是用于防止倒流的二極管。二極管D7的陽極側(cè)的一端與三相二極管電橋DBl的直流輸出端和雙極型晶體管SWl的集電極連接。二極管D8的陰極側(cè)的一端與三相二極管電橋DBl的直流輸出的負(fù)端和雙極型晶體管SWl的發(fā)射極連接。二極管D9的陽極側(cè)的一端與三相二極管電橋DB2的直流輸出端和雙極型晶體管SW2的集電極連接。二極管DlO的陰極端與三相二極管電橋DB2的直流輸出的負(fù)端和雙極型晶體管SW2的發(fā)射極連接。
[0009]本發(fā)明的工作過程如下:
參照圖2，一旦僅接通雙極型晶體管SWl (SW2斷開)，發(fā)電機(jī)端子TU2、TV2、TW2就通過三相二極管電橋DBl形成短路，發(fā)電機(jī)2繞組的一部分TU1-TU2、TV1-TV2、TW1-TW2構(gòu)成的星形接線輸出電壓。發(fā)電機(jī)2的端子TU3、TV3、TW3，由于繞組間的電磁耦合而感應(yīng)電壓，然而該電壓經(jīng)三相二極管電橋DB2整流后被吸收到逆變器I的平滑電容器C內(nèi)。該構(gòu)成與使用全部發(fā)電機(jī)繞組的情況相比，由于阻抗低，因而即使在高速區(qū)域內(nèi)，也能輸出充足的電功率，適合高速運行。一旦僅接通雙極型晶體管SW2(SW1斷開)，發(fā)電機(jī)2的端子TU3、TV3、TW3就通過三相二極管電橋DB2發(fā)生短路，由全部繞組的TU1-TU3、TV1-TV3、TW1-TW3構(gòu)成的星形接線輸出電壓。發(fā)電機(jī)2的端子TU2、TV2、TW2，由于繞組間的電磁耦合而感應(yīng)電壓，然而該電壓經(jīng)三相二極管電橋DBl整流后被吸收到逆變器的平滑電容器C內(nèi)。該構(gòu)成與使用前者的電機(jī)繞組的一部分的情況相比，由于阻抗高，因而即使在低速區(qū)域內(nèi)，也能輸出充足的電功率，從而適合低速運轉(zhuǎn)。因此，與運轉(zhuǎn)速度對應(yīng)，通過選擇性接通雙極型晶體管SWl或SW2，可擴(kuò)大發(fā)電機(jī)的運行速度范圍。
[0010]另外，本發(fā)明使用的交流發(fā)電機(jī)，不管是感應(yīng)型、同步型，還是旋轉(zhuǎn)型、直動型的類型，無論哪種交流發(fā)電機(jī)都能應(yīng)用。
[0011]在具有:各相繞組由多個繞組構(gòu)成，把使上述多個繞組相互連結(jié)的連結(jié)端子和各相繞組的兩端子設(shè)置在發(fā)電機(jī)外部的交流發(fā)電機(jī)；適當(dāng)切換上述連結(jié)端子的繞組切換單元；以及向上述逆變器提供固定范圍的可變電壓的三相交流發(fā)電機(jī)的繞組切換裝置中，由于上述繞組切換單元由:使上述各相繞組的一端與上述逆變器連接，使另一端和上述連結(jié)端子按各相與各個三相整流單元的交流側(cè)輸入端子連接的多個三相整流單元；以及設(shè)置成開閉上述三相整流單元的直流輸出側(cè)的兩端的半導(dǎo)體開關(guān)構(gòu)成。并且，本發(fā)明的三相交流發(fā)電機(jī)的繞組切換裝置，還具有以下特征:在上述多個三相整流單元的各個直流輸出側(cè)的兩端通過二極管，使上述三相整流單元的直流輸出側(cè)與上述逆變器的上述直流母線連接，該二極管的設(shè)置方向為，在上述半導(dǎo)體開關(guān)斷開時，使從上述三相整流單元流出的電流流到上述逆變器的直流母線，在上述半導(dǎo)體開關(guān)接通時，使電流不能從上述逆變器的直流母線倒流到上述半導(dǎo)體開關(guān)。
[0012]由于是使用半導(dǎo)體的切換，因而在極短時間內(nèi)完成切換動作，可用少量半導(dǎo)體元件構(gòu)成。并且，即使選擇部分使用繞組的模式，也能避免在剩余端子感應(yīng)的電壓極度變大。
【權(quán)利要求】
1.一種用于寬轉(zhuǎn)速范圍運行的三相永磁發(fā)電機(jī)繞組切換裝置，其特征在于:該繞組切換裝置(3)設(shè)有三相二極管電橋DBl及三相二極管電橋DB2，在三相二極管電橋DBl及三相二極管電橋DB2的直流輸出側(cè)分別連接二極管D7、D8及二極管D9、D10，二極管D7、D8及二極管D9、DlO是用于防止倒流的二極管；二極管D7的陽極端與三相二極管電橋DBl的直流輸出端及雙極型晶體管SWl的集電極連接，二極管D8的陰極端與三相二極管電橋DBl的直流輸出的負(fù)端及雙極型晶體管SWl的發(fā)射極連接；二極管D9的陽極端與三相二極管電橋DB2的直流輸出端及雙極型晶體管SW2的集電極連接，二極管DlO的陰極端與三相二極管電橋DB2的直流輸出的負(fù)端及雙極型晶體管SW2的發(fā)射極連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于寬轉(zhuǎn)速范圍運行的三相永磁發(fā)電機(jī)繞組切換裝置，其特征在于:所述切換裝置(3)的直流輸入端子與逆變器(I)的端子TP、TN連接，繞組切換裝置(3)中的三相二極管電橋DBl的交流輸入端子分別與發(fā)電機(jī)(2)中各相的中間端子TU2、TV2、TW2連接，繞組切換裝置(3)中的三相二極管電橋DB2的交流輸入端子分別與發(fā)電機(jī)(2 )中的TU3、TV3、TW3端子連接。
【文檔編號】H02P9/30GK104518719SQ201310453926
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】張文昌, 劉海鵬, 張軍剛, 孟海軍, 于功山, 王懷杰 申請人:濟(jì)南吉美樂電源技術(shù)有限公司