专利名称：发电机的非正弦电流波形激励的系统和方法
技术领域：
本发明大体上涉及发电机，并且更特别地涉及用于激励具有分数槽集中绕组和转子场绕组的发电机的控制方案。
背景技术：
电机在各种工业中的使用延续而在许多工业、商业和运输工业中随时间变得更盛行。在这样的电机的功率电子学和控制技术的领域中已经有极大的进步和巨大的成就，导致增加的能量节省和控制灵活性。这样的成就的提供是产生于数字技术的计算机技术中的连续进步。数字技术引起计算机的大小和成本中的非常显著的减小，允许它们成功地代替旧的、庞大的并且相对昂贵的机械系统。尽管数字增强控制系统和计算机的能力已经进步，与这样的控制系统一起使用的电机的结构对于绝大部分仍然未变。例如，例如在发电站中使用的那些定速发电机的大多数使用在定子上的分布正弦绕组和在转子上的DC场或永磁体来设计。如在图1中示出的， 现有技术发电机2可配备有整数槽分布定子绕组4和在转子8上的永磁体6。作为示例，图 1图示定子绕组4的M槽重叠分布设置。在操作中，发电机2的永磁体6在转子8和定子绕组4之间的空隙中形成磁场，其旋转转子8并且在定子绕组4中产生电能。然而，根据在图1中图示的发电机2的结构的发电机的构造(其实现分布正弦绕组4)遭受与其关联的性能和成本中的缺点。例如，实现分布正弦绕组的发电机苦于由于端部绕组中的电损耗引起的降低的效率。端部绕组长度贡献于增加的电阻，由此导致降低发电机的效率的更高的欧姆损耗。端部绕组长度也需要实现复杂冷却系统(例如，液体氢冷却系统)，其引起发电机中增加的冷却成本。此外，永磁体限制发电机的功率密度、能量效率、操作温度、寿命周期和可靠性。除增加的操作成本外，实现分布正弦绕组和永磁体的例如在图1中示出的发电机构造起来也是更大代价的。例如，这样的发电机常常包括昂贵的薄定子叠片，其构造起来是昂贵的。此外，用于形成空隙磁场的转子上的永磁体与包含电磁体或场绕组的发电机相比
是昂贵的。因此，设计可以采用非正弦定子绕组的发电机以便减小与其的生产和操作关联的成本将是可取的。提供用于控制采用非正弦定子绕组的发电机的控制方案是进一步期望的，其抑制典型地与非正弦绕组关联的另外谐波分量的影响，以便最小化谐波并且维持发电机中的高功率密度和高效率。
发明内容
本发明的实施例通过提供用于以瞬时非正弦电流的方式激励具有分数槽集中绕组和转子场绕组的发电机的系统和方法克服前面提到的缺点。根据本发明的一个方面，发电机包括具有多个分数槽集中绕组的定子；转子，其安置在该定子内以相对该定子旋转并且具有与其电耦合的场绕组，其配置成响应于施加于场绕组的电流而在该定子和转子之间的空隙中产生旋转磁场；以及具有可连接到电源的输入和可连接到该场绕组的输出的驱动器。该驱动器进一步包括配置成控制到该场绕组的电流流量的电路和连接到该电路并且编程为输入初始DC场电流需求到该电路以使该电路输出初始DC场电流的控制器，其中该初始DC场电流需求代表会使具有正弦定子绕组的发电机输出期望的AC电力的DC场电流需求。该控制器进一步编程为接收关于由该初始DC场电流产生的旋转磁场的反馈，基于该反馈确定并且隔离该旋转磁场的理想基波分量，基于该理想基波分量产生修改的DC场电流需求，并且将该修改的DC场电流需求输入到该电路， 由此使该电路输出瞬时非正弦电流到该场绕组以产生正弦旋转空隙磁场。根据本发明的另一个方面，提供用于在具有定子和转子的发电机中产生AC电力的方法，该定子具有多个分数槽集中绕组，该转子具有多个场绕组，所述方法包括输入代表会使具有正弦定子绕组的发电机输出期望的AC电力的DC场电流需求的测试DC场电流需求到逆变器并且响应于该测试DC场电流需求在该逆变器中产生初始DC场电流，其中该初始DC场电流输出到该转子上的多个场绕组以在该转子和定子之间产生测试旋转磁场。