[发明专利]一种双定子轴向磁通发电机的交直流混合发电供电系统

说明书

本发明涉及一种双定子轴向磁通发电机的交直流混合发电供电系统，所述系统包括发电机单元和整流单元，所述发电机单元为双定子轴向磁通永磁发电机，直流侧定子的直流绕组单元和整流单元连接构成了直流电源，用于产生直流电压；交流侧定子的交流绕组单元用于产生交流电压。本发明通过一台发电机能同时提供交流和直流两种电源；交流和直流电源在电气和机械上无耦合；直流电源的电压脉动系数低；发电机转子涡流损耗小；交流和直流电源具备冗余容错运行能力。

技术领域

本发明涉及发电和供电技术领域，特别是涉及交直流混合发电供电的轴向磁通永磁发电机。

背景技术

在飞机、舰船、空间站及飞船、石油钻井平台等独立系统中，往往同时需要交流电源和直流电源，而这些场合往往对直流电源的供电品质要求较高，并且对交直流混合发电供电系统的体积和重量有着严格限制。

为同时获得交流电和直流电，专利（申请号CN201610258892.4）提出了一种用于多电飞机的双绕组异步电机交直流起动发电系统及其控制方法，该系统中共有两台双绕组异步发电机，且各连接于不同的原动轴，其中一台输出交流电，另一台经整流后输出直流电，该方案虽实现了多电飞机交直流电的供给，但系统结构和控制策略复杂，两台电机的使用增加了整个系统的体积和重量。专利（申请号CN201811114730.9）提出了一种交直流发电机系统的拓扑结构和控制方法，一台发电机上放置两套定子绕组，其中一套三相Y接绕组直接输出三相交流电能，另一套绕组为开绕组结构，绕组两端各与一个发电驱动单元连接，再将两个发电驱动单元的输出端进行串联后输出直流电，该系统虽可同时提供交流电和直流电，但其直流侧拓扑结构复杂，交流绕组和直流绕组在机械上存在耦合，降低了系统的可靠性。

因此，设计一种结构相对简单、体积小、可靠性高的交直流混合发电的发电系统尤为必要。

发明内容

发明目的：

本发明提出一种双定子轴向磁通发电机的交直流混合发电供电系统，其目的在于提供一种体积小、重量轻、结构简单、功率密度高的能同时提供交流和直流两种电制的发电系统；削除传统交直流混合发电系统中交流电源和直流电源在电气或机械上的耦合，提高系统的冗余容错运行能力；减小直流电源的电压脉动系数，提升电源的供电品质。

技术方案：

一种双定子轴向磁通发电机的交直流混合发电供电系统，所述系统包括发电机单元和整流单元，所述发电机单元为双定子轴向磁通永磁发电机，发电机单元的直流侧定子和交流侧定子对称固定于机座内，发电机单元的转子固定于转轴上，直流侧定子和交流侧定子对称放置在转子两侧，直流侧定子和交流侧定子与转子之间均存在气隙，直流侧定子的直流绕组单元和整流单元连接构成了直流电源，用于产生直流电压；交流侧定子的交流绕组单元用于产生交流电压。

进一步的，直流绕组单元由n组j相对称绕组构成，n、j为自然数，直流绕组单元中的n组j相对称绕组分别连接整流单元的n组j相全波整流桥，当直流绕组单元中n＞1时，n组j相对称绕组在空间上依次相差θ=180°/jn电角度；交流绕组单元由m组k相对称绕组构成，m、k为自然数，当m＞1时，m组k相对称绕组在空间上依次相差β=180°/km电角度。

进一步的，直流侧定子包括直流定子铁心和直流绕组单元，交流侧定子包括交流定子铁心和交流绕组单元；直流定子铁心和交流定子铁心均包括有电枢齿、电枢槽，直流绕组单元嵌置于直流定子铁心中的电枢槽内，交流绕组单元嵌置于交流定子铁心中的电枢槽内。