高低速变换拖动永磁发电机的恒电压输出装置的工作方法与流程

本发明涉及一种永磁发电机，特别涉及一种基于高低速变换永磁发电机的恒电压输出装置及其工作方法。

背景技术：

1、多绕组永磁发电机是一种应用于高、低两种转速变换下，输出电压恒定，负载较为复杂，使用电压制式较多场合的发电机；这种永磁同步发电机一般为一套或两套三相绕组，通过变频器实现恒压输出，存在整体结构复杂，电机尺寸较大的缺陷；如何开发一种电机结构简单，并能适应电机高转速是低转速两倍的直流恒电压输出的基于永磁发电机的恒电压装置，成为现场需要解决的一个问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高低速变换拖动永磁发电机的恒电压输出装置的工作方法，解决了如何开发一种结构简单控制方便的恒电压输出装置的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

3、本发明的总体构思是：本发明包括多绕组永磁电机本体和整流切换模块两部分组成，其中永磁同步发电机定子中包含五套绕组，它们并联嵌入到同一个定子铁芯槽中，l1绕组单独带负载位于槽最底部接近定子轭部，具有较好的散热条件，l2绕组与l4绕组为一套工作绕组，l3绕组与l5绕组为一套工作绕组，五套绕组在槽内由层间绝缘隔开，两套工作绕组的切换由整流切换模块实现；永磁同步发电机由拖动机拖动，分别以低速和高速两种速度旋转，一般高速是低速的两倍。

4、一种基于高低速变换拖动永磁发电机的恒电压输出装置，包括永磁同步发电机，在永磁同步发电机的拖动输入轴端上，连接有电机拖动装置，在永磁同步发电机的非驱动端上，连接有非驱动端散热环，在非驱动端散热环上，连接有整流切换装置安装盘；在永磁同步发电机的定子铁芯的绕组嵌入槽中，从槽底向槽顶，分层嵌入有三相l1绕组、三相l2绕组、三相l3绕组、三相l4绕组、三相l5绕组和槽楔；在整流切换装置安装盘上，分别设置有第一整流模块、第二整流模块、第三整流模块、第四整流模块、第五整流模块、电控器、第一场效应开关管和第二场效应开关管；星形连接的三相l1绕组与第一整流模块的输入端连接在一起，星形连接的三相l2绕组与第二整流模块的输入端连接在一起，星形连接的三相l3绕组与第三整流模块的输入端连接在一起，第三整流模块的输出端与第一场效应开关管串联后，并联在第二整流模块的输出端上；星形连接的三相l4绕组与第四整流模块的输入端连接在一起，星形连接的三相l5绕组与第五整流模块的输入端连接在一起，第五整流模块的输出端与第二场效应开关管串联后，并联在第四整流模块的输出端上；第一场效应开关管的控制端和第二场效应开关管的控制端，分别与电控器的输出端连接在一起；在电控器上设置有控制输入端。

5、电控器的电源输入端是与星形连接的三相l1绕组中的一相绕组并联在一起的；星形连接的三相l1绕组与第一整流模块的输入端连接在一起，在第一整流模块的输出端上并联有电容器c1。

6、在三相l1绕组与三相l2绕组之间，设置有第一层间绝缘层，在三相l2绕组与三相l3绕组之间，设置有第二层间绝缘层，在三相l3绕组与三相l4绕组之间，设置有第三层间绝缘层，在三相l4绕组与三相l5绕组之间，设置有第四层间绝缘层；在整流切换装置安装盘上设置有接线环，在接线环上分别设置有三相l1绕组的绕组端部接线柱、三相l2绕组的绕组端部接线柱、三相l3绕组的绕组端部接线柱、三相l4绕组的绕组端部接线柱、三相l5绕组的绕组端部接线柱。

7、一种高低速变换拖动永磁发电机的恒电压输出装置的工作方法，当电机拖动装置，通过拖动输入轴端，拖动永磁同步发电机的转子，以第一转速旋转时，电控器同时控制第一场效应开关管和第二场效应开关管截止，使第三整流模块的输出电压和第五整流模块的输出电压均为零；此时，将第二整流模块的输出端与第四整流模块的输出端串联在一起，输出恒定的直流电压是由三相l2绕组和三相l4绕组为工作绕组时，各自发出交流电压，并经整流后，再串联后的电压；

