[发明专利]三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

本发明提供了一种三相异步发电机新型并联式逆变器电路及其控制方法，电路中逆变器由功率器件组成，通过SPWM调制方法为三相异步发电机提供三相励磁电压；输出口与励磁口并联，通过输出口的滤波电路，输出所需的稳定的三相交流电源。通过自动调节三相发电机转速，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。采用本发明提供的新型并联式逆变器电路及其控制方法的三相异步发电机，在负载变化时，输出的电源频率、电压和相位稳定，能适应于对电源质量要求高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，涉及能控制三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

三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。原来的三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。

当给三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，在三相不平衡较大的情况下，甚至三相间的相位关系也会有所变化。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（即调整三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，三相不平衡时相位也变化。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三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三相异步发电机控制电路，以及相应的能够稳定电压、频率的控制方法，由功率元件组成三相异步发电机的励磁电路和中心电位电路；在输出口采用滤波电路，逆变器输出口与发电机励磁口采取并联方式，同时通过调节发电机转速控制发电量，控制直流母线电压，保证逆变器正常工作。

三相异步发电机新型并联式逆变器电路，包括：三相逆变电路、中点电位电路、滤波电路、电能泄放电路，所述三相逆变电路包括第一至第六功率器件，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、第二滤波电感、第三滤波电感、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容；所述电能泄放电路包括第九功率元件和电阻；所述三相逆变电路以及中点电位电路用于将三相交流波形调制到载波上，形成SPWM调制波，用调制波对三相异步发电机进行励磁；滤波电路与三相异步电机G3~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可能的过多电能泄放；第一电解电容连接在三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。

三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，功率元器件将三相交流波形调制到载波上，形成SPWM调制波；

步骤2，用调制波对三相异步发电机进行励磁；

步骤3，调整发动机转速到使三相异步发电机处于发电状态；

步骤4，经滤波电路处理后，输出所需三相交流电源；

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；

步骤6，当第一电解电容上直流母线电压高于所需恒定直流电压时，逆变器给出信号，减小发动机油门，减少发电机输出电能，降低第一电解电容上直流母线电压；