专利名称：用于永磁发电机中的电压调节的降压/升压方法
背景技术：
永磁发电机(PMG)用来将机械能，通常是旋转机械能转化为电能。典型的永磁发电机从原动机接收机械能。原动机可以是例如航空器的燃气轮发动机。原动机引起PMG中的转子旋转。由在转子中的永磁体产生的磁通量就会在定子绕组中感应出一个电动势电压。在每个线圈上感应的电压累积作为输出电压提供给负载。
由PMG产生的输出电压既依赖于原动机的速度，也依赖于负载的总体阻抗。那就是说，当原动机的转速有一个下降，继而引起转子转速下降，定子绕组感应的输出电压就会有一个下降。而原动机转速的升高，相应定子线圈感应的输出电压也会有一个升高。同样地，负载阻抗的降低会引起PMG的输出电压的升高，而负载阻抗的升高则会引起PMG的输出电压的降低。
在许多应用中，PMG的输出电压的变化是不能接受的。然而，精确控制原动机的转速或者负载阻抗也不总是可能的。在一些应用中，更理想的是在原动机转速或负载阻抗变化的情况下保持PMG输出电压的基本稳定。在其他应用中，更理想的是能在不必修正原动机速度或负载阻抗的情况下控制PMG的输出电压。
发明内容
一方面，本发明是一个可调节输出电压的永磁发电机系统。该系统包括一个原动机、一个具有连接原动机的转子的PMG，一个具有定子齿的定子，以及缠绕在定子齿上且被分成多个子线圈的定子线圈。降压/升压电压同选定的子线圈相连接，其中在选定的子线圈中施加降压/升压来升高或降低输出电压。控制器监测输出电压并基于监测的输出电压选择性地施加降压/升压电压到子线圈。
另一方面，本发明提出一种保持永磁发电机的输出电压的方法。该方法包括产生一个输出电压，其中定子线圈被分成多个子线圈，选定的子线圈被连接在一起以产生输出电压。输出电压的变化可以被监测，同时基于监测到的输出电压，将降压/升压电压施加到没有连接以产生输出电压的子线圈，从而升高或降低输出电压。
图1是本发明的永磁发电机系统的功能方块图，该系统可以保持恒定的输出电压。
图2是剖视图，显示了本发明的永磁发电机的结构。
图3是电路图，显示了第一种结构连接的PMG的定子线圈，其中第一子线圈串联连接，第二子线圈串联连接。
图4A-4C是电路图，显示了对于连接第一种结构的PMG的第二子线圈不施加电压、施加一个升压电压或施加一个降压电压的效果。
图5是电路图，显示了第二种结构连接的PMG的定子线圈，其中第一子线圈与第二子线圈串联连接。
图6是电路图，显示了第二种结构连接的PMG的第一和第二子线圈的效果。
图7是电路图，显示PMG的定子线圈被分成三个子线圈。
具体实施例方式
图1显示了本发明永磁发电机电压调节系统10的一个实施例，其中包括原动机12，永磁发电机(PMG)14，三相输出电压VoA，VoB和VoC，负载16，控制器18，开关阵列19，和降压/升压电压源20。原动机12与PMG14相连，给PMG14提供旋转的机械能。PMG14将原动机12提供的机械能转换为电能，并将其输出到负载16上，其显示为三相输出电压VoA，VoB，VoC(统一称为“输出电压Vo”)。
在PMG14的外部有两个变量影响输出电压Vo。第一个是原动机12的旋转速度。如果原动机12旋转得更快，输出电压Vo就会上升。如果原动机12旋转得更慢，输出电压Vo就会下降。影响输出电压Vo的第二个变量就是负载16的阻抗。如果负载16的阻抗升高，则由PMG14提供的输出电压Vo就会下降。如果负载16的阻抗降低，则由PMG14提供的输出电压Vo就会上升。在很多应用中，原动机的转速和负载阻抗都不是容易被控制的。本发明提出了一个系统和方法，其能在原动机12的转速和负载16的阻抗变化的情况下保持相对恒定的输出电压Vo。
