無刷勵磁發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無刷勵磁發(fā)電機，該無刷勵磁發(fā)電機包括：交流勵磁機和發(fā)電機，交流勵磁機用于根據(jù)發(fā)電機的輸出電源生成勵磁電源并提供給發(fā)電機的發(fā)電機勵磁繞組；交流勵磁機包括：勵磁機勵磁繞組和用于感應(yīng)生成勵磁電源的勵磁機電樞繞組；該無刷勵磁發(fā)電機還包括：第一勵磁調(diào)節(jié)器和第二勵磁調(diào)節(jié)器，第一勵磁調(diào)節(jié)器和第二勵磁調(diào)節(jié)器經(jīng)輸出回路供電給勵磁機勵磁繞組；第一勵磁調(diào)節(jié)器和第二勵磁調(diào)節(jié)器共用發(fā)電機的輸出電源。本實用新型通過設(shè)置兩個勵磁調(diào)節(jié)器，兩個勵磁調(diào)節(jié)器共用發(fā)電機生成的電源，實現(xiàn)了發(fā)電機的勵磁繞組供電的冗余控制，提高了發(fā)電機正常運行的可靠性。
【專利說明】無刷勵磁發(fā)電機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)電機領(lǐng)域，特別地，涉及一種無刷勵磁發(fā)電機。

【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C發(fā)電機組是以燃?xì)廨啓C作為原動機，將燃料中的熱能轉(zhuǎn)換成機械能，再通過其拖動的同步發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電能。
[0003]無刷勵磁交流發(fā)電機的工作原理是通過附加繞組，勵磁調(diào)節(jié)器對交流勵磁機在發(fā)電機定子上的勵磁繞組通以直流電，對交流勵磁機提供勵磁，其轉(zhuǎn)子電樞繞組將發(fā)出交流電，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)整流器的三相橋式全控整流電路整流后向主發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組供電，從而使主發(fā)電機在定子的電樞繞組感應(yīng)出所需的交流電來。
[0004]供給同步發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設(shè)備統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)，該勵磁系統(tǒng)由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個主要部分組成。其中，勵磁功率單元是指向同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組提供直流勵磁電流的勵磁電源部分，勵磁調(diào)節(jié)器根據(jù)發(fā)電機的輸出電流和電壓，輸出直流電給交流勵磁機的勵磁繞組?，F(xiàn)有的勵磁系統(tǒng)均只有一個勵磁調(diào)節(jié)器，交流勵磁機由該勵磁調(diào)節(jié)器提供輸入電源，一旦該勵磁調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障，由于沒有備用回路，則影響整個發(fā)電機組的正常運行。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型目的在于提供一種無刷勵磁發(fā)電機，以解決現(xiàn)有的無刷勵磁發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)不可靠的技術(shù)問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種無刷勵磁發(fā)電機，該無刷勵磁發(fā)電機包括:交流勵磁機和發(fā)電機，交流勵磁機用于根據(jù)發(fā)電機的輸出電源生成勵磁電源并提供給發(fā)電機的發(fā)電機勵磁繞組；
[0008]交流勵磁機包括:勵磁機勵磁繞組和用于感應(yīng)生成勵磁電源的勵磁機電樞繞組；
[0009]該無刷勵磁發(fā)電機還包括:第一勵磁調(diào)節(jié)器、第二勵磁調(diào)節(jié)器，第一勵磁調(diào)節(jié)器和第二勵磁調(diào)節(jié)器經(jīng)輸出回路供電給勵磁機勵磁繞組；第一勵磁調(diào)節(jié)器和第二勵磁調(diào)節(jié)器共用發(fā)電機的輸出電源。
[0010]進(jìn)一步地，發(fā)電機的定子上設(shè)有定子電樞繞組和定子附加繞組，定子附加繞組供電給第一勵磁調(diào)節(jié)器和第二勵磁調(diào)節(jié)器。
