无刷永磁发电机及辅助电压源恒定电位励磁机的制作方法
【专利摘要】一种交流发电系统包含其中包括励磁机的交流发电机、配置成生成在第一频率的第一电压的无刷永磁发电机电压源、配置成生成在第二频率的第二电压的第二电压源及线圈。此外，无刷永磁发电机电压源提供第一电压作为在线圈处的与第二电压源组合的补充电压供应，以生成由交流发电机的励磁机接收的恒定励磁机场。
【专利说明】
无刷永磁发电机及辅助电压源恒定电位励磁机
【背景技术】
[0001]本文中公开的主题一般涉及电功率生成领域。更具体地说，主题涉及用于为交流(AC)发电系统改进负载接受特性的技术。
[0002]在电功率生成领域中，范围广泛的系统是已知的，并且目前可用于转换，产生和施加功率到负载。取决于应用，AC发电系统可包含将引入功率从一种形式转换成如由负载使用的另一形式的电路系统。在典型的AC发电系统中，例如，整流器将交流(AC)功率(例如来自发电机)转换成直流(DC)功率。DC功率随后能够施加到旋转线圈以形成激励AC发电机的静止线圈，从而产生可控AC输出的励磁机场。
[0003]传统上，永磁发电机(PMG)可用作AC发电系统的励磁机场的功率源。然而，在AC发电系统的电网上接收新负载时，由PMG供应的电压可大幅衰退，从而导致使电网稳定的慢响应时间。相应地，开发允许减轻和/或消除与PMG衰退有关的功率下垂(droop)的系统和技术可以是有利的。
【发明内容】
[0004]下面概述在范围中与最初要求保护的主题相称的某些实施例。这些实施例不意图限制要求保护的主题的范围，而是，这些实施例只是提供主题的可能形式的简短总结。实际上，主题可囊括可与下面阐述的实施例类似或不同的多种形式。
[0005]在第一实施例中，交流发电系统包含其中包含励磁机的交流发电机、配置成生成在第一频率的第一电压的无刷永磁发电机电压源、配置成生成在第二频率的第二电压的第二电压源及线圈，其中，无刷永磁发电机电压源提供第一电压作为在线圈处的与第二电压组合的补充电压供应，以生成由交流发电机的励磁机接收的恒定励磁机场。
[0006]在第二实施例中，装置包含自动电压调节器，其中，自动电压调节器控制进入励磁机场的线圈的电压，其中，自动电压调节器包含配置成对从永磁发电机和第二电压源接收的在不同频率的电压输入进行整流，以及将电压供应到直流母线的功率转换器。自动电压调节器也包含自动电压调节器控制器，其配置成接收来自交流发电机的输出的数据，并且基于从交流发电机的输出接收的数据，控制在直流母线处的电压到励磁机场的线圈的施加。
[0007]在第三实施例中，用于控制交流发电机的输出的方法包含:在自动电压调节器处接收来自无刷永磁发电机和第二电压源的电压，其中，从无刷永磁发电机接收的电压包括与从第二电压源接收的电压不同的频率;在自动电压调节器处接收指示交流发电机的输出的电流电平和电压电平的信号；以及控制在励磁机场的线圈处的来自无刷永磁发电机和第二电压源的电压的施加，以改变励磁机场的量值，其中，励磁机场激励在交流发电机内的交流励磁机，交流励磁机控制交流发电机的生成场，并且生成场控制交流发电机的输出。
【附图说明】
[0008]在参照附图阅读下面详细描述时，本主题的这些和其它特征、方面和优点将更好理解，其中在遍及整个附图中相似字符表示相似部分，其中:
图1是根据实施例的能量生成、传输和分配基础设施系统的框图；
图2是根据实施例，供在图1的系统中使用的交流(AC)功率生成系统的框图；
图3是根据实施例，图2中图示的AC功率生成系统的功率转换器的二极管整流器的框图；
图4是根据实施例，图2中图示的AC功率生成系统的自动电压调节器的框图。
【具体实施方式】
[0009]将在下文描述本主题的一个或多个特定实施例。致力于提供这些实施例的简洁描述，可不在该说明书中描述实际实现的所有特征。应领会，在任何这种实际实现的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多实现特定的决策以达到开发者的特定目标，例如与系统相关和业务相关的约束一致，该目标可从一个实现变化到另一个。此外，应领会，这种开发努力可能是复杂并且耗时的，但对于受益于本公开的那些普通技术人员仍将是设计、制作和制造的例行任务。
[0010]在引入本主题的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”以及“所述”意图意味着存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”以及“具有”意图为包含的，并且意味着可存在除了所列出的元件之外的附加的元件。
