专利名称：无畸波感应式(特高压)无控平波高压整流(法)器的制作方法
技术领域：
用通电三相交流绕组在定子上产生的旋转磁场、感应同在定子上的直流绕组。用反向并联二极管能使直流绕组逐一线圈无控自然换向的电路、使直流绕组感应电势可对外输出高压直流电。米用交流旋转磁场二次发电的方式从而把交流电无畸波转换成直流的一种‘无畸波感应式无控平波高压整流器’。将多个这样的‘无畸波感应式无控平波高压整流器’的交流绕组，并联接到交流发电机的三相电源。再将这些整流器的直流正、负端线，按排列的顺序挨个全都串联起来。使交流发电机电压不用经变压器、也无需滤波，就能直接转换成特高压平波直流电远输的一种安全性较高、能替代目前特高压始端变压换流器的、无畸波感应式特高压无控平波整流方法。
背景技术：
此前凡是3相或多相桥式整流都不可避免地产生畸波影响电网效率、严重干扰精密电子设备的灵敏度。三相桥式整流过程是无法消除畸波的。现在结合、用极简单无控换向电路代替电刷、仍能保持逐一线圈换向的(不可逆)特优良《无刷无控平波高压、高效直流发电机》(以下简称‘平高机’专利申请号201110312986.2。2月29日已公布。)技术、交-直整流转换就不再发生畸波了。简介‘平高机’技术如下图4中串联了三块I. 5v的5号电池，只让其中的两块与电流表(万用表直流500mA档)、二极管(实心表示有电流导通)和一个3. 8 (或2. 5) v小灯泡串成回路后灯泡亮，电流表指针也同时有电流显示。接下来图5中触点闭合(为一目了然方便理解、特意又将原电路改变了一下布图方式)、第三块电池又串入有灯泡的回路中灯泡更亮，而此时电流表指针却回零了，说明二极管在阻止了第三块电池电流短路的同时，也被第三块电池施加了一个反向电压而被‘关断’不能再导通(非实心表示无电流导通)电流！！！将电流表再改用0.5mA档测试也丝毫无电流显示！电流此时只从又串加了第三块电池的正端、既该串联组的最高端压导通！！图5中改用电动自行车(每节12v)电池、灯泡换成电阻、通5A电流再试验，0. 5mA电流表仍无丝毫电流显示(对于该电路的实验，其实越用低压电源、小电流，越能精确验证)。原因就是在这种电路中1、当外电路电阻相同时，电流在串联电势的内电路有较大程度的从高性；2、外电路电阻压降又高于次高端电势。这两个因素都会导致次高端电压导通电流变得极小。关键是在该状态下、又在此设置的这个二极管被施加着在此种电路中不能被克服掉的反向电压，才极易被‘关断’而丝毫不能导通电流。也就是用图5说明，在原电势端部一旦再串加一个电势、这个二极管即被施加一个在此种电路中不能克服掉的反向电压、而将二极管‘关断’ 了！反之、一旦撤除串联在电势端部的这个串加的电势、施加于二极管的反向电压消失后，二极管也就即刻导通。在这种电路中对串联电势的端部串加一个或减少一个电势、都会直接控制二极管的‘关断’或导通。这种过程在用‘无控自然关断反向并联二极管’电路换向的‘平高机’的运行中、就是完成了一个，用逐一线圈电势、无控自然关断或开通二极管而完成换向的周期。图I、图2是‘平高机’的发电、换向原理图。为便于对‘平高机’自动换向电路的理解和分析，并能进行直观测验，所以在图3中用电池串联组代表了 ‘平高机’支路电势、并设有反向并联二极管(换向)电路及负载回路。这样就可以直接测得、除串联电势的最高端压(正负)处各有一个正向二极管导通电流外，其他所有的二极管(无论电势是否连接负载闭路)都被施加着反向电压而‘关断’。并且图3中凡是通向串联总电势正端的二极管、越是靠近零电势、被施加的反向电压越大，处零电势的反向二极管被施加的反向电压最大。而凡是连接串联总电势负端的二极管越是靠近最高电势、被施加的反向电压也就越大，处最高电势端的反向二极管被施加的反向电压同样也是最大。所以负载时、就只有串联电势最高端压的(正、负)各一个正向二极管能够导通电流。图I中各线圈的端线上都接有反向并联整流二极管。整流二极管的另一端凡是正向的都集结于‘平高机’的正电端，凡是负向的都集结于‘平高机’的负电端。当转子磁极 旋转发电、(电枢反应形成的、并随同磁场一起旋转的)物理中性(虚)线瞬时处于定子某两个相临线圈的中间时，该间的端线必然成为定子绕组感应电势的最高端压点。负载时便只从连接最高端压的2个正向二极管导通电流。