[0011]進(jìn)一步地，第一勵磁調(diào)節(jié)器和第二勵磁調(diào)節(jié)器之間經(jīng)控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN總線連接，第一勵磁調(diào)節(jié)器和第二勵磁調(diào)節(jié)器中的至少一個連接有用于檢測發(fā)電機的定子電樞繞組的輸出電流的電流互感器和用于檢測發(fā)電機的定子電樞繞組的輸出電壓的電壓互感器。
[0012]進(jìn)一步地，勵磁機勵磁繞組設(shè)于發(fā)電機的定子上，勵磁機電樞繞組設(shè)于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上并經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上的發(fā)電機勵磁繞組連接，勵磁機電樞繞組、旋轉(zhuǎn)整流器和發(fā)電機勵磁繞組同軸旋轉(zhuǎn)。
[0013]進(jìn)一步地，旋轉(zhuǎn)整流器為三相橋式整流電路。
[0014]進(jìn)一步地，第一勵磁調(diào)節(jié)器經(jīng)接觸器的常開觸點導(dǎo)通至勵磁機勵磁繞組，第二勵磁調(diào)節(jié)器經(jīng)接觸器的常閉觸點導(dǎo)通至勵磁機勵磁繞組。
[0015]進(jìn)一步地，接觸器設(shè)有冗余控制回路，冗余控制回路包括:并聯(lián)設(shè)置于控制電源兩端的第一支路和第二支路；
[0016]第一支路和第二支路經(jīng)一切換開關(guān)連接至控制電源的正極，
[0017]第一支路上串接有接觸器的線圈、第一繼電器的常閉觸點和第二繼電器的常閉觸點，第一支路上切換開關(guān)的兩個觸點間還并聯(lián)有第三繼電器的常開觸點；
[0018]第二支路上串接有第一繼電器的線圈、第三繼電器的常閉觸點，第二支路上切換開關(guān)的兩個觸點間還并聯(lián)有第二繼電器的常開觸點。
[0019]進(jìn)一步地，定子電樞繞組和定子附加繞組相互絕緣，間隔嵌放在發(fā)電機的定子的定子槽內(nèi)。
[0020]進(jìn)一步地，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子與燃?xì)廨啓C的輸出軸同軸連接。
[0021]本實用新型具有以下有益效果:
[0022]本實用新型無刷勵磁發(fā)電機，通過設(shè)置兩個勵磁調(diào)節(jié)器，兩個勵磁調(diào)節(jié)器共用發(fā)電機生成的電源，實現(xiàn)了發(fā)電機的勵磁繞組供電的冗余控制，提高了發(fā)電機正常運行的可靠性。
[0023]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0025]圖1是本實用新型優(yōu)選實施例無刷勵磁發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0026]圖2是本實用新型優(yōu)選實施例冗余控制回路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖標(biāo)記說明:
[0028]10、交流勵磁機；11、勵磁機勵磁繞組；13、勵磁機電樞繞組；20、發(fā)電機；
[0029]21、發(fā)電機勵磁繞組；23、定子電樞繞組；25、定子附加繞組；
[0030]31、第一勵磁調(diào)節(jié)器；32、第二勵磁調(diào)節(jié)器；33、CAN總線；
[0031 ]40、電流互感器；50、電壓互感器；
[0032]KM、接觸器；60、冗余控制回路；61、第一支路；62、第二支路；
[0033]SA、切換開關(guān)；KA1、第一繼電器；KA2、第二繼電器；KA3、第三繼電器；
[0034]D、二極管；70、旋轉(zhuǎn)整流器。

【具體實施方式】
[0035]以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0036]參照圖1，本實用新型的優(yōu)選實施例提供了一種無刷勵磁發(fā)電機，該無刷勵磁發(fā)電機包括:交流勵磁機10和發(fā)電機20，交流勵磁機10用于根據(jù)發(fā)電機20的輸出電源生成勵磁電源并提供給發(fā)電機20的發(fā)電機勵磁繞組21。本實施例中，交流勵磁機10包括:勵磁機勵磁繞組11和用于感應(yīng)生成勵磁電源的勵磁機電樞繞組13。本實施例無刷勵磁發(fā)電機還包括:第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32，第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32經(jīng)輸出回路共同連接至勵磁機勵磁繞組11以給勵磁機勵磁繞組11提供直流電；第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32共用發(fā)電機20的輸出電源。