该方法还包括确定该旋转磁场的基波分量和谐波分量、从该测试DC场电流需求和该基波分量确定该旋转磁场的理想基波分量，以及基于该理想基波分量确定期望的电流波形。该方法进一步包括基于该期望的电流波形产生修改的DC场电流需求并且将该修改的DC场电流需求输入到该逆变器，由此使该逆变器输出非正弦AC电流波形到在该转子上的该多个场绕组以产生正弦旋转磁场，由此在该发电机中产生AC电力。根据本发明的再另一个方面，发电机包括具有多个非正弦集中绕组的定子；转子，该转子安置在该定子内以相对该定子旋转并且具有场绕组，其配置成响应于施加于场绕组的电流而在该定子和转子之间的空隙中产生旋转磁场；以及控制从电源到该场绕组的电流流量的驱动器。该驱动器配置成基于代表会使具有正弦定子绕组的发电机输出期望的 AC电力的DC场电流需求的第一电流需求来提供初始输入电流到该转子并且接收关于由该初始输入电流产生的旋转磁场的反馈。该驱动器进一步配置成基于该反馈产生第二电流需求并且基于该第二电流需求提供瞬时修改的输入电流到该场绕组以便在空隙中产生正弦旋转磁场并且在该发电机中产生AC电力，其中该瞬时修改的输入电流包括非正弦电流波形。将从下列详细描述和图使各种其他特征和优势明显。
附示目前设想用于执行本发明的优选实施例。在图中图1是发电机的现有技术定子绕组配置的示意图。图2是根据本发明的实施例的AC驱动器的简图。图3是根据本发明的实施例的发电机的定子绕组配置和场绕组设置的示意图。图4是根据本发明的实施例的用于控制AC驱动器的控制器实现的技术的流程图。图5是根据本发明的实施例的包含驱动器和发电机的用于产生牵引力的设备的框示意图。
具体实施例方式本发明的实施例针对具有非正弦集中定子绕组的发电机和用于提供电流给在转子上的场绕组以在转子和定子之间产生正弦空隙磁场的控制方案。该控制方案处理施加于逆变器/电子处理电路的初始DC场电流需求以便产生瞬时非正弦电流需求，该瞬时非正弦电流需求当施加到场绕组时将产生仅具有基波分量的旋转空隙磁场并且消除所有场谐波， 从而导致从转子到定子的最佳能量转换，即以高效率的高输出功率。本发明的实施例针对包括变速和定速发电机的发电机并且针对用于操作该发电机的控制方案。AC驱动器10的一般结构在图2中根据本发明的一个实施例示出。该驱动器10可例如配置为可调速驱动器(ASD)，其设计成接收三相AC电力输入、将该AC输入整流并且进行该整流部分到供应给例如发电机等电机的具有可变频率和幅度的三相交变电压的DC/AC转换。根据备选实施例，认识到驱动器10可设计成接收DC电力输入并且进行该DC电力至供应给电机的具有可变频率和幅度的多相交变电压的DC/AC转换。在优选实施例中，该ASD根据示范性伏特每赫兹特性操作。在这点上，驱动器提供在具有小于3%的总谐波失真、输出频率方面为士0. IHz以及在全负载范围上的快速动态阶跃负载响应的处于稳态的士的电压调整。根据一个实施例，三相AC输入馈入三相整流器电桥14。该输入线路阻抗在所有三相中是相等的。该整流器电桥14将AC电力输入转换成DC电力使得在该整流器电桥14和开关阵列16之间存在DC总线电压。该总线电压由DC总线电容器组18平滑。 该开关阵列16由共同形成逆变器或斩波电路M的一系列IGBT开关20和反并联二极管22 构成。该逆变器M根据由驱动器控制器观产生的电流需求合成AC电压波形以用于输送到例如发电机26等电机，如将在下文更详细地说明。该控制器观凭借电流需求信号和DC 总线电压与极点电流的感测(通过例如电压传感器34)联接到逆变器M使得可以感测到 DC总线电压中的变化。这些电压变化可以解释为瞬时负载状况并且在对逆变器M产生/ 输入瞬时电流需求中使用，使得维持近稳态负载状况。根据图2中示出的实施例，发电机沈采用实现逆变器M以提供变速操作的变速发电机的形式。