本发明专利技术公开了一种多绕组双凸极发电机及输出变换与控制装置，涉及航空用发电机。采用三相12/8极单绕组双凸极发电机，在定子槽上共绕A、B、C三相四套电枢绕组,al1,bl1,cl1和al2,bl2,cl2为两套低压三相绕组；ah1,bh1,ch1和ah2,bh2,ch2为两套高压三相绕组，其中al1、al2、ah1和ah2,bl1、bl2、bh1和bh2,cl1、cl2、ch1和ch2分别同槽放置，各套绕组分别与自己的功率变换装置构成独立的发电通道；实现28.5V、28.5V/57V、0-70V、115V/200V，400HZ中频交流和270V高压直流电源的输出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空地面保障
，具体是一种多绕组双凸极发电机及输出变换与控制装置，用于飞机和飞行器地面电启动和地面通电检查保障电源。
技术介绍
电励磁双凸极发电机是在永磁双凸极电机基础上，用励磁绕组代替了原电机的永磁体作为励磁机构。电机的结构和制造工艺都非常简单，可靠性高，成本低，特别适用于高速运行。该电机作为电动机时，具有直流电机的运行效率高、调速性能好、可方便实现四象限运行等优点；作为发电机运行时，不需要位置传感器，通过调节励磁电流的大小来控制输出电压。双凸极电机的这些优点使其具有良好的应用前景。目前航空地面电源采用的是有刷交、直流发电机，造成的航空地面电源容量小、体积大、功能单一和易损坏、成本高等。多绕组双凸极发电机输出变换与控制装置是在单绕组电励磁双凸极发电机中应用多绕组技术实现多功能航空地面电源。通过此多绕组无刷发电机技术研究，在单台发电机和变换器组合上实现28. 5V、28. 5V/57V、0-70V、270V高压直流电源、115V/200V，400Hz三相中频和 220V/380V, 50Hz三相工频交流电源集成为一体多功能航空地面电源。通过研究无刷技术， 可以提高发电机输出容量、可靠性和减小体积，满足飞机发展对电源容量要求，特别是未来四代机对电源需求大的要求，同时提高伴随保障的能力；研究多绕组技术，不仅可满足我军现役所有飞机和四代机对航空地面电源的多功能要求，也可提高航空地面电源的容错性。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种多绕组双凸极发电机及输出变换与控制装置，满足当前飞机地面启动电源和飞机地面检查所需的大功率交、直流电源需求， 能够实现28. 5V、28. 5V/57V、0-70V、270V高压直流电源、115V/200V，400HZ中频交流电源和 220V/380V, 50Hz三相工频交流电源的多功能航空地面电源。本专利技术是以如下技术方案实现的多绕组双凸极发电机及输出变换与控制装置，采用三相12/8极单绕组双凸极发电机，在定子槽上共绕A、B、C三相四套电枢绕组， all, bll, cll 和 al2，bl2, cl2 为两套低压三相绕组；ahl, bhl, chl 和 ah2, bh2, ch2 为两套高压三相绕组，其中all、al2、ahl和ah2, bll、bl2、bhl和bh2, cll、cl2、chl和 ch2分别同槽放置，各套绕组分别与自己的功率变换装置构成独立的发电通道；所述的功率变换装置包括与all，bll, cll和al2，bl2, cl2两套低压三相绕组连接的低压变换器，通过两套低压绕组与两组低压变换器连接后输出产生两路独立28. 5V/800A直流电源， 通过两套低压绕组与两组低压变换器连接后串联输出57V直流电源或0 70V变化的直流电源；与ahl，bhl, chl和ah2，bh2, ch2两套高压三相绕组连接的高压变换器，通过两套高压绕组和两组高压变换器并联实现输出360V高压直流电源或270V高压直流电源或通过两套高压绕组和两组高压变换器串联实现输出720V高压直流电源；低压变换器和高压变换器输出分别连接DSP调压器系统。本专利技术的有益效果是提高发电机输出容量和可靠性，减小体积，满足飞机发展对电源容量要求，特别是未来四代机对电源需求大的要求，同时提高联合作战、非战争军事行动、多机种和伴随保障的能力；满足我军现役所有飞机和四代机对航空地面电源的多功能要求，也可提高航空地面电源的容错性。