[发明专利]具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机，属于交流无刷同步发电机的技术领域。

背景技术

交流同步无刷发电机通过转子产生的旋转磁场，定子绕组输出交流电压，通过自动电压调节器（AVR）控制转子励磁绕组上的直流电流去控制定子绕组的输出。

交流同步无刷发电机都有一个额定最大输出功率，这是发电机在稳态条件下可以供应的最大负载。在一些场合，比如港口，船用，军用及通讯，非线性负载等等使用，要求发电机需具有短路强励和过载能力，通常的做法是通过辅助绕组或变压器相复励的结构实现，辅助绕组必须在制造中先期嵌入机器定子矽钢片槽中，变压器相复励相对与不同的机器需有不同的磁芯尺寸和绕组，两者都有成本高，制造工艺繁杂，体积重量笨重并需要发电机降低额定值和不能在机器制造后或使用中加装升级的限制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机，系统可以配置自动电压调节器（AVR）实现一般性场合使用，也可以方便的加装励磁增强系统实现高要求场合使用，具即插即用可升级性，其结构紧凑，相比现在的发电机同样功率段发电机可以实现轻量小型标准化，能与国际上通用的发动机接口直接匹配，方便使用，提高了生产效率，具很高的性价比，降低了使用及维护运行成本，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述具有模组化励磁增强系统的交流无刷同步发电机，包括：

交流无刷同步发电机本体，包括主机及与所述主机匹配连接的主机励磁组件，所述主机励磁组件包括励磁机定子；

自动电压调节器，与所述交流无刷同步发电机本体的本体输出端及励磁机定子相连，根据本体输出端输出的电压/电流检测交流无刷同步发电机本体内主机的负载状态，并控制作用于励磁机定子上的励磁电流，以控制主机励磁组件输出相应的励磁功率，使得主机稳态运行输出所需的电压和功率；

励磁增强系统，与交流无刷同步发电机本体匹配连接，并通过PMG控制模块与自动电压调节器相连，自动电压调节器将交流无刷同步发电机本体内主机的过载、重负载的工作状态信号传输到PMG控制模块，以通过PMG控制模块将稀土永磁发电机（PMG）定子输出的电源按所需要的励磁增强电流作用于励磁机定子上，控制主机励磁组件输出相应的励磁功率，以使得主机在过载或重负载时稳定地输出所需电压和功率。

所述主机包括主定子及与所述主定子匹配的主转子，所述主转子安装于发电机轴上，本体输出端与主定子连接；主机励磁组件还包括安装于发电机轴上的励磁机转子及旋转整流保护装置，励磁机转子与励磁机定子对应配合。

所述励磁增强系统包括稀土永磁发电机（PMG），所述稀土永磁发电机的PMG转子与发电机轴配合连接，稀土永磁发电机的PMG定子与PMG控制模块相连。

所述旋转整流保护装置包括旋转二极管及浪涌电压吸收器。

所述自动电压调节器包括

输入电源电路，与本体输出端连接，并将本体输出端输出的电压进行整流、滤波及稳压后分别连接到电压检测电路、低通滤波器、AVR电源及AVR输出电路；

电压检测电路，对输入电源电路输出电压进行电压采样，并将所述采样电压输入电压设定电路内；

低通滤波器，将输入电源电路输出的电压低通滤波后输入到同步电路；

AVR电源，通过输入电源电路转换后提供所需的工作电源；

同步电路，与锯齿波发生器及频率检测电路相连，以对频率检测电路及锯齿波发生器输出同步信号；

频率检测电路，同步电路提供同步信号，检测本体输出端输出电压频率，根据电路设定的频率/电压曲线参数输出电平信号到放大器内；

电压设定电路，将采样电压与设定电压比较后输入求和运算放大器内；

求和运算放大器，与下垂设定电路、手动电位器的输出端相连，求和运算放大器的输出端通过精密整流电路与放大器相连，下垂设定电路将输入的下垂电流整形限幅后输入求和运算放大器内，精密整流电路对求和运算放大器叠加求和形成的波形信号整流后输出放大器内；

放大器，接收频率检测电路、精密基准电路、过励磁检测电路及精密整流电路输出的信号，并通过稳压电路负反馈，以控制与放大器输出端相连锯齿波发生器产生相应脉宽的锯齿波；