一种可调压高速永磁发电系统的制作方法

文档序号:13520717阅读:373来源:国知局

本发明涉及一种发电机,尤其是涉及一种无变压器可调压高速永磁发电系统拓扑结构。



背景技术:

随着技术的发展,综合电力技术在车船与海洋工程平台获得广泛应用。车船与海洋平台的特殊运行环境,对包括电站在内的系统设备的体积与重量密度等功能性能指标提出了较高要求。

同时,随着用电设备的增多,对船舶与海洋平台电站容量的需求越来越大,相应的电网电压也越来越高。目前,常规的同步发电机难以胜任未来车船与海洋平台对电站发电机体积重量密度和高电压要求。采用高速永磁发电机是未来车船与海洋平台电站发电机的发展方向。

目前虽然也出现了一些利用高速永磁技术来提高发电机的功率密度,但常规高速永磁发电技术还存在输出电压不可调、需要经过变压器升压等缺点,难以全面满足用户使用需求。



技术实现要素:

为了克服常规高速永磁发电机在输出电压不能调节、需采用变压器输出高电压等方面的不足,本发明提供了一种无变压器输出电压可调的高速永磁发电系统拓扑结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种可调压高速永磁发电系统,包括相绕组高速永磁发电机和与高速永磁发电机连接的个电力电子基本变换单元,所述的电力电子基本变换单元由三相整流桥、直流支撑电容及单相逆变桥组成,所述的整流桥与相应的发电机绕组直接相连,所述的个单相逆变桥的输出端通过级联方式形成单相高压主电路,发电机绕组相数与电力电子基本变换单元数存在关系:

所述的一种可调压高速永磁发电系统,其三相整流桥为二极管整流桥。

所述的一种可调压高速永磁发电系统,其三相整流桥为pwm整流桥。

所述的一种可调压高速永磁发电系统,其3个单相高压主电路通过星形连接形成3相高压交流输出。

所述的一种可调压高速永磁发电系统,其3个单相高压主电路通过三角形连接形成3相高压交流输出。

所述的一种可调压高速永磁发电系统,与编号为)电力电子基本变换单元相连接的高速永磁发电机3个三相对应绕组间的相位差为电角度;所述的与编号为)电力电子基本变换单元相连接的高速永磁发电机2个三相对应绕组间的相位差为电角度。

本发明的有益效果是:本发明在采用高速永磁发电机提高电机功率密度的同时,通过发电机绕组的特殊设计,以及电力电子基本变换单元逆变桥输出端的级联耦合实现无变压器时的高电压输出,通过调节电力电子基本变换单元电压实现三相输出电压可调;相对于目前常规的发电机来说,它具有发电机密度高、输出电压可调、可实现无变压器输出高电压等优点,特别适用于对系统设备体积重量密度、输出电压等级及可调节性等有较高要求的特殊场合使用。

附图说明

图1为本发明系统星形连接输出拓扑示意图;

图2为本发明系统三角形连接输出拓扑示意图;

图3为本发明二极管整流桥型电力电子基本变换单元的原理图;

图4为本发明pwm整流桥型电力电子基本变换单元的原理图;

各附图标记为:1—高速永磁发电机,2—电力电子基本变换单元,3—三相整流桥,4—直流支撑电容,5—单相逆变桥。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

如图1、图2所示,本发明提供的一种无变压器可调压高速永磁发电系统拓扑,包括相高速永磁发电机1(hspm)和个可调压电力电子变换单元模块2,所述的发电机绕组相数与电力电子基本变换单元2的数存在关系:

所述的永磁发电机1具有高转速,以提高发电机的功率密度。

所述的各电力电子基本变换单元2由三相二极管整流器或pwm整流桥3、直流支撑电容4及单相逆变桥5组成。所述的各电力电子基本变换单元2的整流桥3与高速永磁发电机1相应绕组之间直接相连。

所述的与编号为)电力电子基本变换单元2相连接的高速永磁发电机3个三相对应绕组间的相位差为电角度,所述的与编号为)电力电子基本变换单元相连接的高速永磁发电机2个三相对应绕组间的相位差为电角度,以降低发电机合成磁场谐波、降低发电机振动噪声。

如图3、图4所示,所述的个电力电子基本变换单元2的单相逆变桥5输出端通过级联方式形成单相高压主电路,所述的3个单相高压主电路通过星形或三角形连接形成3相高压交流输出,从而实现本发电拓扑在未采用变压器时输出高电压。

所述的无变压器可调压高速永磁发电系统拓扑,通过调节电力电子基本变换单元2的单相逆变桥5的输出电压实现本发电拓扑三相输出交流电压的调节。

本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本发明的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。

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