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1是双凸极发电机结构图2是双凸极无刷直流电机磁场分布图3低压绕组共阴整流电路；图4低压绕组共阳整流电路；图5升压转换控制装置电路图6 0-70V 14级多重化CPF弧线控制图7是115/200、400Hz高压绕组并联桥式整流电路图(a)图8是115/200、400Hz高压绕组并联桥式整流电路图(b)；图9是220/380、50Hz高压绕组串联桥式整流电路图10是双降压式半桥逆变器；图11是400HZ三相逆变电源电路原理图12是调压励磁电路图。图中1、高压绕组ah2，2、高压绕组ahl，3、低压绕组al2，4、低压绕组all，5、定子槽，6、定子，7、转子，8、励磁绕组，9、电枢绕组。具体实施例方式为了满足当前飞机地面启动电源和飞机地面检查所需的大功率交、直流电源需求，要求发电机提供一种能够实现观.5V、28. 5V/57V、0-70V、270V高压直流电源、 115V/200V,400HZ三相中频和220V/380V，50HZ三相工频交流电源的多功能航空地面电源。 为了实现上述目的，需从如下三个部分实现1)发电系统在DSEG中研究多绕组技术中，高压绕组的组成与结构，低压绕组的组成与结构。2)供电系统高、低压绕组输出电路的连接和电源变换电路。3)控制系统应用DSP实现28. 5V、28. 5V/57V、0_70V、270V高压直流电源、115V/200V，400HZ三相中频交流和220V/380V，50HZ三相工频交流电源的控制。本专利技术包括如下三个部分多绕组双凸极发电机、电源变换电路和DSP调压系统。1、多绕组双凸极发电机为了在新型多功能航空地面电源系统中同时实现上述多种交直电源输出功能，满足多种飞机要求，在充分利用现有成熟的三相整流分析方法和三相整流模块的基础上，多绕组双凸极发电机及输出变换与控制装置采用三相12/8极单绕组双凸极发电机，且在原单绕组定子磁路结构不变的基础上，在定子槽5上共绕A，B、C三相四套电枢绕组，all 4，bll, cll 和 al2 3，bl2, cl2 为两套低压三相绕组；ahl 2，bhl, chl 和 ah2 1，bh2, ch2 为两套高压三相绕组，如图1所示；其中all 4、al2 3、ahl 2和ah2 1，bll、bl2、bhl和bh2，cll、cl2、chl和ch2分别同槽放置，all 4、al2 3、ahl 2和ah2 1在图中画出，其余几套绕组没有画出。各套绕组分别与自己的功率变换装置构成独立的发电通道，从而在共用一个转子7构成多绕组发电机系统，定子6的结构不变。图1是三相12/8极多绕组双凸极无刷直流电机的截面图，励磁绕组8跨过3个齿安装在4个大槽内，定子极弧为定子齿距的 1/2，即π /12机械角，这样可以保证一个极下转子齿与定子齿的重迭角之和恒等于转子极弧，而与转子位置无关，从而使合成气隙磁导为一常数，这样不仅保证电机励磁绕组所匝链的磁链将不随转子位置角θ而改变，励磁绕组不会产生感应电势，而且电机静止加励磁时无定位力矩，另外任一相定子绕组所交链的互感磁链仅与该相磁导成正比。转子极弧要求大于或等于定子极弧，以保证电流换向。由于电机转子上无绕组，无电刷和换向器，而且发电工作时也不需要位置传感器、功率变换器和控制器，其结构简单、可靠性高、寿命长、维修方便、制造工艺也很简单，电机寿命仅由轴承寿命来决定。三相12/8极多绕组双凸极无刷直流电机基本工作原理当励磁绕组通有恒定电流时，其磁通遵循“磁阻最小原理” 一磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，在电机内产生的磁通将经过定子轭部、定子齿部、气隙、转子齿部、转子轭部形成闭合磁路，如图2所示。当外加机械力传动转子使其按某本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵徐成，韩固勇，冯仁斌，雷金国，朱琳，王保成，蒋超，
申请(专利权)人：中国人民解放军徐州空军学院，
类型：发明
国别省市：
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