专利名称：：新颖变速凸极同步电机及巨型旋转频率变换器的制作方法
技术领域：
：本发明属于新型变速凸极同步电机(ElectricMachines)原理、特性及结构范畴和新型柔性交流输电技术FACTS(FlexibleAlternatingCurrentTransmissionSystem),特别涉及新型变速恒频凸极同步电机(NovelVariableSpeedSalientPoleSynchronousMachines)以及可变频变压器-VFT(VariableFrequencyTransformer)，属于基础性的原始创新发明。
背景技术：
：1992年国际大电网会议上，第11(旋转电机)学术委员会全体会议，新型变速同步电机作为第一优先主题“电机的新发展和经验”，前苏联，日本等国学者作了专题报告。交流励磁电机的研制与发展，引起了世人注目。日本日立公司于1987年制造容量为22MVA的成出(Narude)电站1#机投入运行。东芝公司制造容量为85MVA的八木泽(Yagisawa)电站2#机，于1990年12月投入运行，成为世界首台可变速抽水蓄能机组。1994年，日本日立公司制造容量为400MW大河内电站可变速抽水蓄能机组投入运行。前苏联第一台20(MW(ASTG-200)异步化汽轮发电机于1985年制造并投入运行，1991年完成第二台。自九十年代以来，国内外对于变速同步电机的研究，首先是双馈交流励磁电机DFIM(/DFIG)(Double-FedInductionMachine/Generator)，即以日本日立公司大河内电站为代表的交流励磁大型水轮发电机组，已在日本、欧洲建立了数十座大型可变速恒频抽水蓄能电站。应当指出，双馈交流励磁电机，从本质和结构上讲，它实质上是绕线式异步电机，依靠滑差功率进行调速，它均属异步电机范畴。双馈交流电机，其定子与一般交流电机定子相同，转子为绕线式异步电机转子。定子与普通三相电源联结，由电网馈电，转子经滑环与交流变频电源相联结，通过滑环输入滑差频率电源馈电。从而构成双馈交流励磁感应电机DFIM(Double-FedInductionMachine/Generator)。对于大型立式水轮发电机，特别是在大型抽水蓄能电站中，由于这种电机转子直径很大，达十几米，转速高，离心力大，致使转子绕组的端部固定十分困难。为此，在转子结构上，必须采取措施，日本学者提出了一系列的发明专利技术。从大河内电站机组的分析指出，机组变频装置、控制系统极其庞大复杂，变频装置容量大，设备昂贵，为此厂房要多增加一层高度，机组成本增加30-40%。它给机组的设计、制造、安装、运输、维护、运行等带来了一系列的困难和问题。绕线式异步电机转子结构是问题的症结[1，2]。随着国民经济的发展，电网规模的扩大和技术进步，新型柔性交流输电技术FACTS(FlexibleAlternatingCurrentTransmissionSystem)应运而生。它自诞生以来，已为世人所瞩目，并得到广泛应用。2003年世界上第一台100丽可变频变压器-VFT(VariableFrequencyTransformer)，在加拿大魁北克Ianglois变电站成功投入运行，将加拿大电网与美国纽约电网实现二国异步联网。可变频变压器(VFT)，它是实现面对面的异步联网新技术，成为第四代FACTS新型柔性交流输电技术的关键设备。FTACS新技术是提高大型复杂电网运行功能和经济效益的强大工具，使FTACS成为大型电力系统中的新型控制技术[3，4]。近年来，北美、欧洲等一些发达国家连续发生的几起重大停电事故，引起人们的严重关注。事故分析加深了人们对电力系统的动态行为和电力设备特性的新认识，如对电力系统中异步联网的新观念，包括高压直流输电(HVDC)设备的功能和效益的新认识，引起世人瞩目。当今背靠背的高压直流输电技术(HVDC)，它是基于电力电子技术，结构复杂，价格昂贵，投资大，占地多、引发事故也较多。新近由美国GE公司研发的面对面的可变频变压器(VFT)，可实现异步联网新技术。它是旋转型机电装置，具有结构简单、安全可靠、运行性能优良、占地少、投资小等一系列优点。