为了保持一个恒定的输出电压Vo，控制器18监测输出电压Vo。如果探测到了输出电压Vo的变化，控制器18就会有选择地操作开关阵列19中的多个开关(如图3、5和7所示)来配置定子线圈(如图2-7所示)，从而有效调节输出电压Vo。每一个定子线圈都被分为两个或多个子线圈。依据所探测到的输出电压Vo，控制器18控制开关阵列19中的开关与子线圈连接成很多可能结构中的一种，从而得到理想的输出电压。控制器18同时负责控制降压/升压电压Vbb何时以及如何施加到PMG14的子线圈上。当降压/升压电压Vbb施加于子线圈上时，可以用来降压(降低)或者升压(升高)输出电压Vo，就如其名字那样。
有几种方法可以产生降压/升压电压Vbb。在每个实施例中，降压/升压电压都保持在和输出电压Vo相同的频率。下面将详细讨论其原因，但是如果在降压/升压电压和输出电压Vo之间没有一致的频率，就不能保持电压恒定。依据操作(降压或升压)，降压/升压电压可以与输出电压Vo同相(在升压的情况下)，也可以与输出电压Vo保持180°的相位差(在降压的情况下)。在一个实施例中，一部分输出电压Vo通过控制器19和开关阵列20反馈给PMG14的子线圈。这种布置保证了降压/升压电压Vbb的频率和输出电压Vo一致。在另外的一个实施例中，除了位于PMG14中的定子线圈组(图2所示)，第二组定子线圈(未示出)用来从原动机12提供的机械能中产生电压。当原动机12旋转时，PMG14中的定子线圈同第二组定子线圈一起产生电压。由于原动机12的频率同PMG14中的定子组和第二组定子是一致的，所以由PMG14和第二组定子线圈产生的电压的频率也是相同的。在这两种实施例中，降压/升压电压Vbb都与输出电压Vo同相。通过切换连接降压/升压电压Vbb到选定子线圈的输入导线，降压/升压电压的相位可以被改变180度。因而，在一个升压操作中，由上述方法之一产生的降压/升压电压Vbb被传输到选定的子线圈上，并和输出电压Vo保持同相。而在一个降压操作中，由上述方法之一产生的降压/升压电压Vbb被传输到选定的子线圈上，并和输出电压Vbb保持一个180度的相位差。
图2显示了本发明的永磁发电机14的另一个实施例，包括定子22，转子24，和连接转子24到原动机12的轴26(在图1中示出)。转子24包括多个极P1-P24，使之成为一个24极的转子。定子22包括多个定子槽S1-S36，使之成为一个36槽的定子。每个相邻组的槽，例如S1和S2，组成了一个定子齿，其上缠绕着线圈或绕组(此例中是线圈CA1)。由于PMG14的输出是三相电源，因此有三组电气绝缘的线圈。
为了显示方便，图2仅仅示出了产生输出电压VoA(在图1中为三相电源的一相)的一组线圈CA1-CA12。线圈CA1缠绕在定子槽S1和S2之间的定子齿上。线圈CA2缠绕在定子槽S4和S5之间的定子齿上。线圈CA3缠绕在定子槽S7和S8之间的定子齿上，如此类推。为了使效率最大化，线圈组CA1-CA12在定子22周围等距离分布。线圈CA1-CA12的等距分布和槽/极/相位比0.5(36个槽/24个极/3相)的配置，使CA1-CA12的每个线圈受到极P1-P24产生的磁通量的相同的幅度和方向，从而使输出电压VoA最大化。其他两组线圈(图中未示出)在槽S1-S36之间剩余的定子齿上缠绕成相同的样式，从而产生另外两相功率VoB和VoC。如图3-7所示和上面讨论的那样，每个线圈CA1-CA12(和产生输出电压VoB和VoC的线圈)被分成多个子线圈，且都可以以多种结构连接来升高或者降低输出电压Vo。