然而，也认识到本发明的实施例还可以针对定速发电机(例如，交流发电机)，在该情况下可以实现简化的驱动器10，其中逆变器M由更简化的电子处理电路(没有示出)代替，该更简化的电子处理电路根据驱动器控制器观产生的电流需求合成AC电压波形以用于输送到发电机26。根据本发明的实施例，发电机沈具有例如在图3中示出的构造。如在图3中示出的，发电机26在其中包括具有定子芯40和在该定子芯40上缠绕的绕组42的定子36。该定子芯40具有通过堆叠大量用电磁钢制成的环形薄板形成的芯主体44和提供在该芯主体的轴向端面上的绝缘体(没有示出)。该定子芯40提供有沿其圆周方向以预定节距的多个齿状物46。根据示范性实施例，绕组42缠绕在相应齿状物46上，并且从而采用分数槽集中绕组或“齿状物绕组”的形式。槽48在沿圆周方向的邻近齿状物46之间形成。如在图 3中示出的，定子36的一个实施例包括六个槽48，具有根据本发明的实施例的绕所有齿状物46缠绕的绕组42的非重叠集中设置。认识到包括集中绕组的其他设置的发电机沈预见为可与本发明的实施例一起使用，并且从而图3的绕组设置是仅示范性的。如在图3中进一步示出的，转子50可旋转地装入定子36。该转子50具有缠绕在其上的线圈以形成四极点场绕组52，其当供应有例如在下文更详细说明的非正弦电流波形等激励电流时将在该转子50上激励DC磁场以便在该转子50和定子36之间的空隙M中产生旋转磁场。该场绕组52可以例如从逆变器M(图幻接收根据由驱动器控制器观产生的电流需求的这样的激励电流。从而，当供应电流到场绕组52时，在该转子和定子之间的空隙M中产生的旋转磁场使在定子36中产生AC电力，使得发电机沈产生AC电力。现在参照图4，并且继续参照图2和3，示出代表例如由控制器观实现的用于操作驱动器10的控制方案56的框图。图4的控制方案56进行与具有分数槽集中定子绕组42 和转子场绕组52的发电机W —起使用的电子处理细节(EPD)以实现该发电机W和逆变器M两者的高功率密度、高效率和减小的成本。即，实现控制方案56以便产生瞬时非正弦电流需求，其将在转子50上激励DC磁场并且产生仅具有基波分量的旋转空隙场并且消除所有场谐波，从而导致从转子50到定子36的最佳能量转换，即以高效率的高输出功率。最初，控制方案56的框58对接收的第一输入电流60和接收的第二输入电流62 进行选择性的“同步时间函数”操作。该第一输入电流60是响应于初始DC场电流需求产生的初始或测试电流输入，并且从而称为初始DC场电流。该初始DC场电流需求代表如果在发电机26的定子上使用纯正弦绕组则在转子上产生DC磁场需要的电流需求。在初始迭代或测试/设置运行中，第二输入电流62是不存在的。第一输入60响应于初始DC场电流需求而通过框58且不受影响(即，没有对第一输入60进行时间同步)。第一输入60从而在框64接收，且框64起作用以根据例如电流需求值和适当的调节因子的存储表格调节DC场电流的幅度。例如，如果第一输入60代表高 DC场电流需求，则调节幅度以便避免在定子36中产生高损耗。相反，如果第一输入60代表非常低的DC场电流需求，需要的DC场电流将适当地调节(S卩，增加)以便产生可以容易检测到的旋转空隙磁场，如将在下文说明的。由框64添加的调节因子然后存储以用于以后作为参考回路使用以产生实际瞬时电流(即，第二电流回路62)，其用于从发电机沈产生纯净的需要的正弦输出功率，如将在下文说明的。当应用于在框66添加的调节DC场电流时，将在转子50和定子36之间产生旋转空隙磁场，其中该空隙磁场由于定子的集中/同心绕组42而包括不需要的谐波分量。该旋转空隙磁场然后通过使用集成进入电机沈的高温霍尔探头66来检测，且具有的霍尔探头 66的数量例如取决于定子内径和下游准确信号处理需要的分辨率。