图2中、(当随同磁极一起旋转的)物理中性(虚)线转到下一个线圈(所在槽)的中心位置时、该换向线圈电势瞬时为零。因它的电势在原来的支路电势端消失，这样就开通了在它原支路次高端的二极管，所以该(换向)线圈头尾的(2个)端线、在此时并列成了定子直流绕组感应电势的最高端压点。负载时、在绕组感应电势的正、负最高端压处、就会各有2个整流二极管在此瞬间同时导通电流。随着物理中性线的向前移动，当这个换向线圈的感应电势从零又开始改变方向升高时，即又串入到下一个支路的电势端、便对下一个支路中的原来在电势端的正在导通电流的二极管施加反向电压、将其关断。而由新建的最高端压连接的正向二极管导通电流。 物理中性(虚)线在定子上每掠过一个线圈、这个线圈的电势当然就会自然换向，定子直流绕组感应电势的最高端压点也就顺转向不断地逐一线圈位移。经无控自然关断反向并联二极管逐一线圈换向电路，在任一瞬态外接负载闭路时，就只能是从处物理中性(虚)线上的、最高端压端线连接着的正向二极管导通电流，根本不需要任何位置控制！！！而其它所有的二极管当然都被施加着反向电压、处‘关断’状态、不能导通电流。并同时起着阻止每条支路(包括各线圈或任意几个相临线圈串联的)电势电流短路的作用。以上就是成功实现的‘平高机’能够无刷、无控、逐一线圈换向、可始终、直接从最高端压导出平直电流的重要原因！极其简单而不奥妙！也叫人觉得悔迟至今才揭开了在我们眼皮底下耍了百多年的、这个因极其简单才具有极大蒙蔽性的反向并联二极管换向电路的‘浮浅之密’ !结束了直流发电机逐一线圈换向只能使用电刷的历史。其实科学技术本应就是大自然中简单、纯朴且宝贵的‘原料’和稍加人类智慧精雕细琢的‘结晶’。‘平高机’的发明也确是一项跨世纪的百年突破。尤其(海)风电场可以直接串机(参阅‘平高机’ 一并申请专利的串机发电)、大受其益。以上对‘平高机’内容的简介在6月22日对专利申请(号201210068070. I) ‘两用发电机’的补正中已经说了。在这里又提是因‘平高机’的发明初现不久，若不稍加细述、电机业内极少有人完全清楚地知道。
还有、虽然可以用多个‘平高机’串联实现《特高压无控平波直流发电》。但这只适应新建特高压直流发电(厂)。对于已建成及正运行的大多交流发电(厂)、若再用交流电动机带着多个‘平高机’串联发直流电进行交直整流转换，虽然也可以甩开控制技术复杂、(发电量3000Mw.电压IOOOkv)价值30多亿的始端换流站(且目前尚无此种等级的换流站)。但总是不太恰当。再说一两年内也不可能将交流发电全部改造成平波直流发电。所以、为了配合尽早全面实现直流输电节能减排，特在此仍依赖‘平高机’技术再提供一种较目前特高压直流输电始端换流器简易的、造价低廉、较安全的无畸波感应式特高压无控平波高压整流法。
发明内容
无畸波感应式无控平波高压整流器(以下简称‘平整器)图6示出了 ‘平整器’的交-直整流转换原理、实际就是用通电三相交流绕组旋转磁场替代了 ‘平高机’的转子磁极而实现了 ‘平整器’。具体就是在无外壳的三相异步电动机的定子内、无气隙套(压)装无轴无换向片的直流(发电机)转子，使内外两铁心不做相对机械转动。交、直(每个线圈可以是 多匝)两套绕组可以都设在外(或内)铁心上，另一铁心就无需再设嵌线槽。以通电三相交流绕组的旋转磁场在直流绕组中感应出电势，依赖反向并联二极管能使直流绕组逐一线圈无控自然换向的电路、对外输出高压直流电。也就是用交流旋转磁场(旋转磁场的转向与设定直流输出的正负端无关)二次发电的方式实现从交流向平波直流电的无控、无畸波转换。内、外两铁心无气隙接合面要留有适当数量、相互对应咬合的、小的浅槽(形状不限)和销(齿)、作为销合固定，防止两铁心相对转动。因不再设轴。两对及以上磁极的仍留铁心原轴孔散热。外铁心的外侧可以是拱桥洞型的、底侧平直便于‘平整器’的稳定安放。也可用简单轻便的包箍支(点)架。绝缘接线盒设在替代原电机外壳的外(架)体上，另配放置反向并联二极管的整流箱。大型的‘平整器’用油冷。端接线盒和整流箱设在油箱体上。为利于(特高压)绝缘、油箱体也可以用非导电体。所需直流电压的高低、因电网交流频率一定，直流感应绕组总匝数的多少、以及磁极对数的多少也起着决定性。因只是交直两套绕组间的电磁感应、没有转子机械运动，‘平整器’自身限制电压高于转动电机。三相交流旋转磁场虽有波动、但直流绕组本身有电感滤波作用，直流输出实际波形依然较平直。