原动机12提供的旋转通过轴26传送到转子24。因而，原动机12引起转子24和其上的磁极P1-P24跟着旋转。多个线圈CA1-CA12上的电压由磁极P1-P24的旋转所产生，而产生的磁通量也被线圈CA1-CA12经历。每个相邻磁极必须是不同极性的。举例而言，如果磁极P2是个磁场北极，那么磁极P1和P3都必须是磁场南极。由相邻磁极产生的磁通量部分穿过在定子22中的多个线圈CA1-CA12(和未示出的那些线圈)。当转子24旋转时，穿过CA1-CA12的磁通量发生变化，在CA1-CA12的每个线圈就会产生电动势电压。正像图3-7所示的那样，线圈CA1-CA12被分成子线圈。依据不同子线圈的连接方式，输出电压VoA可以根据所期望的被调节。由多个线圈产生的输出电压Vo可以被描述为下列方程，假设输出电压没有连接负载Vo＝4.44×(频率)×(匝数)×(磁通量)×(面积×10-8)方程1方程1表示影响输出电压Vo的变量。每个变量都与电压直接相关，因而频率、匝数、磁通量或者面积增加，输出电压16的值就会升高。同样的，如果任何一个变量值减少，输出电压16的值也会降低。频率与原动机12的转速有关系，而面积指的是线圈CA1-CA12的每一个的横截面积。原动机的频率独立于PMG14之外，而且在本发明中不能被直接控制。同样，面积在本发明中也保持一个恒定值。如此，只有匝数和磁通量作为剩下的变量可以影响输出电压Vo。
匝数指的是组成每个线圈CA1-CA12的电线卷绕的次数。本发明的一个方面，控制器18可以有选择地调节子线圈是如何连接的。这就使得控制器18能调整有助于产生输出电压Vo的线圈的匝数。同样地，磁通量指的是磁通量穿过每个线圈CA1-CA12的密度。正如图3-7所示，本发明可以有选择地改变每个线圈的磁通量的密度，通过有选择地将降压/升压电压Vbb加到子线圈上，从而改变输出电压16。图3-7显示了一些方法，通过这些方法，不仅线圈C1-C12，而且其他两相中对应功能的线圈都可以被连接来改变产生的输出电压。
图3显示线圈CA1-CA12，每个线圈被分成第一子线圈CA1a-CA12a和第二子线圈CA1b-CA12b。例如，线圈CA1被分成第一子线圈CA1a和第二子线圈CA1b，线圈CA2被分成第一子线圈CA2a和第二子线圈CA2b。为了保持在根据选定的特定结构下的每个线圈CA1-CA12之间产生的电压相同，多个第一子线圈CA1a-CA12a中的每一个的匝数都是相同的，多个第二子线圈CA1b-CA12b中的每一个的匝数也是相同的。例如，在该实施例中，第一子线圈CA1a-CA12a和线圈CA1-CA12的匝数比是0.6∶1。那就是说，线圈CA1-CA12被划分成第一子线圈CA1a-CA12a包括匝数的60％，而第二子线圈A1b-CA12b包括匝数的剩下40％。处于简化的目的，这个实施例示出了每个线圈都被分为两个子线圈。
多个开关SW1-SW36(通称SW)允许第一和第二子线圈可以被连接成多种不同结构。在图3显示的实施例中，开关SW1与第一子线圈CA1a相连，而开关SW2和SW3则与第二子线圈CA1b相连。同样地，开关SW4与第一子线圈CA2a相连，而开关SW5和SW6则与第二子线圈CA2b相连。每个开关SW都可以在两种可能的连接方式中选择其中之一。和每个开关SW相关联的连接都在图3和图5中用“1”或“2”标明。第一种结构中，如图3所示，开关SW被置于在用“1”标识的第一位置。第二种结构中，如图5所示，开关SW被置于用“2”标识的第二位置。通过将开关SW设置在第一位置，第一子线圈CA1a-CA12a是彼此串联连接。例如，第一子线圈CA1a与第一子线圈CA2a通过开关SW1串联在一起。同样地，如果开关SW在第一位置下，第二子线圈CA1b-CA12b是彼此串联连接。例如，第二子线圈CA1b与第二子线圈CA2b通过开关SW3和SW5串联在一起。降压/升压电压源Vbb也与第二子线圈CA1b-CA12b串联在一起。如图3所示，降压/升压电压Vbb通过开关SW2与第二子线圈CA1b连接，通过开关SW36与第二子线圈CA12b连接。
