[发明专利]一种电励磁同步磁阻无刷发电系统

说明书

本发明公开了一种电励磁同步磁阻无刷发电系统，包括电励磁同步磁阻无刷电机、功率变换器、供电电源、不可控整流器、直流电气负载或交流电气负载；定子上绕有电枢绕组和交流励磁绕组；转子的直轴磁阻和交轴磁阻不等；交流励磁绕组产生的磁通经直轴形成的低磁阻路径，从而建立气隙磁场；通过功率变换器控制交流励磁绕组的直轴励磁电流的大小，实现气隙磁场的调节和输出电压的调节；当需直流发电时，电枢绕组的输出端通过不可控整流器与直流电气负载相连；当需交流发电时，电枢绕组的输出端直接与交流电气负载相连。本发明在做发电机时，只需要控制交流励磁绕组的功率变换器，而不需全功率可控变换器，大大降低了功率变换器的容量。

技术领域

本发明涉及电机与系统设计和制造领域，特别是一种电励磁同步磁阻无刷发电系统 。

背景技术

永磁电机具有高转矩/功率密度、高效率和高功率因素等优点，已在许多场合得到应用。然而，永磁电机的弱磁是通过控制电枢绕组中的直轴电流分量（-i_d）来实现，永磁体有着不可逆退磁的风险，且弱磁能力有限。而且，永磁电机在应用于航空电源等发电场合时，需要全功率的可控变换器来实现调压。

开关磁阻电机的转子既无永磁体也无绕组，结构简单可靠，适合高温高速运行。但是，开关磁阻电机在发电运行时也需要全功率的可控变换器来实现无功励磁，功率因数低。

同步磁阻电机也具有开关磁阻电机结构简单可靠的优点，已应用于电动汽车等驱动场合。但是，传统的同步磁阻电机无励磁源，通过凸极效应产生磁阻转矩。因此，这类电机只能作为电动机运行。

传统的励磁源是直流励磁，即在转子或定子上增加直流励磁绕组。但是，传统的同步磁阻电机，即使在定子上加入直流励磁绕组，也无法产生与转子同步旋转的旋转励磁磁场，也就无法实现励磁；而在转子上加入直流励磁绕组，需要安装电刷和滑环才能为直流绕组提供直流电，电枢和滑环会不可避免的降低系统可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种电励磁同步磁阻无刷发电系统 ，该电励磁同步磁阻无刷发电系统在做发电机时，只需要控制交流励磁绕组的功率变换器，而不需要全功率可控变换器，大大降低了功率变换器的容量。另外，本发明即能进行直流发电运行，也能实现交流发电运行。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种电励磁同步磁阻无刷发电系统，包括电励磁同步磁阻无刷电机、功率变换器、供电电源、不可控整流器、直流电气负载和/或交流电气负载。

电励磁同步磁阻无刷电机包括定子和转子。

定子上绕制有电枢绕组和交流励磁绕组。电枢绕组和交流励磁绕组均为交流绕组，两者的极对数均等于转子的极对数。

交流励磁绕组的输入端通过功率变换器与供电电源相连接。转子的直轴磁阻和交轴磁阻不相等。

交流励磁绕组产生的旋转励磁磁场经过直轴磁路形成的低磁阻路径，从而建立气隙磁场。通过功率变换器控制交流励磁绕组的直轴励磁电流的大小，实现气隙磁场的调节，进而实现电枢绕组输出端输出电压的调节。

当需直流发电时，电枢绕组的输出端通过不可控整流器与直流电气负载相连接。

当需交流发电时，电枢绕组的输出端直接与交流电气负载相连接。

转子中交轴滞后直轴的机械角度为360/（4*p）。

转子为凸极转子，直轴为转子凸极的中心线，交轴为凸极转子中两凸极的中心线。

转子为磁障转子，直轴为两组磁障的中心线，交轴为磁障的中心线。

磁障转子包括沿转子周向均布布设的2p个磁障组，每个磁障组包括一个或两个以上层叠设置的磁障。