专利名称：一种永磁同步发电机输出电压的调整装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种永磁同步发电机的输出电压调整装置，是利用双绕组变压器低压边绕组串连接入发电机输出与负载回路中的不同方式实现发电机输出电压调节的装置。
背景技术：
永磁同步发电机具有可靠性高、功率密度高、效率高以及体积小等优点，在汽车用电源以及其他移动电源等应用场合比传统的电励磁发机具有更多的优势，在移动电源领域永磁发电机越来越多地取代传统同步发电机。但是永磁同步电机由于转子采用永磁磁钢励磁，电机内的永磁磁场从外面调节不容易，当发电机运行温度升高时，永磁磁钢会产生可逆退磁，永磁磁场有所变弱，发电机输出电压降低，温度引起的电压变化超过额定电压的5% 以上，不符合负载的额定电压要求。另外，当负载变大时，发电机的输出电压进一步降低。通常永磁发电机的电压变化率在士 10%左右，对负载设备的可靠运行甚至安全以及寿命产生危害。在一些对电压质量要求较高的场合，为了减小永磁发电机输出电压的变化范围， 通常采用混合励磁同步发电机，通过重新设计的混合励磁发电机中的电励磁部分来调节电机内部的磁场，从而调节发电机的输出电压，使之满足电压调整率要求。但是混合励磁发电机结构复杂，成本较高，且增加了励磁控制器，进一步增加了发电机的复杂性。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对永磁同步发电机运行中输出电压变化较大的缺陷，提供一种将双绕组变压器低压边绕组串连接入永磁发电机输出与负载回路中的电压调整装置，使发电机输出到负载的电压稳定在额定电压附近的一定范围之内。本发明所述的永磁同步发电机输出电压的调整装置，其特征是三相双绕组变压器的高压边绕组连接永磁发电机的输出端，高压边绕组的抽头连接到中性点；低压边绕组有1个中间抽头、低压边绕组有3个抽头或高压边绕组有1个抽头。所述低压边绕组有3个抽头时，低压边绕组抽头间的电压比例从右至左为 6:6:6:4。本实用新型的有益效果是，可以用变压器低压边绕组串连接入负载回路实现永磁同步发电机输出电压的调节，使发电机的输出电压稳定在额定电压附近的较小范围内。同时变压器的额定容量仅为发电机容量的大约10%左右，即变压器额定容量发电机额定容量=1 k，即变压器高低压边电压变比的倒数。
以下结合附图对本实用新型作详细说明
图1为用低压边单抽头变压器实现发电机电压调整的电路原理图；[0011]图2为用低压边多抽头变压器实现发电机电压调整的电路原理图；图3为用高压边绕组带抽头的变压器实现永磁发电机电压调整的电路原理图。
具体实施方式
实施例一结合图1变压器低压绕组只有1个抽头的情况对本实用新型进一步说明。根据发电机输出电压变化范围在额定电压的士 10%左右，也就是需要调节部分的电压为额定电压的10%左右，双绕组变压器的变比设计为k= 10 1左右，并且在变压器
低压边绕组设计有一个抽头，相邻出线端的电压为负载额定电压的5%!忑。假定负载额定电压为380V，变压器变比为k= 11 1，低压边有一个中间抽头，则可以实现将发电机实际输出为(1 士 10. 5%)倍额定电压(本例即为340V 420V)调整到负载额定电压的(1 士 2.6%)倍，即调整到 390V范围内，具体说明如下。①如果发电机输出电压为额定电压的(1+7.0%)到(1+10.5%)倍，即408V 420V，将变压器低压边绕组全部反向串连接入负载回路，即变压器低压绕组的首端a、b、c 分别接到发电机的输出端々’、8’、(’，低压绕组尾端11、71、21分别接负载端子队￥、1，就可以将负载电压调整为371V 381. 8V。②如果发电机输出电压为额定电压的(1+2.6%)到(1+7.0%)倍，即408V 390V，将变压器低压边绕组的一半反向串连接入负载回路，即变压器低压绕组的首端a、b、 c分别接到发电机的输出端A’、B’、C’，低压绕组尾端x2、y2、z2分别接负载端子U、V、W，就可以将负载电压调整为372. 