当多个开关SW置于第一位置时所产生的输出电压依赖于降压/升压电压Vbb的施加。降压/升压电压Vbb可以有三种施加方式一种是没有施加降压/升压电压的情况(如图4A所示)；一种是施加降压/升压电压使得第二子线圈中产生的磁通量增加第一子线圈中的磁通量(如图4B所示)；还有一种是施加降压/升压电压使得第二子线圈中产生的磁通量减少第一子线圈中的磁通量(如图4C所示)。将开关SW置于第二位置时(如图5所示)，第一子线圈CA1a-CA12a和第二子线圈CA1b-CA12b互相串联在一起，从而增加了可以用来产生输出电压VoA的总匝数，使得输出电压VoA按方程1得到一个增加。这些结构中的每一种将在下面详细讨论。
图4A显示了无外加降压/升压电压Vbb到多个第二子线圈CA1b-CA12b的情况。由于互相串联在一起的多个第二子线圈CA1b-CA12b上没有外加降压/升压电压Vbb，因此在第二子线圈CA1b-CA12b中没有磁通量产生。因为第二子线圈CA1b-CA12b中没有磁通量产生，所以就对由第一子线圈CA1a-CA12a产生的输出电压没有影响。多个磁极P1-P24(如图2所示)产生的磁通量穿过第一子线圈CA1a-CA12a，从而在每个第一子线圈中产生电压。由于每个第一子线圈CA1a-CA12a都是串联连接，而且经过每个子线圈的磁通量在每个子线圈中都是沿着同一方向，因此产生的输出电压VoA就是第一子线圈CA1a-CA12a中的每一个所产生的电压的叠加值。
这种子线圈的结构，连同没有任何降压/升压电压Vbb，被称为是正常操作。这个结构中，尽管原动机12的转速(如图1示)或负载16的阻抗(如图1示)会有变化，但是输出电压16也能被调节。那就是说，输出电压Vo可以按需要升高或降低来抵消外界变化带来的升高或降低。
图4B显示了一个实施例，其中开关SW又被连接在第一位置，第一子线圈CA1a-CA12a串联在一起，第二子线圈CA1b-CA12b与降压/升压电压Vbb串联在一起。然而，图4B中，降压/升压电压Vbb被施加在第二子线圈CA1b-CA12b中，从而对输出电压VoB产生升压效应。施加的降压/升压电压Vbb与输出电压VoA的相位一致，从而使得第二子线圈CA1b-CA12b中产生的磁通量与转子24产生的磁通量在方向上相同(如图2所示)。
当转子24沿着磁极P1-P24旋转时，线圈CA1-CA12受到的磁通量改变方向，导致交变电流源的产生。为了使降压/升压电压Vbb能一致地增加子线圈CA1a-CA12a中的磁通量，降压/升压电压Vbb必须与输出电压VoA保持在同样的频率。上面已经讨论了保持降压/升压电压Vbb的合适频率的几种方法。
在第一子线圈CA1a-CA12a和第二子线圈CA1b-CA12b中的磁通量的附加特性被在图4B中位于相邻每个子线圈上的箭头标明。第二子线圈CA1b-CA12b中产生的磁通量会增加第一子线圈CA1a-CA12a中磁通量的净值，因此增加输出电压VoA的值。值得重视的是，尽管第一子线圈CA1a和第二子线圈CA1b在图3-7中都被示为电气分离的元件，但它们每个也都是线圈CA1的子部分，且线圈CA1是缠绕在单一一个定子齿上。因此，第一子线圈CA1a和第二子线圈CA1b是通过缠绕线圈CA1的定子齿耦合在一起的。第二子线圈CA1b-CA12b中产生的磁通量会影响第一子线圈CA1a-CA12a中的磁通量。正如上述方程1所示，增加第一子线圈CA1a受到的磁通量会引起第一子线圈CA1a所产生的电压的增加。因此，相比于图4A中产生的输出电压，通过在图4B中所示的开关结构和降压/升压电压Vbb所产生的输出电压就会导致输出电压VoA的增加。对图4A和4B而言，能产生输出电压VoA的线圈数量是一样的，然而，图4B的实施例中，由于第一子线圈CA1a-CA12a中产生有附加的磁通量，所以产生更大的输出电压VoA。由其他线圈(未示出)产生的输出电压VoB和VoC也是一样的。
