專利名稱：一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法及其發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法及其發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
逆變發(fā)電機(jī)由于其體積小，重量輕，電性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在小型引擎發(fā)電機(jī)領(lǐng)域發(fā)展很快。現(xiàn)有的逆變發(fā)電機(jī)的工作原理是采用一個(gè)多極的交流永磁發(fā)電機(jī)發(fā)出一個(gè)頻率較高的等幅交流電，通過(guò)可控整流方法將該交流電整流成一個(gè)恒定的直流電,再通過(guò)逆變電路將其轉(zhuǎn)換成所需要的交流電，俗稱ADA方式。由于現(xiàn)有的ADA逆變電路是通過(guò)橋式電路，采用IGBT功率晶體管對(duì)直流電斬波，再通過(guò)LC電路對(duì)該波形進(jìn)行整形，還原成交流正弦波。因?yàn)椴捎肐GBT功率晶體管在斬波頻率20K的狀態(tài)下工作會(huì)產(chǎn)生較大的開(kāi)關(guān)損耗，造成晶體管的發(fā)熱及功率的損失，降低了效率，同時(shí)用來(lái)對(duì)斬波后波形進(jìn)行整形的大功率電感也會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，造成較大的損耗。 同時(shí)20K斬波頻率的多次諧波會(huì)產(chǎn)生可發(fā)射的高頻無(wú)線電電磁波，如要將發(fā)電機(jī)功率做的更大，則無(wú)線電電磁波也更大，這將無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有的歐洲EMC認(rèn)證要求。當(dāng)然現(xiàn)有技術(shù)中亦有對(duì)發(fā)電機(jī)發(fā)出的較高頻率等幅交流電直接用可控硅來(lái)整形，即通過(guò)串連在輸出線圈電路上的可控硅控制不同時(shí)刻的導(dǎo)通角來(lái)獲得接近正弦波波形的交流電。但這種方式在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，由于發(fā)電機(jī)從空載到負(fù)載時(shí)的外電壓幅度變化較大，幅度不恒定(尤其是空載狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的外電壓幅度會(huì)很高)，讓可控硅既要控制電壓幅度，同時(shí)控制電壓波形的方法很難獲得波形失真小，電壓穩(wěn)定的交流電，從而無(wú)法真正在實(shí)際中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法，該方法可較為調(diào)和有效的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)于電壓幅度與波形的控制，從而使交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生出波形失真度小，電壓穩(wěn)定，且不存在高頻無(wú)線電電磁波干擾的正弦波交流電。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法，其特征在于以一個(gè)多極永磁發(fā)電機(jī)作為主發(fā)電機(jī)，而以一個(gè)與該主發(fā)電機(jī)交流電頻率同步的多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)作為調(diào)幅發(fā)電機(jī)，將所述主發(fā)電機(jī)與該調(diào)幅發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接，通過(guò)控制所述調(diào)幅發(fā)電機(jī)的多極定子的勵(lì)磁磁場(chǎng)來(lái)改變其定子上輸出電壓的幅度，使得主發(fā)電機(jī)與調(diào)幅發(fā)電機(jī)發(fā)出的同頻率交流電疊加產(chǎn)生隨調(diào)幅發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化的電動(dòng)勢(shì)，從而輸出電壓幅度恒定的等幅交流電，再對(duì)輸出的等幅交流電進(jìn)行正反向整流并整形，最終產(chǎn)生所需頻率的正弦波交流電輸出。本發(fā)明方法中，所述調(diào)幅發(fā)電機(jī)的多極轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)采用電磁可控磁場(chǎng)，其定子線圈輸出電壓的大小根據(jù)多極永磁發(fā)電機(jī)和多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)串連后的輸出電壓大小變化通過(guò)電子線路來(lái)控制，從而在其定子上產(chǎn)生一個(gè)幅度隨負(fù)載變化而變化的輸出電壓。本發(fā)明方法中，可以采用常規(guī)的可控硅整流電路對(duì)由主發(fā)電機(jī)和調(diào)幅發(fā)電機(jī)發(fā)出的同頻率交流電疊加產(chǎn)生的等幅交流電進(jìn)行正反向整流并整形。當(dāng)然，本發(fā)明方法中，可以進(jìn)一步增加一與所述主發(fā)電機(jī)交流電頻率不同步的多極永磁發(fā)電機(jī)作為整形發(fā)電機(jī)，將該整形發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接，使得由主發(fā)電機(jī)與調(diào)幅發(fā)電機(jī)發(fā)出的同頻率交流電疊加產(chǎn)生的等幅交流電再與該整形發(fā)電機(jī)發(fā)出的不同頻的整形交流電疊加，產(chǎn)生一個(gè)幅度隨等幅交流電和整形交流電的電壓差變化的具有包絡(luò)線的調(diào)幅交流電，進(jìn)而再對(duì)該調(diào)幅交流電實(shí)施正反相整流，并濾波整形成具有包絡(luò)線頻率的正弦波交流電輸出。