高效能汽車交流發電機電氣線路的製作方法

2023-09-21 19:28:50 2

專利名稱：高效能汽車交流發電機電氣線路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高效能汽車交流發電機的電氣線路。
現有汽車交流發電機實為一種爪極結構軸向激磁的三相同步發電機，定子為三相繞組聯接三相橋式整流器輸出。按技術條件規定，發電機要滿足輸出零電流的轉速及額定負載轉速的要求，由於發電機電流頻率和轉速成正比，因而繞組的電抗隨轉速增高，當轉速到一定值時，由於電樞反應及繞組電阻、電抗壓降的影響，輸出電流達到飽和，限制了電機輸出能力及原材料利用，同時由於電機聯接橋式整流器輸出，使發電機相電流相電壓波形嚴重畸變，高次諧波電流磁勢磁場，增加了電機的損耗並引起振動噪聲，日本日產公司曾研製定子三相繞組雙△形接法，由功率三極體開關控制的串並聯輸出的SP型交流發電機，能提高輸出電流，但由於轉換迴路中的功率三極體存在一定壓降，且控制電流較大，導致輸出效益降低，並使轉換電路及控制器結構複雜，成本增大。這種接線方式也未能消除定子繞組中諧波電流磁場產生的不利影響。
本發明的目的在於提供一種能提高汽車交流發電機的輸出功率，減少損耗及振動噪聲，提高汽車交流發電機的運行效率，達到高效節能、節材的要求，且結構簡單，成本低廉的高效能汽車交流發電機的電氣線路。