本實施例采用兩個勵磁調(diào)節(jié)器將發(fā)電機的輸出電源轉(zhuǎn)換為直流電后供電給交流勵磁機10的勵磁機勵磁繞組11，該勵磁機勵磁繞組11通電后生成勵磁磁場，勵磁機電樞繞組13輸出交流電。本實施例中，勵磁機電樞繞組13設(shè)于發(fā)電機20的轉(zhuǎn)子上并經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器70與發(fā)電機20的轉(zhuǎn)子上的發(fā)電機勵磁繞組21連接，勵磁機電樞繞組13、旋轉(zhuǎn)整流器70和發(fā)電機勵磁繞組21同軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)整流器70將勵磁機電樞繞組13輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電后供電給發(fā)電機20的發(fā)電機勵磁繞組21，以為發(fā)電機20提供直流勵磁電源，且勵磁機電樞繞組13與發(fā)電機勵磁繞組21同軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)無刷勵磁發(fā)電。本實施例中，旋轉(zhuǎn)整流器70為三相橋式整流電路，勵磁機電樞繞組13輸出的交流電經(jīng)三相橋式整流電路轉(zhuǎn)換為直流電后提供給發(fā)電機勵磁繞組21。
[0037]本實施例通過設(shè)置兩個勵磁調(diào)節(jié)器，兩個勵磁調(diào)節(jié)器共用發(fā)電機生成的電源，實現(xiàn)了發(fā)電機的勵磁繞組供電的冗余控制，提高了發(fā)電機正常運行的可靠性。
[0038]優(yōu)選地，本實施例中，發(fā)電機20的定子上設(shè)有定子電樞繞組23和定子附加繞組25，定子附加繞組25供電給第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32。優(yōu)選地，為了提高供電的可靠性，定子附加繞組25并聯(lián)連接至第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32，以滿足第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32的可靠穩(wěn)定供電。本實施例中，定子電樞繞組23和定子附加繞組25相互絕緣，間隔嵌放在發(fā)電機20的定子的定子槽內(nèi)，使得定子電樞繞組23和定子附加繞組25之間無干擾。
[0039]本實施例中，優(yōu)選地，勵磁機勵磁繞組11設(shè)于發(fā)電機20的定子上，第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32均設(shè)于無刷勵磁發(fā)電機的機座上，以方便第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32直接供電給勵磁機勵磁繞組11，及第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32直接接收發(fā)電機20的輸出電源，發(fā)電機20的輸出電源為定子電樞繞組23的輸出電源和/或定子附加繞組25的輸出電源。
[0040]優(yōu)選地，為了加強勵磁調(diào)節(jié)器的輸出電源的控制，優(yōu)選地，本實施例中，第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32之間經(jīng)CAN總線33連接，第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32中的至少一個連接有用于檢測發(fā)電機20的定子電樞繞組23的輸出電流的電流互感器40和用于檢測發(fā)電機20的定子電樞繞組23的輸出電壓的電壓互感器50。第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32通過電流互感器40檢測發(fā)電機20的輸出電流，通過電壓互感器50檢測發(fā)電機20的輸出電壓，且根據(jù)發(fā)電機20的輸出電壓和輸出電流計算勵磁調(diào)節(jié)器的輸出電流大小，以控制發(fā)電機20的勵磁電源大小。