[0011]本主题涉及在电网上交流(AC)功率生成系统的控制以补偿在电网处接受新负载时AC功率生成系统的功率输出的变化。施加到AC功率生成系统的励磁机场的线圈的电压可确定AC功率生成系统能够响应于接受新负载的速率。因此，在励磁机场的线圈处提供恒定电压源以补充励磁机场的主功率供应可以是有利的。恒定电压源可升压施加到线圈的电压，并且使AC功率生成系统能够基于在电网处接受新负载而改变功率输出。例如，为改进响应时间，永磁发电机(PMG)可提供与第二电压源并联的具有恒定电位的辅助电压源，以补偿第二电压源的滞后电压输出。以这样的方式，负载添加的响应时间可被改进。另外，对于PMG电压输出和第二电压源的输出，可期望每个可通过全波桥式整流器以将电压输出操纵(steer)向耦合到励磁机场的DC母线，以及防止电压从一个电压源到另一电压源的反馈(back-feeding)。
[0012]鉴于前述，描述诸如图1中图示的示例智能电网系统10的基础设施的实施例可能是有用的。要注意，本文中描述的系统和方法可应用到多种基础设施，其包含但不限于输电和配电基础设施。如所描绘，智能电网系统10可包含一个或多个公用事业12。公用事业12可提供智能电网系统10的监督操作。例如，公用事业控制中心14可监测和引导由一个或多个发电站16和备选发电站18产生的功率。发电站16可包含常规发电站，例如使用燃气、煤碳、生物质以及用于燃料的其它含碳产品的发电站。备选发电站18可包含使用太阳能、风能、水力发电、地热能及其它备选功率源(例如，可再生能源)产生电力的发电站。其它基础设施组件可包含水力生产厂20和地热能生产厂22。例如，水力生产20可提供水力发电，并且地热能生产厂22可提供地热发电。
[0013]由发电站16、18、20和22生成的功率可通过输电网24传输。输电网24可覆盖广阔的地理区域或多个区域，例如一个或多个市、州或国家。输电网24也可以是单相交流(AC)系统，但大多数通常可以是三相AC电流系统。如所描绘，输电网24可包含一系列的塔以支持一系列的以各种配置的高架电导线。例如，极高电压(EHV)导线可以以三导线束来布置，三导线束具有三个相每个一根导线。输电网24可支持在110千伏(kV)到765千伏(kV)范围的标称系统电压。在描绘的实施例中，输电网24可电親合到配电子站和电网26。配电子站和电网26可包含变换器以将引入功率的电压从传输电压(例如，765 kV、500kV、345kV或138kV)变换到主要(例如，13.8kV或4160V)和次要(例如，480V、240V或120V)配电电压。例如，工业电功率消费装置(例如，生产厂)可使用13.SkV的主配电电压，而输送到商业和住宅消费装置的功率可处在120V到480V的第二配电电压范围中。
[0014]如图1中再次所描绘，输电网24和配电子站和电网26可以是智能电网系统1的一部分。相应地，输电网24和配电子站26可包含各种数字和自动化技术以控制诸如发电机、开关、电路断路器、自动继电器等功率电子设备。输电网24和配电子站和电网26也可包含各种通信、监测和记录装置，比如例如可编程逻辑控制器(PLC)和电故障感测保护继电器。例如，在暴风雨期间，电网26上的保护继电器可检测到子站下游的电气故障，并且操作电路断路器以允许故障清除和恢复电功率。在某些实施例中，输电网24和配电子站和电网26也可输送功率和将诸如电负载需求的变化的数据传递到计量系统30。
[0015]在某些实施例中，计量系统30可以是用来收集，测量和分析电功率使用和/或生成的高级计量基础设施(AMI)计量器。计量系统30可经由源侧和负载侧带电和中性导线36，电气和通信耦合到智能电网10的一个或多个组件，包含输电网24、配电子站和电网26以及商业地点32和住宅34。另外，计量系统30可允许在商业地点32、住宅34与公用事业控制中心14之间的双向通信，从而提供在消费装置行为与电功率使用和/或生成之间的链接。例如，计量系统30可以以类似于预付费蜂窝电话使用的方式，跟踪和计与(account for)预付费电力。同样地，公用事业的消费装置(例如，商用地点32、住宅34)可通过优化其公用事业使用例如以便在低需求时间期间利用更低的价格而从更低公用事业费用中受益。洗衣机/烘干机、电动车充电器和其它灵活的耗电器具可编程以在低需求时间操作，从而导致更低的公用事业帐单和更平衡的能量利用。如上所述，电功率也可由消费装置(例如，商用地点32、住宅34)生成。例如，消费装置可将分布式生成(DG)资源(例如，太阳能板或风力涡轮)互连以生成和输送功率到智能电网1。