图4C表示将开关SW连接第一位置，同时将一个降压电压施加到第二子线圈CA1b-CA12b的情况。降压/升压电压Vbb被施加以使得第二子线圈CA1b-CA12b中产生的磁通量与转子24产生和第一子线圈CA1a-CA12a受到的磁通量在方向上相反(如图2所示)。这就需要降压/升压电压Vbb与输出电压Vo保持同样的频率。然而，为了使降压/升压电压Vbb能降低第一子线圈CA1a-CA12a受到的磁通量，降压/升压电压Vbb的相位被设置成与输出电压VoA有一个180度的相位差(也就是反相)。在一个实施例中，通过切换连接降压/升压电压Vbb至第二子线圈CA1b-CA12b的导线来改变降压/升压电压Vbb的相位。与第一和第二子线圈相邻的方向箭头表明第二子线圈中CA1b-CA12b中的磁通量是如何对抗第一子线圈CA1a-CA12a受到的磁通量的。第二子线圈CA1b-CA12b中产生的磁通量消减了第一子线圈CA1a-CA12a中的磁通量，因而也降低了输出电压VoA。如上所述，第二子线圈CA1b中产生的磁通量沿着定子齿传送，从而影响第一子线圈CA1a。通过使用降压/升压电压Vbb在第二子线圈CA1b-CA12b中产生反向磁通量，降低了第一子线圈CA1a-CA12a中的磁通量，从而降低了输出电压VoA。如方程1所示，降低第一子线圈CA1a受到的磁通量会引起第一子线圈CA1a所产生的电压下降。因此，相比于图4A中的输出电压，输出电压VoA降低了。对于图4A-4C而言，能产生输出电压VoA的线圈数量是一样的，然而，在图4C所示的实施例中，由于第一子线圈CA1a-CA12a中产生较少的磁通量，因此导致输出电压VoA下降。
尽管本发明可以用来保持一个恒定的输出电压Vo，但是如果我们假设负载16的阻抗和原动机12的转速保持不变，且不同结构对输出电压Vo的影响可以揭示出来，那么我们就更容易理解这项发明的机理。举例而言，假设线圈CA1-CA12(不考虑子线圈的结构)能在原动机12的当前频率和负载16的阻抗下产生100V(rms)的输出电压Vo，进一步，假设第一子线圈CA1a-CA12a占构成线圈CA1-CA12的绕组匝数的80％(第一子线圈与线圈匝数比为0.8∶1)。在这些假设下，如果第一子线圈CA1a-CA12a和第二子线圈CA1b-CA12b按照第一种结构连接在一起，同时按图4A所示没有外加降压/升压电压Vbb，那么第一子线圈CA1a-CA12a将产生80V(rms)的输出电压VoA。如果降压/升压电压Vbb如图4B所示施加到第二子线圈CA1b-CA12b上，就会引起第一子线圈CA1a-CA12a受到的磁通量的增加，从而产生100V的输出电压VoA。同样地，如果降压/升压电压Vbb如图4C所示施加到第二子线圈CA1b-CA12b上，就会引起第一子线圈CA1a-CA12a受到的磁通量的净减，从而产生60V的输出电压VoA。
图5显示了一个实施例，其中开关SW1-SW36按照第二种结构连接在一起(每个开关都被置于“2”标识的位置)，从而将第一子线圈CA1a-CA12a与第二子线圈CA1b-CA12b串联在一起。那就是说，第一子线圈CA1a与第二子线圈CA1b通过开关SW1和SW2串联在一起。第二子线圈CA1b与下一个第一子线圈CA2a通过开关SW3串联在一起。降压/升压电压Vbb在这种结构中没有任何连接。由于每个子线圈都是串联的，这种结构的操作本质上就如同线圈CA1-CA12。也就是，第一子线圈CA1a和第二子线圈CA1b就像CA1一样工作。同样，第一子线圈CA2a和第二子线圈CA2b也如同CA2一样工作。
图6表示将第一子线圈CA1a-CA12a与第二子线圈CA1b-CA12b串联的影响。在这种结构中，尽管降压/升压电压Vbb没有在多个第二子线圈CA1b-CA12b中产生磁通量，但是由于增加了附加的线圈匝数，PMG14产生的输出电压Vo也会增加。依据方程1所指出，输出电压Vo与匝数直接相关，当匝数增加时，输出电压VoA也会增加。在图6的实施例中，第二子线圈CA1b-CA12b与第一子线圈CA1a-CA12a串联在一起，增加了用来产生输出电压VoA的线圈匝数。而增加线圈匝数就会提高输出电压VoA的值。
