[发明专利]应用于双凸极直流发电机的电容补偿电路结构

说明书

技术领域

本发明涉及的双凸极直流发电机的电容补偿电路结构，属于双凸极直流发电机领域。

技术背景

美国威斯康星-麦迪逊大学的Lipo教授等在开关磁阻电机的基础上增加了永磁励磁，提出了永磁双凸极电机。该电机属于一种变磁阻电机，其定子，转子均为凸极结构，由硅钢片叠制而成，结构简单，转子上没有绕组，可靠性高，另外，还具有功率密度高等优点。

电励磁双凸极电机(“双凸极无刷直流发电机”，中国发明专利：申请日1999年6月9日，授权公告号CN1099155C)以电励磁绕组取代永磁体，使得电机的励磁磁场可以调节。作发电机工作时，不需要转子位置传感器，且励磁绕组仅需要单管变换器进行供电，调节励磁绕组电流可调节输出电压，故障时可灭磁，具有可靠性高的特点。作电动机时，可以实现宽的调速性能。

为了使电励磁双凸极发电机的励磁电流更小，可以采用混合励磁的方案，如并列式双凸极混合励磁电机(双凸极混合励磁电机，中国发明专利：申请日2003年11月19日，授权公告号CN100361373C)、径向磁钢双凸极混合励磁电机(径向磁钢双凸极混合励磁电机，中国发明专利：申请日2006年8月23日，授权公告号CN100424967C)、径向磁钢双凸极混合励磁电机(径向磁钢双凸极混合励磁电机，中国发明专利：申请日2006年8月23日，授权公告号CN100438280C)。

不论是何种结构的双凸极电机都具有电枢电感大的特点，在采用简单整流电路时，相电动势与相电流的功率因数角大，功率因数低；使得采用简单二极管整流电路的双凸极发电系统的功率密度过低。本发明利用了电容对电感性电路功率因数的补偿作用，提出适合双凸极发电机的电容补偿电路结构，改善电机的功率因数，提高发电机的功率密度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高双凸极发电机功率密度的电容补偿电路结构。

本发明包括的双凸极发电机的电容补偿结构，是将补偿电容与双凸极电机的特定端子相连接，利用电容上流过容性电流，补偿由于双凸极发电机电枢绕组存在电感而引起的感性电流。该电容补偿电路用于发电机时，在同样的励磁功率下，发电机的外特性硬，功率因数高，从而显著提高了双凸极发电机的功率密度。同样一个双凸极电机在高速下运行时，需要的补偿电容容值小；低速运行时，需要的电容容值大。对于电角频率相同的双凸极发电机采用同样的电容补偿电路结构时，在相绕组电感平均值较大时选用的补偿电容容值小；相绕组电感平均值较小时，需要的电容容值大。

本发明可以应用于三相、四相及多相的电励磁双凸极直流发电机、混合励磁双凸极直流发电机以及永磁双凸极直流发电机上，尤其适合于速度变化范围小或恒速运行的场合。

附图说明

图1是采用全桥或半桥整流发电方式的三相双凸极直流发电机的电容补偿电路的三角形连接方式的示意图。L_A，L_B，L_C代表电枢绕组，C₁，C₂，C₃代表补偿电容，D₁，D₂，D₃，D₄，D₅，D₆为整流二极管，C为输出滤波电容。三个补偿电容为三角形接法。图1(a)为D₁，D₂，D₃，D₄，D₅，D₆接成桥式整流电路；图1(b)，(c)的D₁，D₂，D₃接成半桥整流电路。