面对面的异步联网(VFT)与背靠背的高压直流输电技术(HVDC)相比，具有一系列的优越性和巨大的经济效益。可变频变压器(VFT)，在结构上，它主要是由大型三相绕线式异步电机、直流驱动电机及集电环导流装置等三大部分组成。本质上，它是可运行于任意相角连续变化的旋转型机电移相变压器。大型三相绕线式异步电机，其定转子绕组分别与受送端二侧的电网联接，定子绕组与其一端电网相连接，转子绕组与另一端电网相连接，定转子绕组二侧的电压、频率可相同或不同。直流电机与三相绕线异步电机同轴连接，通过直流电机的驱动，连续地改变定转子绕组之间的相位角，从而实现异步联网的功率传递。可变频变压器(VFT)的核心是大型三相绕线式异步电机，在结构上，它是隐极转子，其转子采用整园叠片铁芯，转子绕组在转子铁心中的固定及端部绑扎都是十分困难的。在特性上，它具有变速恒频的特性，使之能实现异步联网。目前，可变频变压器(VFT)的研制的最大容量为100丽，从大电网系统的需求而言，要求可变频变压器机组(VFT)容量更大，要求研制200MW，乃至更大容量的巨型可变频变压器(VFT)，以适应其电网需求。目前，由于大型三相绕线式异步电机的结构和性能限制，100MW可变频变压器(VFT)转子直径已超过4M，叠片转子的铁芯和转子绕组的固定成为关键瓶颈。如果再要求继续增大可变频变压器(VFT)的容量，即加大三相绕线式异步电机电枢直径，转子直径必将超过4M以上。一旦机组大型转子构件超过4M以上，势必将要求分辨。在结构上，一旦转子铁芯分辨，转子绕组的固定和绑扎将会产生许多新的难题，将会在设计、制造、安装、运输、运行、维修等方面成为不可逾越的困难。因此，要求增大可变频变压器(VFT)的容量，必须谋求新的思路，有所突破，发展新型可变频变压器(VFT)，成为新颖巨型可变频变压器(VFT)的必由之路。参考文献[l]KitaEetc.A40OMWAdjustablespeedpumped-storagesystemWaterPower&DamConstruction1991No.11[2]TaikaoKuwabara,etal.DesignandDynamicResponseChracteristicof400MWAdjustableSpeedPumpedStorageUnitforOHKAffACHIPowerStationIEEETrans.onEnergyConversion,1996,11(2)[3]A.Merkhouf,P.Dοyοη,S.UpadhyayVariableFrequencyTransformer-ConceptandElectromagneticDesignEvaluationIEEEonEenergyConversionVol.23No.4december,2008pp.989-996[4]DenisNadeauAIOO-MffVariableFrequencyTransformer(VFT)ontheHrdro-QuebecTransEnergieNetwork—TheBehaaviorduringDisturbancePowerEngineeringSocietyGeneralMeeting2007.IEEE24_28June2007.
发明内容本发明提出新型变速凸极同步电机、可变频变压器(VFT)及新颖大型水轮发电机、风力发电机及其具有变速恒频特性的新型发电机组三项发明。首先，它是新型变速凸极同步电机；其次它是新颖巨型可变频变压器(VFT)和新颖可变速大型水轮发电机、风力发电机及变速恒频机组。新型变速凸极同步电机是新颖巨型可变频变压器(VFT)集成的核心。同时，它是在新能源水电、风电中，研发大型可变速水电、风电等新型变速恒频凸极同步发电机组的主机。本发明提出的新型变速凸极同步电机。它所要解决的关键是实现凸极同步电机变速恒频特性，同步电机异步化运行，特别是它在大型水轮发电机组、风力发电及其可变频变压器(VFT)的应用，使之成为具有结构简单、性能优异、安全可靠的新型机组，它为实现凸极同步电机变速恒频，以及在新型柔性交流输电技术(FACTQ中实现异步联网奠定基础。