[发明专利]一种环绕式副绕组及容错供能的发电机定子结构

说明书

本发明公开了一种环绕式副绕组及容错供能的发电机定子结构，包括机壳、定子铁心和环绕式绕组，机壳包括内层的导磁机壳；导磁机壳通过分布的导磁连接柱和定子铁心相连接固定；各个环绕式绕组和机壳之间分别装有储能振荡装置；储能振荡装置为由副线圈绕组和电容连接组成的储能振荡电路；储能振荡电路中的副线圈绕组环绕在导磁机壳上，且位置和发电机的环绕式绕组一一对应；发电机输出供电端连接负载，为负载供电；振荡储能电路并联在发电机输出供电端和负载之间；发电机各相输出供电端分别设有可控开关。本发明通过调整振荡储能电路的充电和放电，实现储能和供能，提高发电机供电可靠性，实现对负载的不间断供电。

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，具体涉及一种环绕式副绕组及容错供能的发电机定子结构。

背景技术

环绕式绕组主要应用于高速电机领域，高速永磁发电机具有体积小、噪音低、动态响应快、功率密度大、传动系统效率高等优点，已成为微型燃气轮机分布式供能系统的关键发电设备，常用于航空航天、军工等一些重要领域，也可作为独立电源或小型电站，弥补集中式供电的不足，由于其发挥的重要作用以及在应急、备用方面的特殊性，不允许出现停机故障，所以对系统的可靠性与容错运行能力要求更高。此外，由于高转速运行特点，电机一旦发生故障，极易造成严重的事故，引起巨大的经济损失，高速电机容错运行的相关研究也就成为了提升高速电机系统可靠性与安全性的重要手段。

传统对称三相绕组结构的电机，不能在绕组故障后缺相运行，可靠性受到了限制。提高电机相数，如采用五相、七相或双三相结构，可以增加电机控制的冗余度，在电机发生故障如一相断路后，仍然有足够的相数自由度保证电机的运行，为故障处理争取时间，这种方法虽然可以保证故障后电机继续运行，但多相绕组电机会增加电机的控制难度，使系统复杂化，而且多相电机难以保证发电机高速运行。常用的故障保护方法还有检测信号和保护边界数据对比，但必须执行停机保护操作，会对电力系统造成停电事故，造成不利影响。

上述技术方案公开了一些容错方案，但仍无法解决高速永磁发电机对动态响应快，可靠性高，不停机运行等要求。随着高速永磁发电机的装机数量不断增加，降低故障发生，减少供电故障问题，对其进行快速有效的容错运行成为迫切要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环绕式副绕组及容错供能的发电机定子结构，利用发电机为储能振荡电路充电储能，储能振荡电路进行存储放电，实现电机自容错运行。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种环绕式副绕组及容错供能的发电机定子结构，包括机壳、定子铁心和环绕式绕组，所述机壳为分层机壳，包括内层机壳，内层机壳为导磁机壳；导磁机壳通过分布的导磁连接柱和定子铁心相连接固定；每个环绕式绕组的两侧均有导磁连接柱，定子铁心、导磁连接柱与导磁机壳构成磁路；

各个环绕式绕组和机壳之间分别装有储能振荡装置；储能振荡装置为由副线圈绕组和电容连接组成的储能振荡电路；储能振荡电路中的副线圈绕组环绕在导磁机壳上，且位置和发电机的环绕式绕组一一对应；电容放置在对应的副线圈绕组旁边；

发电机输出供电端连接负载，为负载供电；振荡储能电路并联在发电机输出供电端和负载之间；发电机各相输出供电端分别设有可控开关；

当发电机正常运行时，发电机各相输出供电端的可控开关均导通，发电机为负载供电，振荡储能电路为充电状态，振荡储能电路存储同频同相位的电能；

当发电机某一相或多相绕组发生供电故障时，发电机正常相输出供电端的可控开关导通，对应的振荡储能电路为充电状态，发电机故障相输出供电端的可控开关断开，对应的储能振荡电路为电源输出状态，负载同时被发电机和储能振荡电路同时供能；