使用上述的数字示例，假设线圈CA1-CA12能在原动机12的当前频率和负载16的当前阻抗下产生100V(rms)的电压。通过将第一子线圈CA1a-CA12a与CA1b-CA12b串联，用来产生输出电压VoA的绕组数量与组成线圈CA1-CA12的绕组数量相同，结果产生一个100V(rms)的输出电压VoA。
如图3-6所示，可以通过调节穿过子线圈用于产生输出电压Vo的磁通量，或者也可以通过调节产生输出电压Vo的绕组数来改变或保持输出电压Vo。然而，也正如图3-6所示，在调节输出电压Vo上，将线圈分成两个子线圈只能提供有限的灵活性。通过增加每个线圈CA1-CA12中的子线圈的数量，可以调节更理想的输出电压VoA。
例如，图7所示为线圈CA1-CA12被分成三组子线圈，第一子线圈CA1a-CA12a，第二子线圈CA1b-CA12b，第三子线圈CA1c-CA12c。简单起见，子线圈都被连接到开关阵列19而不是单个开关上。降压/升压电压Vbb也通过开关阵列19施加到选定的子线圈上。这就使得降压/升压电压Vbb可以被施加到多于一组的子线圈上。简单起见，我们再假设每个线圈CA1-CA12由100匝组成。例如，第一子线圈CA1a-CA12a有60匝，第二子线圈CA1b-CA12b有30匝，第三子线圈CA1c-CA12c由剩下的10匝组成。
通过外加降压/升压电压Vbb来降低或升高输出电压的机理，与通过增加或减少用来产生输出电压Vo的子线圈数量(也就是匝数)进而降低或升高输出电压的机理，二者其实是一样的，就像上面例子讨论过的那样。差别仅在于，结构的数量增加了，因而输出电压Vo的调节能力也增大了。
例如，如果仅仅第一子线圈CA1a-CA12a串联连接，且没有外加降压/升压电压Vbb，那么在我们的数字示例中，第一子线圈CA1a-CA12a就会产生60V(rms)的输出电压VoA。通过有选择地连接第二子线圈CA1b-CA12b或者第三子线圈CA1c-CA12c，并且施加降压/升压电压Vbb，输出电压VoA就可以被严密控制。正如图7所示，由于降压/升压电压Vbb根据条件被施加到不同的子线圈上，降压/升压电压Vbb连接到开关阵列19中的开关，从而使控制器18能够选择被施加了降压/升压电压Vbb的子线圈，并且控制降压/升压电压Vbb被施加时的相位。下述的表1列举了一些例子，显示将子线圈连接成不同结构是如何影响输出电压VoA的，尽管在操作中，本发明能够意不同结构连接子线圈以便在转速和负载变化的情况下保持实质恒定的输出电压VoA。
表1
从这个例子看出，将线圈CA1-CA12分成三组子线圈在控制输出电压VoA方面提供了更大的灵活性，因此可以保持一个实质恒定的输出电压VoA(对于输出电压VoB和VoC亦然)。
上面描述了一个电压调节系统和方法，其中定子线圈至少被细分成了两个子线圈。其他的实施例中，定子线圈可以被细分成两个以上的子线圈，从而可以实现更多的结构选择。该调节方法使用了控制器，来有选择地控制多个开关以连接不同结构下的子线圈的数量(使得用来产生输出电压的匝数变化)，也能有选择地应用降压/升压电压来增加或减少对产生输出电压的部分线圈所受到的磁通量。控制器既用来配置子线圈，也用来施加适当的降压/升压电压，使得可以将PMG的输出电压调节到一个期望值。例如，如果输出电压开始由于原动机转速的增加或连接PMG的负载阻抗的减少而导致升高，控制器就可以设定子线圈的数量和降压/升压电压值，从而降低PMG的输出电压。其他的实施例中，也可能需要的是有选择地增加或减少PMG的输出电压，而不是保持一个恒定的电压电平。
权利要求
1.一种永磁发电机(PMG)的电压调节系统，该永磁发电机的定子线圈被分成多个子线圈，该电压调节系统包括用于监测由选择的PMG的子线圈所产生的输出电压的装置；和用于基于监测到的电压值，将降压/升压电压施加到与产生输出电压的子线圈没有连接的那些子线圈，从而有选择地升高或降低输出电压的装置。