1、新型变速凸极同步电机首先，本发明的变速凸极同步电机，包括定子和转子，定子与普通交流电机定子结构相同，具有m相P对极，由电枢铁芯和定子绕组构成，它由对称三相工频交流电源馈电。转子由凸极磁极、磁极绕组、磁轭及转轴等组成。转子为凸极结构，转子磁极装有励磁绕组。其特征在于(1)在空间上，所述转子磁极绕组由具有m相ρ对凸极磁极组成，m相励磁绕组在空间上相差360°/m电角度分布，m=2，3，4，……为正整数。实际上，一般取m=3；(2)在时间上，所述m相转子磁极绕组，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。一般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°。(3)在磁路上，对于普通凸极同步电机，在极对数为ρ=1的电机中，具有2个磁极。P对磁极，即2p个磁极，采用串联方式，N-S-N-S相连，由直流励磁馈电。对于三相P对磁极，在极对数为P=1的电机中，对于串联磁路，每相磁极的磁路N-S-N-S相连，m相的磁极数为2p=2*m=6。对于并联磁路，每相磁极的磁路N-S-S-N相连，相当于反串。磁极数可合并减少一半，m相的磁极数为2p=2*m/2=3。因此，在单元电机中，一对极距空间上，若采用串联方式，即磁极数为6个磁极。若采用并联方式，即磁极数仅只为3个磁极。对于新型变速凸极同步电机，P对凸极磁极，可以采用并联或串联磁路方式，优先采用并联。对于新型变速凸极同步电机，ρ对极电机，若磁极采用并联方式，即1对磁极，磁极数似乎仅只有1个磁极。这是一种新型凸极同步电机转子磁极结构特征，是本发明的创新点。转子磁极结构，P对磁极的串联、并联方式均可采用，视结构参数而定。为了优化电机设计、制造，优化转子，优先采用并联方式。(4)转子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。新型变速凸极同步电机结构，转子m相ρ对磁极单元电机(m=3，p=1)，串联磁路方式结构，如图1所示。转子m相ρ对磁极单元电机(m=3，p=1)，并联磁路方式结构，6如图2所示。2、新颖旋转频率变换器(VFT)其次，本发明提出新颖可变频变压器(VFT)，如图3所示。它由本发明提出的新型变速凸极同步电机(1、2)、驱动系统(3)及集电环导流系统集成。它所要解决的问题是在新型柔性交流输电技术FACTS中实现异步联网以及巨型化，实现超大容量化。在新颖可变频变压器(VFT)集成中，新型变速凸极同步电机是新颖可变频变压器(VFT)的主体和核心，其驱动系统是为新型变速凸极同步电机提供能源，即有功和无功功率。驱动电机(3)与新型变速凸极同步电机(直轴相连，新型变速凸极同步电机的定子绕组(1)，经变压器(10)与受送端的一端电网(9)相联接，新型变速凸极同步电机的转子绕组O)，经由集电环导流，经变压器(4)与受送端的另一端电网(相联接，即为新型电机转子交流励磁电源，它的频率取决于被联接的二端电网(9，5)的频率，接近于工频。新型变速凸极同步电机的定转子绕组分别与异步联网的受送二端电网相联接。从而使可变频变压器(VFT)能实现新型柔性交流输电技术(FACTQ异步联网。根据异步联网的电压、频率以及可变频变压器(VFT)功率，确定系统控制，其系统包括频率控制(8)、有功功率及无功功率控制(6)及机组控制系统(7)。由频率控制(8)确定驱动电机(3)的转速，由有功功率及无功功率控制(6)确定可变频变压器(VFT)输送功率，由系统控制(7)实现新型柔性交流输电技术(FACTQ异步联网及可靠运行。新颖可变频变压器，其其特征在于(1)新颖可变频变压器(VFT)，其核心是新型变速凸极同步电机，是该发明的核心和创新点。即它与美国GE公司开发研制的可变频变压器(VFT)不同之处。美国GE公司研发的可变频变压器(VFT)，其核心是三相绕线式异步电机，而本专利提出的是新型变速凸极同步电机。新型变速凸极同步电机，它不但具有变速恒频的特性，同时又具有凸极同步电机的结构和特性，为此可解决机组巨型化和转子结构特性问题。因此，它可解决美国GE公司开发研制大容量可变频变压器(VFT)存在的瓶颈问题，为发展新颖巨型可变频变压器开拓了新路。