[0016]如将进一步领会，在某些实施例中，计量系统30可包含电气和电子组件的系统，组件比如例如显示器、一个或多个处理器、存储器和类似存储装置、传感器、窜改检测器等。也应领会，计量系统30可测量，计算，存储和显示视在功率(kVA)、有功功率(即，由给定负载32、34的电阻分量在某个时间间隔内消耗的总功率)(kW)和无功功率(即，由给定负载32、34的无功分量在某个时间间隔内消耗的总功率)(kVar)作为功率和时间的积。例如，电力公用事业可按千瓦时(kWh)向消费装置报告其使用和/或生成用于开单和/或贷记目的。此类计量系统30可包含可对在输电网24中发生的过电压事件敏感的组件。因此，保护计量系统30的电气和电组件的方法可有助于限制在发生过电压事件时的替换成本。
[0017]现在转到图2，图示AC功率生成系统38的框图。在一些传统操作中，功率生成系统已使用无刷永磁发电机(PMG) 40作为用于AC功率发电机的标准励磁系统。然而，在电网事件期间，PMG 40稳定智能电网系统10的响应时间对电网操作者可以是重要考虑事项。可领会，电网事件可包含新负载添加到智能电网系统10，到智能电网系统10中的功率波动，在部分智能电网系统10中的停电或在电网处可影响AC功率生成系统38的输出的任何其它发生事件。另外，对于使用标准厉磁系统(例如，无刷PMG 40)的故障条件，通常没有甩负荷(loadreject1n)能力。然而，包含无刷PMG 40的标准励磁系统可以是容错的。容错可被定义为尽管在故障条件(例如，电网事件)期间通过标准励磁系统的慢响应时间，AC功率生成系统38继续运行的能力。
[0018]AC功率生成系统38的其它实施例可包含随传统无刷PMG 40的滑环的使用。然而，由于对于特定发电机和特定自动电压调节器的需要，滑环方法的使用可增加成本。另外，滑环的使用通常缺乏容错能力。不过，结合无刷PMG 40的滑环的使用允许甩负荷能力，并且高起始响应符合的。高起始响应是励磁系统标准，其中，励磁系统在小于100 ms中稳定时，可将励磁系统视为在IEEE标准421.1下是符合的。
[0019]可利用无刷PMG及系统41，以代替传统滑环和无刷PMG 40。无刷PMG及系统41可提供甩负荷能力、比使用标准PMG 40更快的响应时间、高起始响应符合、容错和/或从上面讨论的滑环的降低的成本的一个或多个。下面更详细描述无刷PMG及系统41。
[0020]为在无刷PMG及系统41中的电网事件期间增强PMG 40的响应时间，第二电压源可从三相马达控制中心(MCC) 42馈送到隔离功率电位变换器(PPT) 44中。作为示例，PPT 44可以是7.5 kVA PPT，其中，PPT 44的主要绕组从MCC 42馈送。可注意，在PPT 44的次要绕组的输出处提供的电压可提供恒定电压源到无刷PMG及系统41。虽然PPT 44的输出可提供用于PMG及系统41的主要电压源，但PMG 40可提供补充电压源以在接受负载时增强无刷PMG及系统41的响应时间。可注意，在MCC 42失效的情况下，补充电压源(S卩，PMG 40)可能够替换PPT 44的电压输出。此外，补充电压可例如供应与PPT 44的输出平行的恒定电压输出，使得例如在发生电网事件时(在其期间单个电压源的利用可引起电位故障)，同时实现来自PMG40的电压和来自PPT 44的输出的电压。此外，MCC 42可输出在大约50 Hz的三相AC电压信号，并且PMG 40可输出在大约150 Hz的两相AC电压信号。以这样的方式，单独的电压源可输出作为不同频率的电压信号。
[0021]AC功率生成系统38可利用由电网事件产生的PPT 44的下垂电压连同PMG 40的输出，以在发生来自智能电网系统10(耦合到AC功率生成系统38)的负载接受时仿真高起始响应。高起始响应可允许无刷PMG及系统41在接受负载时大约50 ms稳定智能电网10。以这样的方式，在负载接受时，可进行从PPT 44的下垂电压到在正常操作期间提供的电压的无缝转移。无缝转移可导致对电网事件的加速响应时间。