優(yōu)選的，本發(fā)明方法中，所述整形發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電幅度大小之比可根據(jù)所需正弦波失真度要求來(lái)確定。更進(jìn)一步的，本發(fā)明方法中所述主發(fā)電機(jī)與整形發(fā)電機(jī)的周波數(shù)差為兩周，當(dāng)兩者的交流電疊加時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)周期變化的調(diào)幅疊加波形，所述兩個(gè)周期變化的調(diào)幅疊加波形通過(guò)正反相整流并整形產(chǎn)生出一個(gè)完整的正弦波波形。 更進(jìn)一步的，本發(fā)明方法中所述整形發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相同，而磁極數(shù)不同。當(dāng)然本發(fā)明方法中所述整形發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也可以不同，而磁極數(shù)相等。本發(fā)明方法中，采用可控硅整流電路對(duì)疊加產(chǎn)生的等幅交流電實(shí)施整形的方法為行業(yè)公知技術(shù)，本發(fā)明中不對(duì)可控硅整流電路作具體限定。本發(fā)明同時(shí)提供一種利用上述交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法制成的交流發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)能夠調(diào)和有效的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)于電壓幅度與波形的控制，從而輸出波形失真度小，電壓穩(wěn)定，且不存在高頻無(wú)線電電磁波干擾的正弦波交流電。并且這種交流發(fā)電機(jī)不僅具有現(xiàn)有逆變發(fā)電機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)，而且制造成本大大低于現(xiàn)有逆變發(fā)電機(jī)，甚至低于目前一般通用發(fā)電機(jī)的制造成本，同時(shí)不存在高頻無(wú)線電電磁波，能夠通過(guò)現(xiàn)有的歐洲EMC認(rèn)證要求?！N技術(shù)方案如下一種交流發(fā)電機(jī)，其特征在于以一個(gè)多極永磁發(fā)電機(jī)作為主發(fā)電機(jī)，而以一個(gè)與該主發(fā)電機(jī)交流電頻率同步的多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)作為調(diào)幅發(fā)電機(jī)，所述主發(fā)電機(jī)與該調(diào)幅發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接，再與可控硅整流電路相連。另一種技術(shù)方案如下一種交流發(fā)電機(jī)，其特征在于以一個(gè)多極永磁發(fā)電機(jī)作為主發(fā)電機(jī)，而以一個(gè)與該主發(fā)電機(jī)交流電頻率同步的多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)作為調(diào)幅發(fā)電機(jī)，所述主發(fā)電機(jī)與該調(diào)幅發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接；再以一與所述主發(fā)電機(jī)交流電頻率不同步的多極永磁發(fā)電機(jī)作為整形發(fā)電機(jī)，將該整形發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接，再與整流濾波電路相連。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
本發(fā)明方法可較為調(diào)和有效的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)于電壓幅度與波形的控制，從而使交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生出波形失真度小，電壓穩(wěn)定，且不存在高頻無(wú)線電電磁波干擾的正弦波輸出電壓。藉由本發(fā)明方法制造出的交流發(fā)電機(jī)，其不但具有現(xiàn)有逆變發(fā)電機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)，但制造成本大大低于現(xiàn)有逆變發(fā)電機(jī)，甚至低于目前一般通用發(fā)電機(jī)的制造成本，且不存在高頻無(wú)線電電磁波，能夠通過(guò)現(xiàn)有的歐洲EMC認(rèn)證要求。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述圖I為主發(fā)電機(jī)輸出交流電的正弦波形 圖2為調(diào)幅發(fā)電機(jī)輸出交流電的正弦波形 圖3為主發(fā)電機(jī)和調(diào)幅發(fā)電機(jī)輸出交流電疊加后形成的等幅交流電正弦波形 圖4為整形發(fā)電機(jī)輸出的整形交流電的正弦波形 圖5為等幅交流電與整形交流電疊加后形成的具有包絡(luò)線的調(diào)幅交流電波形圖(2個(gè)周期)；