备选地，可以实现优选地位于定子36的中心的探查线圈(没有示出)，且该探查线圈在定子线圈42的缠绕期间来添加并且保持在定子槽48内部。探查线圈/霍尔探头66的输出传送到框68并且由此作为关于旋转空隙磁场的强度的反馈而被接收(即，由控制器观接收)。在框68对该空隙磁场反馈进行快速傅立叶变换(FFT)以确定/分析空隙旋转场的基波分量和谐波分量。即，确定空隙旋转场的基波分量和谐波分量的瞬时值。在框68确定的空隙旋转场的瞬时基波分量和瞬时谐波分量的值传递到框70，其用于消除空隙磁场的谐波分量。从而隔离空隙磁场的基波分量并且随后将该空隙磁场的基波分量传递到框72。如在图4中示出的，空隙磁场的所隔离的瞬时基波分量与第一输入 60(即，初始DC场电流)一起输入到框72。查找表存储在框72中，其已经在其中存储多个 DC场电流和从该多个DC场电流中的每个产生的旋转磁场的理想基波分量。与每个需要的DC场电流关联的旋转磁场的“理想”基波分量在查找表中定义为由需要的DC场电流输入到具有正弦绕组的发电机所产生的最高基波分量。第一输入60的初始DC场电流和空隙磁场的隔离的瞬时基波分量与在框72中的查找表分析/比较。更具体地，关于查找表来分析空隙磁场的瞬时基波分量和初始DC场电流以确定什么DC场电流需要施加到具有正弦绕组的发电机以便产生空隙磁场的瞬时基波分量。基于该确定，对旋转磁场的瞬时基波分量应用校正，使得实现需要的DC场电流的理想基波分量。仍然参照图4，当确定旋转磁场的理想基波分量时，理想基波分量输入到框74。同样在框74中，通过具有从框64到框74的输入来去除之前在框64应用到初始DC场电流的调节因子以抵消之前进行的调节。即，框74具有取得从框72产生的基波空隙场的幅度并且确定用于产生它的理想需要的DC场电流的表格。该确定的DC场电流乘以来自框64的校正因子的倒数并且与初始DC场电流比较以确保它们是相同的。该基波空隙磁场是在那时对于原始DC场电流(其包含时间和空间谐波两者)在如同发电机沈具有纯正弦定子绕组的情况时基波空隙场的最佳代表。“真正的”基波空隙信号从而从框74输出并且由框76接收。在框76，对来自框74 的信号进行拉普拉斯变换。接着，框78代表电机中的集中绕组的拉普拉斯传递函数。在到发电机26的第一输入60 ( S卩，初始DC场电流的幅度)和由探查线圈/霍尔探头测量的旋转磁场(即，旋转磁场的基波)之间获得框78的该传递函数。这使用标准小信号摄动技术在发电机26的全速范围上测量，如在控制工业中已知的。作为瞬时空隙磁场的拉普拉斯传递的框76的输出认为是框78的输入，其是分数槽集中绕组的传递函数。接着，在框80，逆拉普拉斯变换应用于框78的输出以重建确切的瞬时低压电流波形，其当施加于逆变器时将产生期望的瞬时电流。用于产生旋转磁场的理想基波分量的期望电流波形从而从框76、78和80确定。基于期望的电流波形，在框82产生修改的DC场电流需求，其当施加于逆变器M时将产生期望的电流波形以便产生需要的基波空隙场。在框58，第一输入电流60归零并且根据修改的DC场电流需求对第二电流62进行同步时间函数操作以便调节第二输入电流的时序。修改的DC场电流需求到逆变器M的施加产生修改的输入电流(即，第二电流62)，其采用高功率瞬时非正弦电流的形式从逆变器24输出。调节的(即，瞬时)非正弦电流施加于转子50的场绕组52以产生正弦空隙磁场，其产生具有极小损耗的高输出功率，因为尽管在定子36上使用集中/同心绕组42 (即， 非正弦绕组)的事实但在空隙场中没有谐波。现在参照图5，实现如在图4中描述的控制方案/电子处理的驱动器84根据本发明的实施例示为包含进入混合动力电动车辆(HEV)AC推进系统86，其产生牵引力并且实现再生制动。推进系统86包括驱动器84、能源88和电机90，其配置成选择性作为电动机和发电机两者操作，且该电机具有分数槽集中绕组或齿状物绕组。