[发明专利]可变速内燃机发电机组-变速恒频交直流凸极同步发电机组

权利要求书

1.新型可变速交直流凸极同步电机，包括定子和转子组成，成为新型可变速交直流凸极同步电机，从而构建可变速内燃机发电机组；定子由电枢铁芯和定子绕组构成，其特征在于，定子绕组具有m相P对极二套绕组，其中一套为对称三相工频交流绕组，简称交流绕组，交流绕组为双层，星形连接，处于定子槽的上部；另一套为单相，即相数m为1，或多相m相，即相数m为3，6，9，12，…3k，k为整数，供整流用绕组，简称整流绕组，为单层，星形连接，处于定子槽下部；对于整流绕组，线圈采用全节距，即为整距，即线圈节距y1等于极距t；对于整流绕组，其正相带的q个线圈，采用正序连接，对于负相带的q个线圈，采用逆序反连接；定子交流绕组与整流绕组电路上无连接，二者空间上相差90度电角度，成正交系统，即交流绕组与整流绕组，彼此既无电连接，又无磁联系。

2.如权利要求1所述的新型可变速交直流凸极同步电机，其特征在于，转子为凸极结构，转子由磁极铁心和转子励磁绕组构成；转子励磁绕组由具有m相p对凸极磁极组成，取m＝3，m相转子励磁绕组在空间上相差360°/m电角度分布；在时间上，所述m相转子励磁绕组，分别由相差360°/m电角度的交流励磁电源励磁，从而产生圆形的旋转磁场；三相转子励磁绕组为凸极磁极集中绕组，在时间上和空间上彼此相差120°电角度；在磁路上，对于三相p对磁极，采用并联磁路方式，在极对数为p＝1的单元电机中，每相磁极的磁路N-S-S-N相连，相当于反串，即磁极数仅只为3个磁极，即1对磁极，每相磁极数为1个磁极，这是一种新型凸极同步电机转子磁极结构特征；即为一种可变速内燃机发电机组中的新型可变速交直流凸极同步电机。

3.如权利要求2所述的新型可变速交直流凸极同步电机，其特征在于，转子为m相p对凸极磁极电机，转子励磁绕组的出线与集电环相连接，集电环的个数为m+1个，m相每个绕组的进线分别与m个集电环相连接，m相每个绕组的出线与另1个集电环连接在一起；当m＝3，则集电环数为4。

4.如权利要求1或2所述的新型可变速交直流凸极同步电机，其特征在于，所述的可变速内燃机发电机组中的新型可变速交直流凸极同步电机指的是：新型移动式可变速柴油发电机组及其系统中的新型可变速交直流凸极同步电机、或是大型舰船综合电力系统-新型可变速内燃机-发电机组中新型可变速交直流凸极同步电机、或是大型舰船新型可变速电力推进系统中的新型可变速交直流凸极同步电机、或是大型舰船新型可变速轴带发电机组及其系统中的新型可变速交直流凸极同步电机，或是大型多电飞机变频恒压系统中的新型可变速内燃机发电机组，或是在风电、或分布式电网、或微电网中的新型可变速柴油发电机组；鉴于具有变速恒频交直流凸极同步电机的可变速特性，使恒速内燃机组能成为可变速内燃机组，提出可变速内燃机发电机组，改善内燃机发电机组的运行特性，通过对可变速内燃机发电机组的最优转速控制、最优功率控制，使内燃机始终运行在最佳工作状态，节省燃油消耗，以获得最佳经济效益，从而构成可变速内燃机发电机组。

5.如权利要求4所述的新型可变速交直流凸极同步电机，其特征在于，在新型移动式可变速柴油发电机组及其系统中，其结构和组成是：新型可变速交直流凸极同步电机，是新型移动式可变速柴油发电机组及其系统的主体和核心；新型移动式可变速柴油发电机组及其系统，原动机为柴油发动机(1)，其与可变速交直流凸极同步电机(3)直轴相连接；所述可变速交直流凸极同步电机(3)，其电机定子(4)，电机转子(5)，电机输出为三相交流电源，由电机定子交流绕组(6)与三相交流电网(14)相连接；电机转子励磁绕组(8)，由交流励磁电源-PWM逆变器(9)供电，使能实现机组的变速恒频和能量转换，使可变速交直流凸极同步电机成为可变速交直流凸极同步发电机；可变速柴油发电机组控制系统(10)，对新型移动式可变速柴油发电机组及其系统实施控制，即对机组转速或频率控制(17)，实现机组的有功功率和无功功率控制(18)；在控制系统中，还应包括机组黑启动控制(11)，系统最优转速控制、最优功率设置及控制(13)及突加负荷动态响应控制(12)构成，使构成可变速柴油发电机机组。