[0022]在一些实施例中，隔离PPT 44可由星形到三角形变换器(wye-to-deltatransformer)形成。星形到三角形变换器可具有变换器内的谐波电压在隔离PPT 44的三角形配置次要绕组中将它们自行抵消的优点。抵消谐波电压可增强励磁系统(例如，无刷PMG及系统41)的可靠性，并且降低由电噪声产生的设备故障。此外，隔离PPT 44可允许MCC 42供应AC功率到励磁系统，同时保持MCC 42与AC功率生成系统38的隔离。MCC 42与AC功率生成系统38的隔离可对防止在两个电气系统42与38之间的电流是有利的。
[0023]备选地，MCC 42和PPT 44可通过DC电池源替换。也就是说，在实现DC电池源以提供电压供应时，可去除AC电压源的任何二极管整流、MCC 42和PPT 44电池源可在其中MCC42未使用或者MCC 42对于电网操作者不方便的系统中使用。
[0024]PMG 40的输出和PPT 44的输出可平行馈送到自动电压调节器(AVR) 48的功率转换器46中。如先前讨论的，PMG 40的输出可与PPT 44的输出平行提供以在接受来自智能电网系统10的负载期间补充PPT 44的下垂电压输出。功率转换器46可包含由AVR控制器50控制的开关(例如，集成栅双极晶体管(IGBT))。此外，如下面更详细描述的，IGBT可为励磁系统提供故障控制，并且为施加到励磁机场52的电压提供电压调节。功率转换器46也可包含用于PMG 40的输出和PPT 44的输出两者的全波桥式整流器。如下面详细讨论的，全波桥式整流器可将在PMG 40处生成并且由MCC 42提供的AC功率转换成提供到励磁机场52的直流(DC)输出。此外，全波桥式整流器内的二极管也可提供用于DC输出的操纵机构，使得DC输出供应到励磁机场52的DC母线，并且使得阻止DC输出馈送到PMG 40或PPT 44中。
[0025]一旦由功率转换器46对PMG 40的输出和PPT 44的输出进行整流，便可将DC输出供应到线圈53以产生励磁机场52。励磁机场52可以是激励AC励磁机54的场线圈的磁场。在激励AC励磁机54的场线圈后，旋转磁体56可从AC励磁机54产生AC输出，AC输出随后可馈送旋转二极管轮(wheel)58。旋转二极管轮58可对来自AC励磁机54的AC输出进行整流，并且产生可进入线圈以产生发电机场60的DC输出。此外，发电机场60可在AC发电机62内旋转。发电机场60可提供与通过发电机场60的线圈的电流成正比的磁场。
[0026]另外，AC发电机62可产生与发电机场60的磁场成正比的AC输出64。因此，可通过增加发电机场60的磁场来实现在AC输出64处的功率中的增加。此外，通过增加励磁机场52的磁场，可类似地增加发电机场60的磁场。最后，励磁机场52的磁场可基于由PMG 40和PPT 44供应的输出而改变。
[0027]鉴于前述，电流变换器66和电位变换器68可放置在AC发电机62的输出64处。电流变换器66和电位变换器68可提供电流和电压测量到AVR控制器50以确定由AC发电机62输出的功率量。AVR控制器50可随后使用电流和电压测量以调整进入励磁机场52的线圈53的电流，这可控制AC发电机62的输出64。电流变换器66和电位变换器68指示在输出68处的功率下降时，PMG 40的输出和PPT 44的输出可在励磁机场52的线圈53处提供充分的电压，以例如满足高起始响应标准的要求的方式将在输出68处的功率驱动到可接受电平。
[0028]上面相对于图2描述的示例描述其中MCC 42提供主要电压源到线圈53，并且PMG40提供补充电压源到线圈53的实施例。然而，可注意，无刷PMG及系统41也可配置成以PMG40作为到线圈53的主要电压源运行并且MCC 42作为到线圈53的补充电压源运行来操作。在此种实施例中，MCC 42可在遇到电网事件时以类似于上述的方式的方式，提供补充电压以补充由PMG 40输出到线圈53的滞后电压。相应地，在一些实施例中，PMG 40或MCC 42任一个可作为唯一电压源操作，其中另一源作为辅助或补充电压源操作，例如，在发生电网不稳定事件或其它功率事件例如负载添加到无刷PMG及系统41不可补偿的电网系统10时。
[0029]转到图3，图示功率转换器46内二极管整流器70的框图。如上讨论的，二极管整流器70可将由二极管整流器70接收的AC输入转换成来自二极管整流器70的DC输出。PPT 44可将AC信号输入到二极管72和74。对于AC输入的方向，二极管72可正向偏置，而二极管74可反向偏置。对于正向偏置二极管72，源于PPT 44的AC正弦波的正部可传递到功率转换器46的正极母线76。此外，反向偏置二极管74可允许源于PPT 44的AC正弦波的负部传递到功率转换器46的负极母线78。结果可以是来自PPT 44的三相AC信号的全波整流。