在从系统86产生牵引力时，能源88产生高DC电压92并且驱动器84从高DC电压92产生多相马达电压94，且电机90从马达电压94产生牵引力。在图5的实施例中，能源88配置为混合动力电动能源，其包括热机96、交流发电机98、整流器100、牵引/能量蓄电池102和牵引升压转换器104。牵引升压转换器104有时称为双向DC-DC转换器，或双向升压/降压转换器，其用以将装置的输入和输出之间的电压去耦合同时高效地传递电力。 在操作以产生牵引力时，热机96通过燃烧燃料产生机械动力106。交流发电机98从机械动力106产生交变电压108并且整流器100然后将交变电压108整流以产生低DC电压110。 牵引蓄电池102存储并且输送从低DC电压110得到的能量，并且牵引升压转换器104将低 DC电压110升压以产生高DC电压92。如在本文中关于DC电压使用的，“低”和“高”仅是相对的术语，并且不暗示特别绝对的电压水平。高DC电压92传递到驱动器84，其在其中包括转换器/逆变器112，其接收高DC电压92并且响应于此而从高DC电压92产生多相AC 马达电压94，其提供给电机以产生牵引力。另外，转换器/逆变器112配置成在再生制动操作期间从多相马达电压94产生高 DC电压92。即，在再生制动操作期间，使电机90采用作为产生加速的转矩的相反极性的转矩(与产生牵引动力的转矩相反的反转转矩)操作，由此使它使车辆的车轮减速或减慢。当在再生制动模式中运行时，电机90充当发电机，从而产生多相电压94，其通过牵引逆变器/ 转换器112馈入牵引蓄电池102。具体地，从马达多相电压94产生的高DC电压92通过操作的“降压”模式从双向DC-DC转换器104的高压侧92流到双向DC-DC转换器104的较低电压侧110。为了在再生制动期间控制电机90以使电机作为发电机操作，驱动器84产生初始 DC场电流需求(即，第一输入)。如关于图4详细阐述的，驱动器84 (即，在马达驱动器84 中的控制器)传送初始DC场电流需求到牵引逆变器112以产生用于传送到电机90的转子 (没有示出)的初始电流。发电机90响应于初始DC场电流需求产生旋转空隙磁场，驱动器84由此确定基波和谐波分量。消除空隙磁场的谐波分量，并且马达驱动器84将校正应用于基波分量以产生理想的基波分量。在发电机90中的为了产生理想基波分量所需要的瞬时电流和当施加于转换器112时将产生需要的瞬时电流的确切瞬时低压电流波形由驱动器84确定。基于期望的电流波形，驱动器84产生瞬时非正弦DC场电流需求，其当施加于转换器/逆变器112时将产生期望的电流波形。基于来自驱动器84的瞬时非正弦DC场电流需求，转换器/逆变器112因此产生并且传送具有期望的非正弦电流波形的修改的或第二输入114到电机90。尽管驱动器84和附随的电机90在图5中描述为包含进入HEV系统86，其产生牵引力和通过再生制动产生电力，要认识到配置成实现用于用瞬时非正弦电流波形激励发电机的技术的驱动器也可应用于其他各种类型的电机。从而，针对驱动器和驱动器控制器的本发明的实施例可应用于许多工业、商业和运输工业中的电机。该公开的方法和设备的技术贡献是它提供了以发送到转子场绕组的瞬时非正弦电流波形的方式激励具有集中定子绕组的发电机的控制器实现的技术。实现控制方案，其处理施加于逆变器的初始DC场电流需求以便产生瞬时非正弦DC场电流需求，其将产生仅具有基波分量的旋转空隙场并且消除所有场谐波，从而导致从转子到定子的最佳能量转换，即以高效率的高功率输出。因此，根据本发明的一个实施例，发电机包括具有多个分数槽集中绕组的定子； 转子，其安置在该定子内以相对该定子旋转并且具有与其电耦合的场绕组，其配置成响应于施加于场绕组的电流而在该定子和转子之间的空隙中产生旋转磁场；以及具有可连接到电源的输入和可连接到该场绕组的输出的驱动器。该驱动器进一步包括配置成控制到该场7/7页