8、当电机拖动装置，通过拖动输入轴端，拖动永磁同步发电机的转子以第二转速旋转时，第二转速是第一转速的2倍，电控器同时控制第一场效应开关管和第二场效应开关管导通，此时，将第三整流模块的输出端与第五整流模块的输出端串联在一起，输出恒定的直流电压是由三相l3绕组和三相l5绕组为工作绕组时，各自发出交流电压，并经整流后，再串联后的电压；

9、当电机拖动装置，通过拖动输入轴端，拖动永磁同步发电机的转子以第一转速旋转时，三相l1绕组，通过第一整流模块，在输出端上输出第一外送工作直流电压；

10、当电机拖动装置，通过拖动输入轴端，拖动永磁同步发电机的转子以第二转速旋转时，第二转速是第一转速的2倍，三相l1绕组通过第一整流模块，在输出端上输出第二外送工作直流电压。

11、电控器的电源输入端与星形连接的三相l1绕组中的一相绕组并联在一起，电控器的电源是由三相l1绕组提供的。

12、本发明的永磁电机定子铁芯中由五套绕组组成，不同于多转子、多定子串联结构，其共用一个定子铁心，一个永磁转子，具有轴向尺寸小，能够输出多种直流电压；拖动电机的高、低速转速可以达到两倍关系；两套工作绕组的工作方式是由整流模块切换实现。

技术特征：

1.一种高低速变换拖动永磁发电机的恒电压输出装置的工作方法，包括永磁同步发电机（14），在永磁同步发电机（14）的拖动输入轴端（15）上，连接有电机拖动装置，在永磁同步发电机（14）的非驱动端上，连接有非驱动端散热环（16），在非驱动端散热环（16）上，连接有整流切换装置安装盘（17）；在永磁同步发电机（14）的定子铁芯（12）的绕组嵌入槽（1）中，从槽底向槽顶，分层嵌入有三相l1绕组（6）、三相l2绕组（7）、三相l3绕组（8）、三相l4绕组（9）、三相l5绕组（10）和槽楔（11）；在整流切换装置安装盘（17）上，分别设置有第一整流模块（19）、第二整流模块（21）、第三整流模块（23）、第四整流模块（25）、第五整流模块（27）、电控器（29）、第一场效应开关管（30）和第二场效应开关管（31）；星形连接的三相l1绕组（6）与第一整流模块（19）的输入端连接在一起，星形连接的三相l2绕组（7）与第二整流模块（21）的输入端连接在一起，星形连接的三相l3绕组（8）与第三整流模块（23）的输入端连接在一起，第三整流模块（23）的输出端（24）与第一场效应开关管（30）串联后，并联在第二整流模块（21）的输出端（22）上；星形连接的三相l4绕组（9）与第四整流模块（25）的输入端连接在一起，星形连接的三相l5绕组（10）与第五整流模块（27）的输入端连接在一起，第五整流模块（27）的输出端（28）与第二场效应开关管（31）串联后，并联在第四整流模块（25）的输出端（26）上；第一场效应开关管（30）的控制端和第二场效应开关管（31）的控制端，分别与电控器（29）的输出端连接在一起；在电控器（29）上设置有控制输入端（32）；其特征在于以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高低速变换拖动永磁发电机的恒电压输出装置的工作方法，其特征在于：

3.根据权利要求1或2所述的一种高低速变换拖动永磁发电机的恒电压输出装置的工作方法，其特征在于：电控器（29）的电源输入端（33）与星形连接的三相l1绕组（6）中的一相绕组并联在一起，电控器（29）的电源是由三相l1绕组（6）提供的。

技术总结
本发明公开了一种高低速变换拖动永磁发电机的恒电压输出装置的工作方法，本发明包括多绕组永磁电机本体和整流切换模块两部分组成，其中永磁同步发电机定子中包含五套绕组，它们并联嵌入到同一个定子铁芯槽中，L1绕组单独带负载位于槽最底部接近定子轭部，具有较好的散热条件，L2绕组与L4绕组为一套工作绕组，L3绕组与L5绕组为一套工作绕组，五套绕组在槽内由层间绝缘隔开，两套工作绕组的切换由整流切换模块实现；永磁同步发电机由拖动机拖动，分别以低速和高速两种速度旋转，一般高速是低速的两倍；拖动电机的高、低速转速可以达到两倍关系；两套工作绕组的工作方式是由整流模块切换实现。

技术研发人员：温丽萍,胡浩,刘晓荣,吕东,周维,马淑仙
受保护的技术使用者：中船重工电机科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14