(2)新颖可变频变压器集成系统其新型变速凸极同步电机与驱动系统，可以有三种不同系统集成组成新型变速凸极同步电机-新型变速凸极同步电机新型变速凸极同步电机-变频调速同步电机新型变速凸极同步电机-直流电机新颖可变频变压器(VFT)系统，如图3所示。3、新颖大型水轮发电机组、风力发电机组及其具有变速恒频的新型机组在新能源水电、风电开发中，通过涡轮机的变速，提高水电、风电机组的综合效率。众所周知，电网要求是恒频恒压，一般同步电机，同步转速是固定的，电机是不能变速的。因此，必须要求新型发电机组具有变速恒频特性，使同步电机能异步化运行，其核心要求新型变速同步电机。本发明专利提出的新型变速凸极同步电机，特别是对于m相(m=3)，以一对磁极(P=1)的单元电机为例，采用磁极数为3，磁路采用并联方式的三磁极交流励磁凸极同步电机。电机为凸极转子结构，不仅在原理上，而且在结构上成功地解决了转子绕组的固定和安装等问题。大型水轮机、风轮机作为原动机，与新型变速凸极同步电机直接同轴相联接，构成新型水电、风电机组。为提高机组整机效率，当控制原动机-涡轮机的转速变化时，由于新型电机具有变速恒频特性，能满足电力系统恒频恒压的要求，从而提高机组的综合效率和改进运行性能。新型电机的优异特性为大型水电机组、风电机组的开发和利用，奠定了基础和创造了有利条件。3.1新颖可变速大型水轮发电机组、风力发电机组及其系统新颖大型水轮发电机组、风力发电机组及其系统，它是以新型变速凸极同步电机为发电机组主机，如图4所示。可变速凸极同步电机定子(1)，经由变压器(3)与交流电网⑷相连接，可变频交流电源(6)，即PWM脉宽调制可变频电源(6)，经由变压器(5)与交流电网(4)相连接。PWM脉宽调制可变频电源(6)，对可变速凸极同步电机转子绕组(2)供电，使转子绕组的频率可调。可变频交流电源(6)，一般可采用PWM脉宽调制技术，应用交-直-交变频器(AC-DC-AC)或交-交变频器(AC-AC)。根据电网系统的要求和原动机-涡轮机的工况，由涡轮机(10)的特性和参数，通过最优转速、最优功率设置及控制器(11)确定原动机(10)的最优转速、最优功率。由原动机的最优转速，通过转速(频率)控制器(9)确定机组的转速、控制可变频交流励磁电源的频率，即PWM脉宽调制的频率，控制可变速凸极同步电机转子绕组的频率。由原动机的最优功率设置，通过最优功率设置及控制(11)，经由有功功率、无功功率控制系统(7)，控制可变频交流电源的电压、电流的幅值及相位，控制可变速凸极同步电机的有功功率和无功功率，从而确定发电机组的功率。通过控制系统(8)，实现机组的机组的功率控制和转速调节，机组系统的机电保护系统。新颖大型可变速水轮发电机组、风力发电机组及其系统，如图4所示。3.2新颖可变速大型水轮发电机组、风力发电机组及其系统对于双馈交流励磁电机(DFIG)，当前交流励磁电源均采用电力电子变频装置，PWM控制技术。对于大型机组，控制技术复杂、设备昂贵，可靠性低、机组成本大为增加30-40%。但是，当巨型机组容量增大时，电力电子变频装置容量相应地不断增大，可靠性、经济性成为技术难题。本发明提出以旋转机械可变频机组，取代复杂、昂贵的电力电子变频装置，提出新型机组。本专利提出新颖可变速大型水力发电机组、风力发电机组，它采用新型变速凸极同步电机-新型变速凸极同步电机同轴相连，其中一台为新型变速凸极同步电机，为发电机的主机，为大容量机组，主发电机定子(1)和转子O)。另一台新型变速凸极同步电机，容量较小，为发电机的辅机，作为主机的可变频交流励磁机，交流励磁辅机转子C3)和定子(4).同时，二者再与原动机-涡轮机(11)同轴相连，涡轮机为水轮机、风轮机，组成新型大型水轮发电机组、风力发电机组，如图5所示。主发电机定子(1)，经由变压器(12)与交流电网(9)相连接。交流励磁辅机的定子G)，经由变压器(与交流电网(9)相连接，为主机提供变频交流励磁电源，辅机的转子(3)与主机的转子(2)直轴相连。根据电网系统的要求和原动机-涡轮机的工况，由涡轮机(11)的特性和参数，通过最优转速、最优功率设置及控制器(10)确定原动机(11)的最优转速、最优功率。