绕组的电流流量的电路和连接到该电路并且编程为输入初始DC场电流需求到该电路以使该电路输出初始DC场电流的控制器，其中该初始DC场电流需求代表会使具有正弦定子绕组的发电机输出期望的AC电力的DC场电流需求。该控制器进一步编程为接收关于由该初始DC场电流产生的旋转磁场的反馈，基于该反馈确定并且隔离该旋转磁场的理想基波分量，基于该理想基波分量产生修改的DC场电流需求，并且将该修改的DC场电流需求输入到该电路，由此使该电路输出瞬时非正弦电流到该场绕组以产生正弦旋转空隙磁场。根据本发明的另一个实施例，提供用于在具有定子和转子的发电机中产生AC电力的方法，该定子具有多个分数槽集中绕组，该转子具有多个场绕组，所述方法包括输入代表会使具有正弦定子绕组的发电机输出期望的AC电力的DC场电流需求的测试DC场电流需求到逆变器并且响应于该测试DC场电流需求在该逆变器中产生初始DC场电流，其中该初始DC场电流输出到该转子上的多个场绕组以在该转子和定子之间产生测试旋转磁场。 该方法还包括确定该旋转磁场的基波分量和谐波分量，从该测试DC场电流需求和该基波分量确定该旋转磁场的理想基波分量，以及基于该理想基波分量确定期望的电流波形。该方法进一步包括基于该期望的电流波形产生修改的DC场电流需求并且将该修改的DC场电流需求输入到该逆变器，由此使该逆变器输出非正弦AC电流波形到在该转子上的该多个场绕组以产生正弦旋转磁场，由此在该发电机中产生AC电力。根据本发明的再另一个实施例，发电机包括具有多个非正弦集中绕组的定子； 转子，该转子安置在该定子内以相对该定子旋转并且具有场绕组，其配置成响应于施加于场绕组的电流而在该定子和转子之间的空隙中产生旋转磁场；以及控制从电源到该场绕组的电流流量的驱动器。该驱动器配置成基于代表会使具有正弦定子绕组的发电机输出期望的AC电力的DC场电流需求的第一电流需求提供初始输入电流到该转子并且接收关于由该初始输入电流产生的旋转磁场的反馈。该驱动器进一步配置成基于该反馈产生第二电流需求并且基于该第二电流需求提供瞬时修改的输入电流到该场绕组以便在空隙中产生正弦旋转磁场并且在该发电机中产生AC电力，其中该瞬时修改的输入电流包括非正弦电流波形。该书面说明使用示例以公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统和执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他示例如果它们具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则意在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种发电机(沈)，包括具有多个分数槽集中绕组0 的定子(36)；转子(50)，其安置在该定子(36)内以及配置成相对所述定子(36)旋转，所述转子 (50)具有与其电耦合的场绕组(52)，所述场绕组(5 配置成响应于施加于所述场绕组的电流而在所述定子(36)和所述转子(50)之间的空隙(54)中产生旋转磁场，以及具有能连接到电源的输入和能连接到所述场绕组(5 的输出的驱动器(10)，所述驱动器(10)包括配置成控制到所述场绕组(52)的电流的电路04)；以及控制器( )，其连接到所述电路04)并且编程为输入初始DC场电流需求到所述电路04)以使所述电路04)输出初始DC场电流，所述初始DC场电流需求代表会使具有正弦定子绕组的发电机输出期望的AC电力的DC场电流需求；接收关于由所述初始DC场电流产生的旋转磁场的反馈； 基于所述反馈确定并且隔离所述旋转磁场的理想基波分量； 基于所述理想基波分量产生修改的DC场电流需求；以及将所修改的DC场电流需求输入到所述电路(M)，由此使所述电路04)输出瞬时非正弦电流到所述场绕组(52)以产生正弦旋转空隙磁场。