3V 390.4V，即为额定电压的(1士2.6% )倍。③如果发电机输出电压为额定电压的(1士2.6%)倍(即370V 390V)，发电机输出可以直接连接负载，变压器的低压边绕组不用接入负载回路，高压边绕组和发电机的输出端断开。④如果发电机电压输出电压为355V 372V，将变压器低压边绕组正向串连接入负载回路，即变压器低压绕组的尾端x2、y2、z2分别接到发电机的输出端A’、B’、C’，低压绕组的首端a、b、c分别接负载端子U、V、W，就可以将负载电压调整为371V 390V，即为额定电压的(1 士2.6% )倍。⑤如果发电机电压输出电压为340V 357V，将变压器低压边绕组全部正向串连接入负载回路，即变压器低压绕组的尾端xl、yl、zl分别接到发电机的输出端A’、B’、C’，低压绕组的首端a、b、c分别接负载端子U、V、W，就可以将负载电压调整为371V 389. 5V。以上为变压器低压边绕组只有一个抽头的情况，可以将发电机原来340V 420V 变化的电压调整到372V 390V。如果增加低压边绕组的抽头，可以将负载电压调整到在额定电压附加更小的范围内变化。实施例二结合图2变压器低压绕组有3个抽头的情况对本实用新型进一步说明。变压器高低压绕组的变比为k= 10 1，低压绕组各抽头之间的电压比例为 6:6:6:4。如果发电机的输出为380V，变压器高压边绕组一相电压为Uaxi = 220V，则低压绕组总电压为Uaxl = 22V，各抽头电压依次为Uax2 = 16V、Uax3 = 10V、Uax4 = 4V。①当永磁发电机输出电压为410V 420V时，将低压部分绕组ax2、by2、cz2分别串入负载回路，即变压器低压绕组的首端a、b、c分别接到发电机的输出端A’、B’、C’，低压绕组尾端x2、y2、z2分别接负载端子U、V、W，也就是说是反向串连接入负载回路，则得到负载电压为380. 2 389. 5V。②当永磁发电机输出电压为399V 409V时，将低压部分绕组ax3、by3、cz3分别反向串入负载回路，则得到负载电压为380. 9 390. 4V。③当永磁发电机输出电压为388V 398V时，将低压部分绕组ax4、by4、cz4分别反向串入负载回路，则得到负载电压为381. 0 389. 8V。④当永磁发电机输出电压为380V 390V时，发电机的输出直接和负载相连，即变压器高压边绕组和发电机的输出端断开，变压器的低压边绕组不用接入负载回路，此时的负载电压就是发电机的输出电压，即负载电压为380. 0 390. 0V。⑤当永磁发电机输出电压为374V 381V时，将低压部分绕组x4a、y4b、z4c分别串入负载回路，即变压器低压绕组的抽头x4、y4、z4分别接到发电机的输出端A’、B’、C’，低压绕组首端a、b、c分别接负载端子U、V、W，也就是说是正向串连接入负载回路，则得到负载电压为380. 8 390. OV0⑥当永磁发电机输出电压为364V 373V时，将低压部分绕组x3a、y3b、z3c分别串入负载回路，即正向串连接入负载回路，则得到负载电压为380. 6 390. 0V。⑦当永磁发电机输出电压为355V 373V时，将低压部分绕组x2a、y2b、z2c分别串入负载回路，即正向串连接入负载回路，则得到负载电压为380. 8 389. 4V。⑧当永磁发电机输出电压为346V 355V时，将低压绕组xla、ylb、zlc绕组分别串入负载回路，即正向串连接入负载回路，则得到负载电压为380. 6 389. 4V。可见，当发电机的电压变化范围为346 420V，通过利用变压器低压绕组带抽头的调节功能，使电压稳定在380 390V范围内，即电压调整率由原来的(-8. 9% +10. 5% )调节到 +2. 6% ο实施例三对应于图3中变压器高压边绕组中间带抽头的实施方案说明如下。