[发明专利]单相异步发电机新型并联式逆变器电路及其控制方法

说明书

本发明提供了一种单相异步发电机新型并联式逆变器电路及其控制方法，逆变电路由功率器件、电容和电感等元器件组成，通过SPWM调制方法，产生两路相位相差90°(频率相同的)正弦交流波形，分别为单相异步发电机的励磁绕组和主绕组提供励磁电压；电能输出口与励磁口并联，通过输出口滤波电路，输出所需的稳定单相交流电源。逆变器控制部分通过自动调节单相发电机转速，调节发电机输出的电能，控制逆变器直流母线上电压的恒定，以平衡发电机与负载的匹配，保证逆变器正常运行。采用本发明提供电路及控制方法的单相异步发电机，在负载变化时，输出的电源频率、电压和相位稳定，能适合于对电源质量高要求和对发电机组可靠性要求高的应用场合。

技术领域

本发明属于发电机逆变器电路技术领域，涉及能控制单相异步发电机的新型并联式逆变器电路及具体的控制实现方法，能使发电机输出电压和频率更为稳定。

背景技术

单相异步发电机因其结构简单、成本低廉、可靠性高的优点在发电机组行业中被广泛地采用。原来的单相异步发电机为了实现发电时的自励磁，需要在电机输出端接上一定数量的电容，其电路结构如图1所示，其中G—发电机；C—外接电容。

当给单相异步发电机加上负载的时候，发电机的输出的电压和频率均有所改变。为了保证电压的稳定，传统的做法是，当电压变化时，通过增加或减少外界电容的容量，或调整动力发动机的转速（即调整单相异步发电机的转速）来调整电压，但带来的不利后果是频率也随之变化。因为调节时，输出电压、频率具有一定的耦关系。而且，随着负载在较大范围内变化，这种调节方式的调节能力也是有限的。在一些对电压、频率要求比较高的移动式供电场所，需要有新型的控制电路和控制方法来保证单相异步发电机输出的电压、频率保持恒定。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种新型并联式的单相异步发电机的逆变器控制电路，以及相应的能够稳定电压、频率的控制方法。逆变器控制电路采用功率元件组成的三条桥路，产生两路相位差90°正弦脉宽调制波，为单相异步发电机定子绕组提供励磁。逆变器电路的励磁输出口与发电机主绕组励磁口并联，输出口采用滤波电路，滤除高频载波；同时通过调节发电机转速控制发电量，保持直流母线电压一定，保证逆变器正常工作。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

单相异步发电机新型并联式逆变器电路，包括：单相逆变电路、中点电位电路、滤波电路、电能泄放电路，所述单相逆变电路包括第一至第四功率器件，所述中点电位电路包括第七功率器件、第八功率器件、第二电解电容、第三电解电容、第四滤波电感，所述滤波电路包括第一滤波电感和第一滤波电容；所述电能泄放电路包括第九功率元件和电阻；所述单相逆变电路以及中点电位电路用于将两路相位相差90°且频率相同的正弦波调制到载频波上，分别为单相异步发电机的励磁绕组和主绕组提供励磁电源；滤波电路与单相异步电机G2~相并联，用于滤波后输出所需的电源，电能泄放电路连接到第一电解电容，用于在负载突卸时，发动机转速调整过程中泄放电能；第一电解电容连接在单相逆变电路和中点电位电路之间，用于储存或补充电能。

进一步的，功率器件采用IGBT或碳化硅。

进一步的，所述滤波电路滤除高频载波及其高次谐波。

进一步的，发电机的输出口与励磁口并联。

单相异步发电机新型并联式逆变器电路的控制方法，包括如下步骤：

步骤1，功率元器件将两路相位相差90°且频率相同的正弦交流波形调制到载波上，形成SPWM调制波；

步骤2，用调制波对单相相异步发电机的励磁绕组和主绕组进行励磁；

步骤3，调整发动机转速到使单相异步发电机处于发电状态；

步骤4，经滤波电路处理后，输出所需单相交流电源；

步骤5，检测第一电解电容上直流母线电压，与所需恒定直流电压进行比较；