2.权利要求1中的电压调节系统，其中施加与输出电压同相位的降压/升压电压到子线圈上，从而提高输出电压。
3.权利要求1中的电压调节系统，其中施加与输出电压有180度相位差的降压/升压电压到子线圈上，从而降低输出电压。
4.权利要求1中的电压调节系统，进一步包括用于产生降压/升压电压的装置。
5.权利要求4中的电压调节系统，其中产生降压/升压电压的装置包括PMG中的第二定子，其产生一个与输出电压同频率的降压/升压电压。
6.权利要求1中的电压调节系统，其中每个定子线圈中的子线圈包括多匝，而且一个定子线圈中的每个子线圈都有不同的匝数。
7.权利要求1中的电压调节系统，进一步包括开关阵列，其具有用于有选择地将子线圈以多种结构连接的多个开关。
8.一种控制永磁发电机的输出电压的方法，其包括产生输出电压，其中定子线圈被分成多个子线圈，选定的子线圈被连接起来产生输出电压；监测输出电压的变化；以及基于监测的输出电压值将降压/升压电压施加到没有被连接以产生输出电压的子线圈上，从而升高或降低输出电压。
9.权利要求8中的方法，其中施用降压/升压电压的步骤包括如果输出电压为期望值，则不施加降压/升压电压；如果输出电压低于期望值，则施加与输出电压同相的降压/升压电压；如果输出电压高于期望值，则施加与输出电压有180度相位差的降压/升压电压。
10.权利要求8中的方法，进一步包括控制开关阵列中的多个开关，依据监测的输出电压有选择地将子线圈连接成多种结构中的一种。
11.权利要求10中的方法，其中控制多个开关以有选择地连接子线圈包括将选定的子线圈与用于产生输出电压的子线圈串联连接，从而提高输出电压。
12.权利要求10中的方法，进一步包括将降压/升压电压施加到在特定结构中选定的子线圈上，从而提高或者降低输出电压。
13.一种调节输出电压的永磁发电机(PMG)系统，该系统包括永磁发电机(PMG)，其包括转子；有定子齿的定子；和缠绕在定子齿上且被分成多个子线圈的定子线圈；用于产生降压/升压电压的降压/升压电压源；和控制器，其被连接用来监测输出电压并且基于监测的输出电压将降压/升压电压施加到选定的子线圈上。
14.权利要求13中的系统，其中第一组子线圈串联连接来产生输出电压。
15.权利要求14中的系统，其中控制器使降压/升压电压被施加到选定的没有与第一组子线圈连接的子线圈上，而且降压/升压电压与输出电压同相位以便提高输出电压。
16.权利要求14中的系统，其中控制器使降压/升压电压被施加到选定的没有与第一组子线圈连接的子线圈上，而且降压/升压电压与输出电压有一个180度的相位差，从而降低输出电压。
17.权利要求14中的系统，包括与子线圈相连的开关，该开关被控制器控制从而使子线圈以多个不同结构被连接，从而控制输出电压。
18.权利要求13中的系统，其中降压/升压电压源产生与输出电压同频率的降压/升压电压。
全文摘要
电压调节系统保持了永磁发电机的输出电压在一个基本恒定的电平上。永磁发电机中的定子线圈被分成多个子线圈。通过施加降低/升高的电压到选定的子线圈上，从而使得永磁发电机产生的输出电压升高或者降低。与子线圈相连的多个开关使子线圈可以连接成多种不同的结构。将子线圈连接成一种特定结构，并根据监测的输出电压将降低/升高电压施加到选定的子线圈上，从而使电压调节系统能保持一个基本恒定的输出电压。
文档编号H02P9/00GK1921289SQ200610126378
公开日2007年2月28日 申请日期2006年7月19日 优先权日2005年7月20日
发明者M·J·夏, G·H·塞费尔尼克 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司