[发明专利]一种稀土永磁发电机电压调节器

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机电压调节器，尤其涉及一种稀土永磁发电机电压调节器。

背景技术

稀土永磁发电机是今年来发展迅猛的一种新型电机，相比传统电励磁电机具有节能高效、结构简单、性能出众等优势，广泛应用于风力发电、余热发电、移动式电源、备用电源、车用发电机等场合。但是稀土永磁发电机由于其磁场难以调解，其带载运行时，输出电压会出现较大的压降，导致电压不稳，限制了其应用。目前，针对该问题，学界提出了很多的解决办法，但性价比和效果差强人意。例如改变电机本体的方法来进行调压，增加了结构的复杂性和不稳定性，同时对设计和制造提出很高要求，或者通过电力电子器件进行逆变调压，但是这一方式谐波危害较大

目前永磁发电机的调压问题并没有得到很好的解决，一般而言有两种方式，一种改变本体结构，一种机外附加调压装置，调压方法如下：

1.混合励磁调压

混合励磁指电机的励磁源由两种不同的方式共同提供：永磁体提供气隙磁场的主要部分；电机中附加一套励磁绕组并通入电流形成辅助磁场，用来进行磁场调节，这两种励磁源共同形成气隙磁场，实现电磁能量转换。

混合励磁电机由于附加了励磁绕组，通过精确的控制可以实现对输出电压的平滑控制，这样就很好的解决了永磁同步电机在应用上的最大瓶颈。目前该方向的研究很多，发展也很迅速，然而这种电机引入了励磁绕组，电机结构复杂，同时存在两种相互耦合的磁路，电磁参数的相互关系也变得复杂，传统电机的分析和设计方法无法直接应用，需要对电机进行重新建模和分析；在控制上，该电机也比传统电机或者永磁电机控制系统复杂的多，需采用高精度高速度的数据采集、处理及控制模块来处理。因此，这种电机研发的投入耗费巨大，可靠性和高效性也比永磁电机有所降低。

2.双定子和双转子调压

双定子或者双转子调压，其基本原理都是让两个电枢绕组产生不同矢量角度的电压，通过控制着两个电压的矢量角，实现它们合成电压即输出电压的改变。

双转子调压的结构是两个同轴的永磁发电机组合而成，其转子通过相应的机械设备连接并控制相对位置，电机的转子串联在一起。通过控制机械设备来控制转子相对位置，使各自的定子绕组输出电压矢量之和为常数。双转子调压结构是电机包含两个定子，定子之间是转子。改变内外定子的相对位置，达到同样的效果。

很显然，这种调压方法难度非常大，且结构复杂，目前很少采用。

3.电力电子技术调压

电力电子技术是近年来永磁同步发电机电压调节领域非常活跃的研究方向之一。电力电子技术作为弱电与强电联系的纽带，能为电功率流动的控制及电能形态改变提供有力帮助。并网型永磁直驱风力发电必须通过换流站才能并入电网，换流站就是大型的电力电子设备，车用永磁发电机通常也是利用可控硅整流电路实现电能的稳压输出。

电力电子调压技术存在一些不足，电力电子器件会产生谐波，这对电网或者电机等负载会产生负面的影响，同时价格成本较高，使用寿命较短。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是一种稀土永磁发电机电压调节器，在永磁发电机的输出端并联混合电抗调节器来对电机的压差进行补偿，从而减小了电机输出端的压降，并且不会给用电器带来谐波干扰。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种稀土永磁发电机电压调节器：包括数据采集系统、控制系统和混合电抗设备；所述混合电抗设备包括多组并联在电机输出端的电容电感；

所述数据采集系统检测系统当前的电压、电流、功率因数，并发送回控制系统；所述控制系统根据接收的数据发出控制信号，控制所述多组电容电感的投切，来改变变压器型电抗器一次侧的等效电阻，从而根据不同的负载情况吸收感性无功功率或容性无功功率，使得输出电压压降都落在有功功率部分。

在一较佳实施例中：所述控制系统包括单片机和晶闸管控制电路；所述单片机发出脉冲信号控制所述晶闸管控制电路中的双向晶闸管导通，来控制所述多组电容电感的投切。

在一较佳实施例中：所述数据采集系统包括：整流电路、滤波电路、A/D转换器、霍尔传感器、电压电流互感器和计量芯片。

在一较佳实施例中：所述混合设备中的电容容值按照二进制编码设置。

在一较佳实施例中：所述混合设备中的电容分为容值二进制编码电容和等值电容。

在一较佳实施例中：所述容置二进制编码电容为小容值电容，所述等值电容为大容值电容。

在一较佳实施例中：所述的混合电抗设备还包括过电流检测电路、触发电路和保护电路。