内容摘要：目前的混合励磁永磁工频无刷同步发电机是一种双永磁工频无刷同步发电机，其励磁机为永磁式励磁机，励磁机无法在定子侧进行励磁电压的调节。为实现双永磁混合励磁工频无刷同步发电机的正、反向励磁调节功能，其电压调节器（AVR）被置于转子上，直接对永磁励磁机转子电枢电压进行正、反向励磁调节。但这样使AVR操作、维修不方便；同时，由于AVR是旋转的，为确保其可靠性，AVR体积不能做得很大，影响了双永磁工频无刷同步发电机产品容量规格的扩大，也影响了派生功能的扩展。为克服现有双永磁混合励磁永磁工频无刷同步发电机的缺陷与不足，提出了一种新的双励双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机，它可将置于转子上的旋转AVR转移到不旋转的定子侧，解决了双永磁混合励磁永磁工频无刷同步发电机AVR操作、维修不方便的问题，还能扩展AVR的其它功能，以及使混合励磁永磁工频无刷同步发电机可向较大容量规格发展的问题。
关键词：混合励磁、双励双控、正反向励磁、脉宽锯齿波、正、反补状态、旋转整流方向控制器。
一种新型的双励磁双控式自励恒压永磁工频无刷同步发电机，主要包括：永磁工频无刷同步发电机的组合定子，发电机转子，双频励磁机，双控式AVR，旋转整流器。具体原理框图如下：
.png)
组合定子由主绕组和电励磁双频励磁机的励磁源绕组组成。提供发电机端电压信号和AVR中电源变压器电压；励磁源绕组通过AVR提供励磁机定子主励磁绕组的直流可控励磁电流。双控AVR提供可控的直流励磁电流、固定的直流励磁电流及方向控制的交流信号。双频励磁机由主励磁发电机和控制发电机组成，主励磁机的转子三相电枢绕组提供补偿发电机转子励磁绕组的直流励磁电流，通过双向旋转整流电路中的H桥双向开关电路，实现直流励磁电流的正向和反向转换。
作为发电机的核心部件——双控AVR（双控电压调节器），它主要包括：AVR工作电源变压器、直流稳压电源电路、电压检测电路、信号比较放大电路、控制调节电路、励磁电流控制电路、方向信号控制电路等。
直流稳压电源电路经整流，滤波及稳压后分别连接到信号比较放大电路和方向信号控制电路。
电压检测电路对电压进行电压采样，并将所述采样电压输入电压设定电路内。采样电压与设定电压比较后，进行信号放大，控制调节电路得到放大后的差值电压后，根据差值电压的大小和正、负值，通过该电路中的集成电路模块获得主励磁机的定子励磁电流大小和补偿转子励磁电流方向的双重控制信号。
励磁电流控制电路输出端根据输入的励磁电流的大小，通过稳压电路负反馈，以控制锯齿波发生器产生相应的脉宽锯齿波对主励磁机励磁电流大小进行脉宽调节，进而调节双励双控永磁发电机端电压的高低以保持恒定。
方向信号控制电路可输出开关信号到交流方向信号控制电路，交流方向信号电路根据方向信号控制电路输入的方向控制开关信号（有直流电信号和无直流电信号），通过交流方向信号控制电路中的直流光偶开关的开断，便旋转变压器初级线圈在永磁发电机输出端电压高时，无交流电压信号输入，在永磁发电机输出端电压低时，旋转变压器初级线圈有交流电压信号输入，旋转变压器次级线圈（转子侧）也相应有交流电信号或无交流电信号。
该发电机的转子由永磁励磁的主转子，电励磁的补偿转子，旋转整流方向控制器，双向旋转整流装置，励磁机转子，旋转变压器次级线圈组成。它们装在一根共同的转轴上，构成双励系统。
旋转整流方向控制器的交流信号由旋转变压器提供，励磁机中的控制电机的电枢绕组提供直流稳压电路的交流工作电源。直流方向信号控制电路利用交流光偶将交流信号转变为直流信号输入驱动器电路，根据发电机输出端电压高低，输出高电位信号与低电位信号。直流稳压电路为驱动器电路提供5V的稳压直流工作电源。驱动器电路根据直流方向信号控制电路输入的高电位与低电位将输出对应信号，使H桥双向开关电路处于正补导通工作状态或反补导通工作状态。
当发电机输出端电压比额定电压（设定电压）低时，AVR中的方向信号控制电路中的直流光偶开关闭合，AVR中的交流方向信号控制电路会导通，将高电位信号送入驱动器电路，使其Q1和Q4导通，补偿电机的励磁电流将从F1流向F2，为正补偿工作状态，通过AVR对励磁电流大小的调节，将发电机输出端的低电压补偿到接近额定电压。反之，当发电机输出端电压高于额定电压（设定电压）时，AVR中的直流光偶开关是断开的，AVR中的交流方向信号控制电路不导通，此时是低电位信号送入驱动器电路。使Q2和Q3导通，补偿电机的励磁电流从F2流向F1，为反补工作状态。通过AVR对励磁电流大小的调节控制，将发电机输出端的高电压调节到额定电压附近，保证发电机输出电压的稳定性。
参考文献：
1、汤蕴璆、梁艳萍，《电机电磁场的分析与计算》，机械工业出版社
2、郭春平、高晓芳《同步发电机励磁系统基本理论与设计》，东南大学出版社
3、苏绍禹、高红霞《永磁发电机机理、设计及应用》，机械工业出版社
论文作者:章建萍
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
标签：永磁论文; 励磁论文; 发电机论文; 电压论文; 信号论文; 电路论文; 转子论文; 《电力设备》2020年第1期论文;