通过机组控制系统(8)，控制交流励磁辅机转速控制和功率控制(7)，通过控制辅机定子⑷的电压、电流，以控制辅机转子的电压、电流的幅值，相位及频率。由涡轮机最优转速设置，控制确定辅机转子的频率，从而确定发电机组的辅机、主机及涡轮机的转速。由涡轮机最优功率设置，控制辅机定转子的电压、电流的幅值和相位，从而控制主机的有功功率和无功功率。通过控制系统(8)，确定主机及辅机的转速控制、功率控制控制、机组机电保护系统，实现大型水电机组、风电机组的可变速、高效、安全、可靠运行。新颖大型水电机组、风电机组，采用旋转机械装置作为可变频交流励磁电源，相较电力电子变频技术，可大大地降低成本，可提高运行性能和可靠性，实现机组巨型化。新颖大型可变速水轮发电机组、风力发电机组及其系统，如图5所示。应当指出，新型变速凸极同步电机，在可变频变压器与大型水电、风电中，均为机组的核心主体，但由于工况不同，其结构、特性等均不同，将会产生较大差异。在可变频变压器(VFT)中，其定子绕组与异步联网的一端电网相连接，转子绕组与异步联网的另一端电网连接，转子绕组交流励磁的频率取决于与相连接的异步联接的另一端电网的频率，其值近似于工频。在大型水电、风电机组中，作为发电机主机，其定子绕组与恒频恒压的大电网相连接，其转子绕组与交流励磁电源相连接，其转子绕组的频率取决于涡轮机的转速变化，其值为低频交流电。因此，新型变速凸极同步电机，虽同为机组，但在可变频变压器(VFT)和在大型水电、风电机组中，转子绕组的联接、频率、特性和运行是不同的，以至新型变速凸极同步电机的特性和运行工况也是不同的。由于转子交流励磁的频率不同，如转子材料和结构也会相应的不同。在可变频变压器中，转子磁极可采用矽钢片制成。在水电、风电机组中，转子磁极采用高强度薄钢板制成，结构、材料、工艺、制造等均不同，其控制系统则相差更大。4、本发明技术方案的基本原理众所周知，在同步电机中，定子绕组为m相(一般m=3)对称绕组，定子绕组频率为fs，转子绕组为直流绕组，转子绕组频率为f；=0，转子绕组产生直流恒定磁场，在空间上是固定不变的，其旋转磁场角频率为=0。当电机频率和极数确定时，定子绕组产生的旋转磁场角频率为％=2<=2;τ^^，电机转子机械转速为电机的同步速度nm=坠，权利要求1.新型可变速凸极同步电机，包括定子和转子。定子与普通交流电机定子结构相同，具有m相ρ对极，由电枢铁芯和定子绕组构成。转子为凸极磁极结构，由磁极、磁极绕组、磁轭及转轴等组成。转子磁极绕组由具有m相ρ对磁极组成，m为大于1的正整数。在空间上，为相差360°/m电角度分布；在时间上，为相差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。实际上，一般取m=3。对于一般三相转子绕组，为凸极磁极集中绕组，在时间上和空间上彼此相差120°。2.如权利要求1所述的新型可变速凸极同步电机，在磁路上，转子ρ对凸极磁极，可以采用并联或串联磁路方式，优先采用并联方式。对于三相P对磁极，在极对数为P=1的电机中，对于串联磁路，m相的磁极数为2p=2*m=6。对于并联磁路，m相的磁极数为2p=2*m/2=3。3.如权利要求1、2所述的新型可变速凸极同步电机，转子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.在新颖可变频变压器(VFT)中，如权利要求1、2、3所述的新型变速凸极同步电机是新颖可变频变压器(VFT)的主体和核心，其驱动电机与新型变速凸极同步电机直轴相连，为新型变速凸极同步电机提供有功和无功功率。新型变速凸极同步电机的定子绕组(1)，经变压器(10)与受送端的一端电网(9)相联接，新型变速凸极同步电机的转子绕组O)，经由集电环导流，经变压器(4)与受送端的另一端电网(相联接。新型变速凸极同步电机的定转子绕组分别与异步联网的受送二端电网相联接。从而使可变频变压器(VFT)实现新型柔性交流输电技术(FACTQ异步联网。5.