以增多(元件)线圈为主来提高直流电压的、直波更好。、无畸波感应式特高压无控平波高压整流法根据直流高压的需要，将多个或几十个‘平整器’ ‘并串’组合。如图7中(为省略画图、仅只用了 5个‘平整器’来表示该方法)，将这些‘平整器’的交流绕组(因‘平整器’直流侧设定的正、负端与交流旋转磁场的转向无关，可任意相)端线并联接到(一台或多台无需并网运行的)三相交流发电机(仅广2万伏左右)电源上(由多台交流发电机供电时，一台交流发电机可单独为一个或几个‘平整器’并联供电)。再将这些‘平整器’的直流绕组的正、负端线挨个全都串联起来(还起到了相互滤波的作用)。从而就可以使较低的交流发电机电压不再用变压器，也无需滤波，只是经感应二次发电、无控换向转换、直流串联等系列方式，就能直接无畸波转换成所需要的特高压平波直流电远输了。为防止直流最高电势端击穿绝缘、经由‘平整器’交流侧的并联电路发生直流特高压正、负极间短路。除了提高直流串联电势最高端的一个或几个‘平整器’的绝缘等级以外，还可以如图7中、对处在直流电势最高端的一个或几个串联的‘平整器’、在它们连接交流电源的电路上，串联一个或几个高级绝缘的等压或不等压的绝缘过渡变压器，以此均分直流特高电压、辅助提高直流特高压绝缘安全，防止特高压正、负极间击穿短路。串加了绝缘过渡变压器后、‘平整器’的交流绕组电角度无论滞后多大、甚至有相差、不同频率或直流压差也不影响直流绕组感应电势的串联！(只要不同型号容量的‘平整器’直流侧的额定电流一致就行。当然用相同型号容量的更好)。倒是可以用改变(一个或几个)交流发电机的频率(或电压)对串联获得的直流特高压能进行调压。一个组合群中用的‘平整器’越多，其中较低绝缘等级的‘平整器’也就越多。交流侧并联分流也越多、电导热损也就越少。既利于‘平整器’散热、也避免大容量电机的笨·重制造。以上就是用多个‘平整器’ ‘并串’组合发明的‘无畸波感应式特高压无控平波高压整流法’的实现方法。它安全性较高，可替换目前特高压直流输电始端的、有较大控制技术难度、价格昂贵的变压换流器。为全面实现直流网输电提供了易行条件。
权利要求
1.据说明书所述、一种无畸波感应式无控平波高压整流器；特征是在无外壳的三相异步电动机的定子内、无气隙套(压)装无轴、无换向片的直流(发电机)转子，使内外两铁心不做相对机械转动；交、直两套绕组也可以都设在外(或内)铁心上，另一铁心就无需再设嵌线槽；用通电三相交流绕组产生的旋转磁场、在直流绕组中感应出电势，依赖反向并联二极管能使直流绕组逐一线圈无控自然换向的电路、对外输出高压直流电，既用交流旋转磁场二次发电的方式实现从交流向平波直流电的无控、无畸波转换。
2.根据权利要求I提出的一种无畸波感应式特高压无控平波整流法；特征是根据直流特高压的需要，将多个或几十个‘无畸波感应式无控平波高压整流器’的三相交流绕组(各自分别)并联接到(一台或多台无需并网的)三相交流发电机(仅广2万伏左右)的交流电源上；而将每个‘无畸波感应式无控平波高压整流器’的直流绕组的正、负端线，挨个全都串联起来，从而使较低的交流电压不再经变压器、也无需滤波，只是经感应二次发电、无控换向转换、直流串联等系列方式，就能直接无畸波转换成特高压平波直流电，是一种安全性较高、能代替目前直流特高压输电始端变压换流器的、无畸波感应式特高压无控平波高压整流方法。
全文摘要
这是一种无畸波感应式无控平波高压整流器。图6示出了它的交-直整流转换原理、实际就是用通电三相交流绕组旋转磁场替代了‘平高机’的转子磁极而实现了无畸波平波整流。具体就是在无外壳的三相异步电动机式的定子内、无气隙套(压)装无轴无换向片的直流(发电机)转子，使内外两铁心不做相对机械转动。交、直两套绕组可以都设在外(或内)铁心上，另一铁心就无需再设嵌线槽。用通电三相交流绕组产生的转磁场、在直流绕组中感应出电势，依赖反向并联二极管能使直流绕组逐一线圈无控自然换向的电路、对外输出直流电。用交流旋转磁场二次发电的方式实现无畸波整流。用多个这样的无畸波整流器并串组合也可实现特高压无控整流。
文档编号H02K47/02GK102723845SQ20121023547
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者光迪君 申请人:光迪君