[0041]優(yōu)選地，為了加強第一勵磁調(diào)節(jié)器31和第二勵磁調(diào)節(jié)器32對勵磁機勵磁繞組11的供電的可靠性，本實施例中，第一勵磁調(diào)節(jié)器31經(jīng)接觸器KM的常開觸點導(dǎo)通至勵磁機勵磁繞組11，第二勵磁調(diào)節(jié)器32經(jīng)接觸器KM的常閉觸點導(dǎo)通至勵磁機勵磁繞組11，以使得同一時間只有一路勵磁調(diào)節(jié)器供電給勵磁機勵磁繞組11。本實施例中，接觸器KM設(shè)有冗余控制回路60，參照圖2，冗余控制回路60包括:并聯(lián)設(shè)置于控制電源兩端的第一支路61和第二支路62。本實施例中，第一支路61和第二支路62經(jīng)一切換開關(guān)SA連接至控制電源的正極(本實施例中采用+24V電源)，第一支路61上串接有接觸器KM的線圈、第一繼電器KAl的常閉觸點和第二繼電器KA2的常閉觸點，且第一支路61上切換開關(guān)SA的兩個觸點(觸點a和觸點b)之間還并聯(lián)有第三繼電器KA3的常開觸點；第二支路62上串接有第一繼電器KAl的線圈、第三繼電器KA3的常閉觸點，第二支路62上切換開關(guān)SA的兩個觸點(觸點c和觸點d)之間還并聯(lián)有第二繼電器KA2的常開觸點，其中，第二繼電器KA2為用于檢測第一勵磁調(diào)節(jié)器31的故障狀態(tài)的固態(tài)繼電器，第三繼電器KA3為用于檢測第二勵磁調(diào)節(jié)器32的故障狀態(tài)的固態(tài)繼電器。本實施例中，切換開關(guān)SA為旋鈕開關(guān)。假設(shè)第一勵磁調(diào)節(jié)器31供電給勵磁機勵磁繞組11的供電通道為A通道，第二勵磁調(diào)節(jié)器供電給勵磁機勵磁繞組11的供電通道為B通道，本實施例的勵磁機勵磁繞組11的供電通道切換具有以下四種模式，具體如下:
[0042]模式一:手動投A通道
[0043]手動將切換開關(guān)SA的旋鈕打到左邊，以導(dǎo)通觸點a和觸點b，此時接觸器KM的線圈得電，接觸器KM的常開觸點閉合，A通道導(dǎo)通，第一勵磁調(diào)節(jié)器31供電給勵磁機勵磁繞組11。
[0044]模式二:手動投B通道
[0045]手動將切換開關(guān)SA的旋鈕打到右邊，以導(dǎo)通觸點c和觸點d，此時第一繼電器KAl的線圈得電，第一支路61上的第一繼電器KAl的常閉觸點斷開，接觸器KM的線圈失電，接觸器KM的常閉觸點閉合，B通道導(dǎo)通，第二勵磁調(diào)節(jié)器32供電給勵磁機勵磁繞組11。
[0046]模式三:A通道故障時自動投B通道
[0047]當(dāng)A通道的第一勵磁調(diào)節(jié)器31出現(xiàn)故障時，第二繼電器KA2檢測到第一勵磁調(diào)節(jié)器31的故障，第一支路61上的第二繼電器KA2的常閉觸點斷開，且第二支路62上的第二繼電器KA2的常開觸點導(dǎo)通，第一繼電器KAl的線圈得電，第一支路61上的第一繼電器KAl的常閉觸點斷開，接觸器KM的線圈失電，接觸器KM的常閉觸點閉合，自動投入B通道，第二勵磁調(diào)節(jié)器32供電給勵磁機勵磁繞組11。
[0048]模式四:B通道故障時自動投A通道
[0049]當(dāng)B通道的第二勵磁調(diào)節(jié)器32出現(xiàn)故障時，第三繼電器KA3檢測到第二勵磁調(diào)節(jié)器32的故障，第二支路62上的第三繼電器KA3的常閉觸點斷開，且第一支路61上的第三繼電器KA3的常開觸點導(dǎo)通，接觸器KM的線圈得電，接觸器KM的常開觸點閉合，自動投入A通道，第一勵磁調(diào)節(jié)器31供電給勵磁機勵磁繞組11。
[0050]本實施例，通過采用冗余控制回路60控制接觸器KM的動作，實現(xiàn)了 A、B通道的可靠準(zhǔn)確切換及通道上的勵磁調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障時的自動切換，以保證發(fā)電機20的正常運行。優(yōu)選地，接觸器KM的線圈的兩端并聯(lián)有用于起續(xù)流作用的二極管D。
[0051]優(yōu)選地，本實施例中，該無刷勵磁發(fā)電機用于燃?xì)廨啓C發(fā)電機組，發(fā)電機20的轉(zhuǎn)子與燃?xì)廨啓C的輸出軸同軸連接，以利用燃?xì)廨啓C作為原動機，拖動發(fā)電機20進(jìn)行發(fā)電。