如权利要求4所述的新颖可变频变压器集成系统中，其新型变速凸极同步电机与驱动系统，可以有三种不同系统集成组成新型变速凸极同步电机-新型变速凸极同步电机新型变速凸极同步电机-变频调速同步电机新型变速凸极同步电机-直流电机6.新颖可变速大型水轮发电机组、风力发电机组及其系统，它是以如权利要求1、2、3所述的新型变速凸极同步电机为发电机组的主机。可变速凸极同步电机定子(1)，经由变压器(3)与交流电网(4)相连接。可变速凸极同步电机转子绕组0)，由可变频交流电源(6)，即PWM脉宽调制可变频电源(6)馈电，即转子绕组的频率可调。PWM脉宽调制可变频电源(6)，经由变压器(5)与交流电网⑷相连接。可变频交流电源(6)，一般可采用PWM脉宽调制技术，应用交-直-交变频器(AC-DC-AC)或交-交变频器(AC-AC)。7.如权利要求6所述的新颖可变速大型水轮发电机组、风力发电机组及其系统，根据电网系统的要求和原动机-涡轮机的工况，由涡轮机(10)的特性和参数，通过最优转速、最优功率设置及控制器(11)确定原动机(10)的最优转速、最优功率。由原动机的最优转速，通过转速(频率)控制器(9)确定机组的转速及可变频交流励磁电源的频率，即PWM脉宽调制的频率，控制可变速凸极同步电机转子绕组的频率。由原动机的最优功率设置，控制最优功率设置及控制(9)，经由有功功率、无功功率控制系统(7)，控制可变频交流电源的电压、电流的幅值及相位，控制可变速凸极同步电机的有功功率和无功功率，从而确定发电机组的功率。通过控制系统(8)，实现机组的机组的功率控制和转速调节，机组及统的机电保护和安全可靠运行。8.新颖可变速大型水力发电机组、风力发电机组，它是采用如权利要求1、2、3所述的新型变速凸极同步电机，采用新型变速凸极同步电机-新型变速凸极同步电机同轴相连，其中一台新型变速凸极同步电机，为发电机的主机，为大容量，主发电机机定子(1)和转子O)。另一台新型变速凸极同步电机，容量较小，为发电机的辅机，作为主机的可变频交流励磁机，交流励磁辅机转子C3)和定子G)。同时，二者再与原动机-涡轮机(11)同轴相连，涡轮机为水轮机、风轮机，组成新型大型水轮发电机组、风力发电机组。主发电机定子(1)，经由变压器(12)与交流电网(9)相连接。交流励磁辅机的的定子G)，经由变压器(5)与交流电网(9)相连接，辅机的转子绕组C3)与主机的转子绕组(相连，为主机提供交流励磁电源。9.如权利要求8所述的新颖可变速大型水力发电机组、风力发电机组，根据电网系统的要求和原动机-涡轮机的工况，由涡轮机(11)的特性和参数，通过最优转速、最优功率设置及控制器(10)确定原动机(11)的最优转速、最优功率。通过机组控制系统(8)，控制交流励磁辅机转速控制和功率控制(7)，通过控制辅机定子(4)的电压、电流，控制辅机转子的电压、电流的幅值，相位及频率。由涡轮机最优转速设置，控制确定辅机转子的频率，从而确定发电机组的辅机、主机及涡轮机的转速。由涡轮机最优功率设置，控制辅机定转子的电压、电流的幅值和相位，从而控制主机的有功功率和无功功率。通过控制系统，确定主机及辅机的转速控制、功率控制控制、机组及系统机电保护系统，实现大型水电机组、风电机组的可变速、高效、安全、可靠运行。全文摘要发明名称新颖变速凸极同步电机及巨型旋转频率变换器新型变速凸极同步电机属于电机原理、特性及结构范畴，巨型旋转频率变换器属于新型柔性交流输电技术，涉及可变频变压器(VFT)。本发明要解决的问题是实现凸极同步电机变速恒频和同步电机异步化运行，旋转频率变换。新型变速凸极同步电机，其定子与普通交流电机定子相同，转子为m相(一般m＝3)p对凸极磁极，m为大于1的正整数。转子磁极绕组，空间上，为相差360°/m电角度分布；时间上，为相差360°/m电角度的交流励磁变频电源励磁。磁路上，转子p对凸极磁极，可以采用并联或串联磁路方式，优先采用并联方式。它是巨型可变频变压器和新颖大型可变速水轮发电机组、风力发电机组及系统的核心，为基础性的原始创新发明。文档编号H02J3/38GK102223037SQ20111012795公开日2011年10月19日申请日期2011年5月17日优先权日2011年5月17日发明者宁玉泉申请人:宁玉泉