圖1為本發明的汽車交流發電機的電氣線路。
圖2為高效能汽車交流發電機的轉換控制器電路。
本發明的發電機定子電樞為六相繞組，接成雙Y型、雙Y繞組可做成相互空間相位移30°電角度或零電角度兩種型式。兩個三相整流橋由晶閘管三相半控橋聯接控制其串或並聯輸出，晶閘管的觸發信號由頻率(轉速)檢測控制器，根據整定轉速要求進行控制，當發電機運行轉速低於整定轉速(即在製作發電機時人為沒定的某一發電機運行轉速)時，晶閘管關斷，雙Y繞組整流橋串聯輸出，當轉速大於整定轉速時，則雙橋並聯輸出。
本發明電氣線路如圖所示，1為六相雙Y電樞繞組，2為勵磁繞組，3為整流橋，4為晶閘管半控轉換整流橋、5為電壓調節器，6為蓄電池，7為轉換控制器。
本發明的發電機定子為六相繞組，接成雙Y型(如圖1)，雙Y繞組可做成空間相位移30°電角度或零度電角度兩種型式。兩Y繞組分別連接二個三相整流橋3，並將兩整流橋共陰極端或共陽極端並聯，在兩整流橋3中部，由晶閘管轉換半控整流橋4連接，半控整流橋4的通斷由轉換控制器7根據整定轉速要求進行控制，使發電機可能工作於兩種狀態。當發電機運行轉速低於整定轉速，相應輸入的電信號的周期大於基準時間時，半控整流橋導通，雙Y繞組整流橋串聯輸出，當發電機轉速大於整定轉速時，半控整流橋4關斷，雙Y繞組整流橋3並聯輸出。
轉換控制器7如圖2所示由整形電路8單穩電路9和10、門電路11、濾波電路12及放大電路13(這些電路均為現有技術中的基本電路)構成。反映電機運行轉速的電信號由輸入線14輸入，經整形電路8整成方波信號，送到單穩電路9，以單穩電路9的暫穩時間(脈衝寬度)為基準時間，單穩電路9的輸出送至單穩電路10，作為單穩電路10的觸發信號，單穩電路10的輸出送至門電路11，作為門電路11的開關信號，單穩電路10的輸出為暫穩態時，門電路11關閉;單穩電路10的輸出為穩態時，門電路11導通。單穩電路9的輸出還經輸入線15送至門電路11。門電路11導通時，單穩電路9的輸出經門電路11送至濾波電路12。門電路11關閉時，單穩電路9的輸出被門電路11阻斷，送不到濾波電路12。在門電路11打開，單穩電路9輸出為穩態時，門電路11的輸出與其關閉時的輸出相同，都為第一種狀態;在門電路11導通，單穩電路9輸出為暫穩態時，門電路11輸出為第二種狀態。所謂第一種狀態及第二種狀態是指電平的不同狀態，若第一種狀態為高電平，則第二種狀態為低電平;反之，若第一種狀態為低電平，則第二種狀態為高電平。門電路11輸出經濾波電路12送至放大電路13，門電路11輸出經濾波電路12後為第一種狀態時，放大電路13導通，輸出正觸發電壓經二級管隔離加到轉換三相半控橋4中的三個晶閘管控制極，半控橋導通，使雙Y繞組整流橋串聯。當門電路11經濾波電路12後輸出第二種狀態時，放大電路13關閉，轉換三相半控橋4關斷，雙Y繞組整流橋並聯。門電路11的輸入線和單穩電路10的輸入線可以和單穩電路9的同一輸出端相連，也可以和單穩電路9的不同輸出端相連。在門電路11與放大電路13之間插入濾波電路12，用於濾去幹擾信號，提高穩定性。
在轉換控制器7的電路中，單穩電路9的暫穩時間(脈衝寬度)為基準時間，當反映轉速的電信號周期大於基準時間時(即電機運行轉速低於整定的轉速)，此時單穩電路9輸出為方波信號，該信號送至單穩電路10，作為其觸發信號;單穩電路9輸出的暫穩態信號及單穩電路10輸出的穩態信號，經門電路11作用後，通過濾波電路11輸出為第一種狀態，控制器輸出信號使轉換半控橋4導通，雙Y繞組整流橋串聯運行。當輸入信號周期小於或等於基準時間時(即電機運行轉速高於或等於整定的轉速)，單穩電路9輸出恆為穩態直流量，而單穩電路10無觸發信號，故其輸出恆為穩態電平，而使門電路11輸出為第二種狀態，放大電路13關閉、轉換半控橋4關閉，雙Y繞組整流橋3並聯運行。
採用本發明的六相雙Y繞組空間位移30°電角度的繞組型式的電機要求每極每相槽數q為偶數(一般q＝2)，六相雙Y繞組空間位移零電角度的繞組型式的電機、每極每相槽數也可q-1，而用兩相繞組並繞法，電機繞組每相串聯匝數應按電機特性要求優化選擇，整流橋3及轉換半控橋4的元件，按電機輸出電流二分之一的要求確定其額定值規格。
本發明與現有汽車交流發電機技術比較有以下顯著優點1、由於採用了適於整流負載的六相雙Y型電樞繞組及雙整流橋和晶閘管三相半控橋串並聯輸出轉換整流電路，發電機低速運行時，雙Y繞組整流橋串聯輸出，兩套繞組整流電壓相加，可以滿足零電流輸出轉速要求，在高於整定轉速運行時，雙Y繞組整流橋轉換為並聯輸出，輸出電流為兩者之和，在此狀態下，繞組內阻抗及電樞反應磁勢大為減小，所以可實現在額定轉速時保持輸出電壓及繞組內部導體電流相同，而較現有三相繞組汽車交流發電機輸出電流提高近一倍、即輸出功率提高約一倍。同時因內部電流導體數及磁負荷基本不變，額定轉速不變，所以電機的電氣損耗、鐵損耗，機械和通風損耗不變，因功率提高一倍，電機效率可提高約16%。
2、採用六相雙Y移30°繞組，可消除相電流中因整流引起的5、7次諧波電流產生的磁勢(許實章著交流電機繞組理論機械工業出版社)可以降低電磁振動、噪聲及附加損耗。
3、本發明採用的雙整流橋整流及晶閘管三相半控轉換電路，晶閘管既起開關作用、導通時也作為整流橋整流元件、安裝方便，且壓降小，控制器功率也較小，整個系統結構簡單、成本低。
4、本發明的電氣線路，也可應用於其他型式的機動車、船中帶整流器輸出的交流發電機。
權利要求
1.一種由發電機定子繞組，勵磁繞組、整流橋及轉換可控整流橋，轉換控制器，電壓調節器構成的高效能汽車交流發電機電氣線路，其特徵在於發電機定子電樞採用六相繞組接成雙Y型，可做成雙Y繞組空間相位移30°電角度或零電角度兩種型式，兩個Y繞組分別連接兩個三相整流橋3，並將兩個整流橋共陰極端及共陽極端並聯，在兩個整流橋中部連接一晶閘管轉換三相半控整流橋4，轉換整流橋4中晶閘閘管的通斷由轉換控制器7控制，控制器7由整形電路8、兩個單穩電路9和10、門電路11，濾波電路12、放大電路13構成，反映電機轉速的電信號經整形電路整形後，送至單穩電路9，單穩電路9有兩個輸出端，一個輸出端經單穩電路10後送至門電路11，一個輸出端直接送至門電路11，門電路的輸出端連接濾波電路12，濾波電路12的輸出端連接放大電路13，經輸出線16送至晶閘管控制極。單穩電路9也可以只有一個輸出端，由這一個輸出端分兩條線輸送信號，一條線經單穩電路10將信號送至門電路11，另一條線直接將信號送至門電路11。
全文摘要
本發明為一種高效能汽車交流發電機電氣線路，發電機定子電樞採用六相繞組，接成雙Y型，並可安排成相互空間相位移30。或零電角度兩種形式，連接二個三相整流橋及一個晶閘管轉換三相半控整流橋，由檢測發電機轉速的轉換控制器信號、控制晶閘管通斷，可實現雙Y繞組整流橋工作於串聯或並聯輸出兩種狀態。本發明電氣線路可使發電機效率較現有三相發電機提高約16％，並可有效抑制高次諧波電流磁場引起的振動、噪聲及附加損耗。
文檔編號H02J7/24GK1080442SQ9210494
公開日1994年1月5日 申請日期1992年6月13日 優先權日1992年6月13日
發明者鄭德騰, 林光堅, 盧賢良, 蔡傑 申請人:福州大學