2.如权利要求1所述的发电机( )，其中所述控制器08)进一步编程为 应用调节因子到所述初始DC场电流以修改其幅度；以及当产生所述理想基波分量时去除所述调节因子。
3.如权利要求2所述的发电机( )，其中所述控制器08)进一步编程为进行所述旋转磁场的拉普拉斯传递函数，所述旋转磁场的拉普拉斯传递函数从所述初始DC场电流和所述旋转磁场的理想基波分量得到。
4.如权利要求2所述的发电机( )，其中所述控制器08)进一步编程为 确定所述旋转磁场的瞬时基波分量和瞬时谐波分量；消除所述旋转磁场反馈的瞬时谐波分量；以及对所述旋转磁场的瞬时基波分量应用校正以产生所述理想基波分量。
5.如权利要求4所述的发电机( )，其中所述控制器08)进一步编程为对所述旋转磁场反馈进行快速傅立叶变换(FFT)以确定所述瞬时基波分量和瞬时谐波分量。
6.如权利要求4所述的发电机( )，其中所述控制器08)进一步编程为进行所述发电机06)的分数槽集中绕组0 的拉普拉斯传递函数，所述分数槽集中绕组0 的拉普拉斯传递函数从具有对其应用了所述调节因子的初始DC场电流和从所述旋转磁场的瞬时基波分量得到；以及将所述瞬时旋转磁场的拉普拉斯传递函数应用于所述分数槽集中绕组0 的拉普拉斯传递函数。
7.如权利要求6所述的发电机( )，其中所述控制器08)进一步编程为进行所述发电机06)的分数槽集中绕组G2)的逆拉普拉斯传递函数以确定所修改的DC场电流需求， 所修改的DC场电流需求使所述电路输出用于产生所述旋转磁场的理想基波分量所需要的非正弦电流。
8.如权利要求4所述的发电机( )，其中所述控制器08)进一步编程为访问已经在其中存储与多个DC场电流需求中的每个关联的旋转磁场的理想基波分量的查找表，所述理想基波分量包括所述多个DC场电流需求中的每个的最高基波分量；将关联于所述初始DC场电流需求的瞬时基波分量与关联于所述初始DC场电流需求的理想基波分量进行比较；以及对所述瞬时基波分量应用校正以产生理想基波分量。
9.如权利要求1所述的发电机( )，其中所述控制器08)进一步编程为根据所修改的DC场电流需求调节来自所述电源的输入电流的时序以产生从所述电路04)输出的非正弦电流。
10.如权利要求1所述的发电机(沈)，其中所述电路04)包括配置成提供所述发电机06)的变速操作的逆变器和配置成提供所述发电机06)的定速操作的专用电路其中之一，使得所述发电机06)起交流发电机的作用。
全文摘要
本发明名称为发电机的非正弦电流波形激励的系统和方法。发电机(26)包括具有分数槽集中绕组(42)的定子(36)和具有场绕组(52)的转子。提供驱动器(10)，其具有控制到所述场绕组(52)的电流电动的电路(24)和输入初始DC场电流需求到所述电路(24)以使所述电路(24)输出初始DC场电流的控制器(28)，所述初始DC场电流代表将使具有正弦定子(36)绕组的发电机(26)输出期望的AC电力的DC场电流需求。所述控制器(28)接收对由所述初始DC场电流产生的所述磁场的反馈，基于所述反馈分离所述磁场的理想基波分量并且产生修改的DC场电流需求，并且将所述修改的DC场电流需求输入到所述电路(24)，由此使所述电路(24)输出瞬时非正弦电流到所述场绕组(52)以产生正弦旋转空隙磁场。
文档编号H02K1/26GK102315811SQ20111019142
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者A·M·F·埃尔-雷菲, A·M·埃尔-安塔布利, R·D·金 申请人:通用电气公司