圖6為對(duì)疊加產(chǎn)生的具有包絡(luò)線的調(diào)幅交流電波形進(jìn)行正反向整流處理后產(chǎn)生的電壓波形 圖7為對(duì)經(jīng)正反向整流處理后的調(diào)幅交流電進(jìn)行整形濾波后最終產(chǎn)生的正弦波波形圖(I個(gè)周期)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :本發(fā)明提供了一種交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電方法及其發(fā)電機(jī)，首先對(duì)該發(fā)電機(jī)的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例提供的是一種混合勵(lì)磁調(diào)幅交流發(fā)電機(jī)，其是在常規(guī)的多極永磁發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上增加調(diào)幅發(fā)電機(jī)和整形發(fā)電機(jī)，再改進(jìn)獲得的。原先的多極永磁發(fā)電機(jī)作為主發(fā)電機(jī)，該主發(fā)電機(jī)的磁極數(shù)為30，所述調(diào)幅發(fā)電機(jī)是一個(gè)多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，其與主發(fā)電機(jī)頻率同步，磁極數(shù)也為30 ;所述整形發(fā)電機(jī)也是多極永磁發(fā)電機(jī)，其與主發(fā)電機(jī)交流電頻率不同步，其磁極數(shù)為24。所述主發(fā)電機(jī)、調(diào)幅發(fā)電機(jī)和整形發(fā)電機(jī)均同軸布置，轉(zhuǎn)速相同，但三者發(fā)出的交流電的最大幅度不同。具體如圖I所示，為主發(fā)電機(jī)輸出交流電的正弦波形圖，其交流電最大幅度為0. 8v;而圖2所示為調(diào)幅發(fā)電機(jī)輸出交流電的正弦波形圖，其交流電最大幅度為0. 2v，將所述主發(fā)電機(jī)與該調(diào)幅發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接，由于調(diào)幅發(fā)電機(jī)的多極轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)米用電磁可控磁場(chǎng)，其定子線圈輸出電壓的大小根據(jù)多極永磁發(fā)電機(jī)和多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)串連后的輸出電壓大小變化通過(guò)電子線路來(lái)控制，從而在其定子上產(chǎn)生一個(gè)幅度隨負(fù)載變化而變化的輸出電壓。這使得主發(fā)電機(jī)與調(diào)幅發(fā)電機(jī)發(fā)出的同頻率交流電疊加產(chǎn)生隨調(diào)幅發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化的電動(dòng)勢(shì)(當(dāng)發(fā)電機(jī)外接負(fù)載后，主發(fā)電機(jī)相應(yīng)的外電壓會(huì)變小，此時(shí)通過(guò)調(diào)幅發(fā)電機(jī)來(lái)補(bǔ)償外電壓的缺失，將外電壓始終調(diào)整控制在0. 8v)，最后輸出如圖3所示的電壓幅度恒定的等幅交流電，這樣就完成了對(duì)于發(fā)電機(jī)輸出電壓幅度的控制。再如圖4所示，為整形發(fā)電機(jī)輸出的整形交流電的正弦波形圖，該整形發(fā)電機(jī)的周波數(shù)比主發(fā)電機(jī)周波數(shù)多兩個(gè)波。將該整形發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接，使得由主發(fā)電機(jī)與調(diào)幅發(fā)電機(jī)發(fā)出的同頻率交流電疊加產(chǎn)生的前述等幅交流電再與該整形發(fā)電機(jī)發(fā)出的不同頻的整形交流電疊加，產(chǎn)生一個(gè)幅度隨等幅交流電和整形交流電的電壓差變化的具有包絡(luò)線的調(diào)幅交流電，該調(diào)幅交流電的電壓波形如圖5所示；進(jìn)而再利用常規(guī)的可控硅整流電路對(duì)該調(diào)幅交流電實(shí)施正反相整流，形成具有包絡(luò)線頻率的交流電(該交流電壓波形的包絡(luò)線就是所需頻率的正弦波)，如圖6所示；最后再對(duì)波形進(jìn)行濾波得到所需頻率的正弦波交流電，如圖7所示。實(shí)施例2 :同實(shí)施例I相比，本實(shí)施例的方案中并不米用整形發(fā)電機(jī)，其以一個(gè)多極永磁發(fā)電機(jī)作為主發(fā)電機(jī)，而以一個(gè)與該主發(fā)電機(jī)交流電頻率同步的多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)作為調(diào)幅發(fā)電機(jī)，將所述主發(fā)電機(jī)與該調(diào)幅發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接之后，直接與可控硅整流電路相連，即直接采用可控硅整流電路對(duì)由主發(fā)電機(jī)和調(diào)幅發(fā)電機(jī)發(fā)出的同 頻率交流電疊加產(chǎn)生的等幅交流電進(jìn)行正反向整流并整形，來(lái)得到最終的正弦波交流電。
權(quán)利要求
1.一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法，其特征在于以一個(gè)多極永磁發(fā)電機(jī)作為主發(fā)電機(jī)，而以一個(gè)與該主發(fā)電機(jī)交流電頻率同步的多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)作為調(diào)幅發(fā)電機(jī)，將所述主發(fā)電機(jī)與該調(diào)幅發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接，通過(guò)控制所述調(diào)幅發(fā)電機(jī)的多極定子的勵(lì)磁磁場(chǎng)來(lái)改變其定子上輸出電壓的幅度，使得主發(fā)電機(jī)與調(diào)幅發(fā)電機(jī)發(fā)出的同頻率交流電疊加產(chǎn)生隨調(diào)幅發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化的電動(dòng)勢(shì)，從而輸出電壓幅度恒定的等幅交流電，再對(duì)輸出的等幅交流電進(jìn)行正反向整流并整形，最終產(chǎn)生所需頻率的正弦波交流電輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法，其特征在于所述調(diào)幅發(fā)電機(jī)的多極轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)采用電磁可控磁場(chǎng)，其定子線圈輸出電壓的大小根據