[0052]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無刷勵磁發(fā)電機，其特征在于，所述無刷勵磁發(fā)電機包括:交流勵磁機(10)和發(fā)電機(20)，所述交流勵磁機(10)用于根據(jù)所述發(fā)電機(20)的輸出電源生成勵磁電源并提供給所述發(fā)電機(20)的發(fā)電機勵磁繞組(21)； 所述交流勵磁機(10)包括:勵磁機勵磁繞組(11)和用于感應(yīng)生成勵磁電源的勵磁機電樞繞組(13)； 所述無刷勵磁發(fā)電機還包括:第一勵磁調(diào)節(jié)器(31)、第二勵磁調(diào)節(jié)器(32)，所述第一勵磁調(diào)節(jié)器(31)和所述第二勵磁調(diào)節(jié)器(32)經(jīng)輸出回路供電給所述勵磁機勵磁繞組(11);所述第一勵磁調(diào)節(jié)器(31)和所述第二勵磁調(diào)節(jié)器(32)共用所述發(fā)電機(20)的輸出電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷勵磁發(fā)電機，其特征在于， 所述發(fā)電機(20)的定子上設(shè)有定子電樞繞組(25)和定子附加繞組(25)，所述定子附加繞組(25)供電給所述第一勵磁調(diào)節(jié)器(31)和所述第二勵磁調(diào)節(jié)器(32)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷勵磁發(fā)電機，其特征在于， 所述第一勵磁調(diào)節(jié)器(31)和所述第二勵磁調(diào)節(jié)器(32)之間經(jīng)控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN總線(33)連接，所述第一勵磁調(diào)節(jié)器(31)和所述第二勵磁調(diào)節(jié)器(32)中的至少一個連接有用于檢測所述發(fā)電機(20)的定子電樞繞組(23)的輸出電流的電流互感器(40)和用于檢測所述發(fā)電機(20)的定子電樞繞組(23)的輸出電壓的電壓互感器(50)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無刷勵磁發(fā)電機，其特征在于， 所述勵磁機勵磁繞組(11)設(shè)于所述發(fā)電機(20)的定子上，所述勵磁機電樞繞組(13)設(shè)于所述發(fā)電機(20)的轉(zhuǎn)子上并經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器(70)與所述發(fā)電機(20)的轉(zhuǎn)子上的發(fā)電機勵磁繞組(21)連接，所述勵磁機電樞繞組(13)、所述旋轉(zhuǎn)整流器(70)和所述發(fā)電機勵磁繞組(21)同軸旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無刷勵磁發(fā)電機，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)整流器(70)為三相橋式整流電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無刷勵磁發(fā)電機，其特征在于， 所述第一勵磁調(diào)節(jié)器(31)經(jīng)接觸器(KM)的常開觸點導(dǎo)通至所述勵磁機勵磁繞組(11)，所述第二勵磁調(diào)節(jié)器(32)經(jīng)所述接觸器(KM)的常閉觸點導(dǎo)通至所述勵磁機勵磁繞組(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無刷勵磁發(fā)電機，其特征在于， 所述接觸器(KM)設(shè)有冗余控制回路(60)，所述冗余控制回路￠0)包括:并聯(lián)設(shè)置于控制電源兩端的第一支路￠1)和第二支路(62)； 所述第一支路￠1)和所述第二支路￠2)經(jīng)一切換開關(guān)(SA)連接至所述控制電源的正極， 所述第一支路(61)上串接有所述接觸器(KM)的線圈、第一繼電器(KAl)的常閉觸點和第二繼電器(KA2)的常閉觸點，所述第一支路(61)上所述切換開關(guān)(SA)的兩個觸點間還并聯(lián)有第三繼電器(KA3)的常開觸點； 所述第二支路￠2)上串接有所述第一繼電器(KAl)的線圈、所述第三繼電器(KA3)的常閉觸點，所述第二支路(62)上所述切換開關(guān)(SA)的兩個觸點間還并聯(lián)有第二繼電器(KA2)的常開觸點。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7任一所述的無刷勵磁發(fā)電機，其特征在于， 所述定子電樞繞組(23)和所述定子附加繞組(25)相互絕緣，間隔嵌放在所述發(fā)電機(20)的定子的定子槽內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無刷勵磁發(fā)電機，其特征在于， 所述發(fā)電機(20)的轉(zhuǎn)子與燃?xì)廨啓C的輸出軸同軸連接。
【文檔編號】H02K19/38GK203984200SQ201420282233
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】鄒紅梅, 高傳寶, 謝冬俊 申請人:株洲南方燃?xì)廨啓C成套制造安裝有限公司