变压器高低压绕组的变比为k= 19 1，高压边绕组中有一个抽头，绕组AX2对低压绕组的变比为Ii2 = Il 1，低压绕组没有抽头。假定负载的额定电压为380V，而发电机的输出为MOV 420V，采用以下接法，可以将负载电压稳定在一定范围内。①当永磁发电机输出电压为410V 420V时，将变压器高压边绕组尾端X、Y、Z断开，高压边绕组的抽头Χ2、Υ2、Ζ2短接，并将发电机输出端Α’、B’、C’分别接变压器高压输入端A、B、C，低压绕组axl、byl、CZl分别反向串入三相负载回路，即变压器低压绕组首端端子a、b、c分别接到发电机的输出端A’、B’、C’，低压尾端xl、yl、zl分别接负载端子，则得到负载电压为372. 7 381. 8V。②当永磁发电机输出电压为391V 409V时，只需将上步骤中的X2、Y2、Z2断开， X、Y、Z短接，其他接线不变。即将变压器高压边绕组的抽头Χ2、Υ2、Ζ2断开，高压尾端X、 Y、Z短接，并将发电机输出端Α’、B’、C’分别接变压器高压输入端Α、B、C，低压绕组axl、 byl、czl绕组分别反向串入三相负载回路，即变压器低压绕组首端端子a、b、c分别接到发电机的输出端A’、B’、C’，低压尾端xl、yl、zl分别接负载端子，则得到负载电压为370. 4 387. 5V。[0040]③当永磁发电机输出电压为370V 390V时，发电机的输出直接和负载相连，即变压器高压边绕组和发电机的输出端断开，变压器的低压边绕组不用接入负载回路，此时的负载电压就是发电机的输出电压，即负载电压为370. 0 390. 0V。④当永磁发电机输出电压为352V 369V时，将变压器高压边绕组尾端X、Y、Z短接，高压抽头Χ2、Υ2、Ζ2断开，并将发电机输出端Α’、B’、C’分别接变压器高压输入端Α、B、 C，低压绕组xla、ylb、zlc分别正向串入三相负载回路，即变压器低压绕组尾端xl、yl、zl 分别接到发电机的输出端A’、B’、C’，低压绕组首端端子a、b、c分别接负载端子，则得到负载电压为370. 5 388. 4V。⑤当永磁发电机输出电压为340V 351V时，将变压器高压边绕组的抽头X2、Y2、 Ζ2短接，高压尾端Χ、Υ、Ζ断开，并将发电机输出接变压器高压输入端A、B、C，低压绕组xla、 ylb、zlc分别正向串入三相负载回路，即变压器低压绕组尾端xl、yl、zl分别接到发电机的输出端A’、B’、C’，低压绕组首端端子a、b、c分别接负载端子，则得到负载电压为370. 9 382. 9V。可见，当发电机的电压变化范围为340 420V，通过利用变压器高压边绕组抽头的切换以及低压绕组串连接入负载回路的调节功能，使电压稳定在370 390V范围内，即电压调整率由原来的士 10. 5%调节到士2.6%。
权利要求1.一种永磁同步发电机输出电压的调整装置，其特征是三相双绕组变压器的高压边绕组连接永磁发电机的输出端，高压边绕组的抽头连接到中性点；低压边绕组有1个中间抽头、低压边绕组有3个抽头或高压边绕组有1个抽头。
2.如权利要求1所述一种永磁同步发电机输出电压的调整装置，其特征是所述低压边绕组有3个抽头时，低压边绕组抽头间的电压比例从右至左为6 6 6 4。
专利摘要一种永磁同步发电机输出电压的调整装置，通过采用将高压边绕组或低压边绕组带抽头的双绕组变压器的低压绕组串连接入发电机输出与负载回路的多种不同方式，对永磁发电机输出到负载的电压进行补偿，使发电机的输出电压调整率满足指标要求。在永磁同步发电机由于温升或负载增大而使输出电压大小明显偏离要求的情况下，通过本实用新型的电压调节，使输出到负载的电压稳持在要求的指标范围内，电压更加稳定。
文档编号H02P9/40GK202261150SQ20102058343
公开日2012年5月30日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者刘明基, 孔德平, 罗应立, 高玉颖 申请人:华北电力大学