(jù)多極永磁發(fā)電機(jī)和多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)串連后的輸出電壓大小變化通過(guò)電子線路來(lái)控制，從而在其定子上產(chǎn)生一個(gè)幅度隨負(fù)載變化而變化的輸出電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法，其特征在于采用可控硅整流電路對(duì)由主發(fā)電機(jī)和調(diào)幅發(fā)電機(jī)發(fā)出的同頻率交流電疊加產(chǎn)生的等幅交流電進(jìn)行正反向整流并整形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法，其特征在于增加一與所述主發(fā)電機(jī)交流電頻率不同步的多極永磁發(fā)電機(jī)作為整形發(fā)電機(jī)，將該整形發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接，使得由主發(fā)電機(jī)與調(diào)幅發(fā)電機(jī)發(fā)出的同頻率交流電疊加產(chǎn)生的等幅交流電再與該整形發(fā)電機(jī)發(fā)出的不同頻的整形交流電疊加，產(chǎn)生一個(gè)幅度隨等幅交流電和整形交流電的電壓差變化的具有包絡(luò)線的調(diào)幅交流電，進(jìn)而再對(duì)該調(diào)幅交流電實(shí)施正反相整流，并濾波整形成具有包絡(luò)線頻率的正弦波交流電輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法，其特征在于所述整形發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電幅度大小之比可根據(jù)所需正弦波失真度要求來(lái)確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法，其特征在于所述主發(fā)電機(jī)與整形發(fā)電機(jī)的周波數(shù)差為兩周時(shí)即得到一個(gè)正弦波所需的波形。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法，其特征在于所述整形發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相同，而磁極數(shù)不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法，其特征在于所述整形發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不同而磁極數(shù)相等。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求I所述方法制成的交流發(fā)電機(jī)，其特征在于以一個(gè)多極永磁發(fā)電機(jī)作為主發(fā)電機(jī)，而以一個(gè)與該主發(fā)電機(jī)交流電頻率同步的多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)作為調(diào)幅發(fā)電機(jī)，所述主發(fā)電機(jī)與該調(diào)幅發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接，再與可控硅整流電路相連。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求I所述方法制成的交流發(fā)電機(jī)，其特征在于以一個(gè)多極永磁發(fā)電機(jī)作為主發(fā)電機(jī)，而以一個(gè)與該主發(fā)電機(jī)交流電頻率同步的多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)作為調(diào)幅發(fā)電機(jī)，所述主發(fā)電機(jī)與該調(diào)幅發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接；再以一與所述主發(fā)電機(jī)交流電頻率不同步的多極永磁發(fā)電機(jī)作為整形發(fā)電機(jī)，將該整形發(fā)電機(jī)與主發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接，再與整流濾波電路相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種交流發(fā)電機(jī)的混合勵(lì)磁調(diào)幅發(fā)電方法，其以一個(gè)多極永磁發(fā)電機(jī)作為主發(fā)電機(jī)，而以一個(gè)與該主發(fā)電機(jī)交流電頻率同步的多極電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)作為調(diào)幅發(fā)電機(jī)，將主發(fā)電機(jī)與該調(diào)幅發(fā)電機(jī)的定子線圈以串聯(lián)方式連接，通過(guò)控制調(diào)幅發(fā)電機(jī)的多極定子的勵(lì)磁磁場(chǎng)來(lái)改變其定子上輸出電壓的幅度，使得主發(fā)電機(jī)與調(diào)幅發(fā)電機(jī)發(fā)出的同頻率交流電疊加產(chǎn)生隨調(diào)幅發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化的電動(dòng)勢(shì)，從而輸出電壓幅度恒定的等幅交流電，再對(duì)輸出的等幅交流電進(jìn)行正反向整流并整形，最終產(chǎn)生所需頻率的正弦波交流電輸出。本發(fā)明方法可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)于電壓幅度與波形的控制，從而使交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生出波形失真度小，電壓穩(wěn)定，且不存在電磁波干擾的正弦波交流電。
文檔編號(hào)H02P9/44GK102769422SQ20111011741
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者陳維加 申請(qǐng)人:陳維加