[0030]另外，正向偏置二极管80和反向偏置二极管82可提供PMG40的单相AC输出的全波整流。类似于二极管72和74，二极管80和82可输出整流的AC信号到正极母线76和负极母线78。在一些实施例中，耦合到正极母线76和负极母线78的附加组件可根据需要用于进一步调节PMG 40和PPT 44两者的整流的输出，以生成更接近地表示DC信号的信号。此外，DC信号可为励磁机场52的线圈53充电，以生成预期的磁场强度，因为只应用AC信号到励磁机场52的线圈53不可激励线圈53以充电到预期电平。
[0031]此外，二极管72、74、80和82可运行以将从PPT 44和PMG 40提供的功率引导到正极母线76和负极母线78。此外，二极管72和74可阻止来自PMG 40的功率馈送到PPT 44中。同样地，二极管80和82可阻止来自PPT 44的电压馈送到PMG 40中。因此，二极管72、74、80和82也可运行以限制到PMG 40或PPT 44中的任何反馈。
[0032]另外，在一些实施例中，开关(未示出)可结合二极管整流器70用于控制电压源40、44到正极母线76和负极母线78的施加。开关可选择性地将来自PMG 40和PPT 44的输出任一个或两者的整流的AC信号施加到正极母线76和负极母线TS13AVR控制器50可操作开关以选择在电网事件期间输出最高电压供应的电压源40或44。另外，开关可包括能够实现适当的切换功能并且可由AVR控制器50控制的任何其它切换组件或晶体管。
[0033]图4是AVR48的框图。如上讨论的，AVR 48可基于在AC发电机62的输出64处的功率电平，控制施加到励磁机场52的线圈53的电压。如所图示，二极管整流器70到正极母线76和负极母线78的输出可耦合到励磁机场52的线圈53。在整流的AC信号从二极管整流器70进入功率转换器46的电压控制部分时，AC信号可遇到耦合在正极母线76与负极母线78之间的储存器电容器84。另外，在一些实施例中，储存器电容器84可运行以将整流的AC信号平滑成更连续的DC信号。
[0034]在二极管整流器70对信号进行整流后，电容器84可完成PMG 40和PPT 44的电压输出从AC信号到DC信号的转换。另外，接触器86可定位在正极母线76上。接触器86可由AVR控制器50控制，并且在到AVR控制器50中的信号指示错误已发生并且系统应关闭时，它可被发信号通知来打开。例如，如果在智能电网系统10上发生停电，则AVR控制器50可接收打开接触器86的信号。接触器86打开时，无刷PMG及系统41可停止以供应任何另外电压到励磁机场52的线圈53。此外，可注意，接触器86通常保持在闭合位置中。而且，在指示任何其它重大故障例如负载添加到无刷PMG及系统41不可补偿的电网系统10时，接触器86可被指示打开。
[0035]此外，IGBT 88和90可由AVR控制器50控制以控制励磁机场52的磁场。如上讨论的，励磁机场52的磁场可由在励磁机场52的线圈53处供应的恒定电压电平生成。此外，励磁机场52可激励AC励磁机54到预确定的电平，而负载值变化以产生AC发电机62的输出64。因此，在励磁机场52的线圈53处提供的电压可控制励磁机场52的量值。接合和分开在励磁机场52的线圈53处供应的电压可允许AVR控制器50将励磁机场52的磁场保持在预期电平。此外，可基于由电流变换器66和电位变换器68提供的AC发电机输出64的测量，控制IGBT 88和90。例如，在信号指示由AC发电机62生成的电流或电压可滞后时，AVR控制器50可指示IGBT 88和90保持主动以增加励磁机场52的磁场的强度。励磁机场52的量值的增加可增加生成场60的磁场的量值，并且可导致通过AC发电机62的功率生产增加。
[0036]此外，PPT44可作为用于励磁机场52的辅助功率供应老运行。励磁机场52的线圈53中电流上升的速率(di/dt)可以是PMG 40的电压输出的正函数。在电网事件期间，或者在智能电网10的起始加载期间，在输出电压返回到等效于电网事件或智能电网10的加载前的电平前，PMG 40的输出电压可降低差不多40%。在此种事件期间，PPT 44可提供辅助电压源以补偿PMG 40的降低的输出电压。由PPT 44供应的附加电压可提供用于励磁机场52的线圈53的适当电压，以在负载接受期间产生恒定磁场。此外，由于从PPT 44提供的附加电压，励磁机场52的线圈53中的di/dt可更大。通常，在励磁机场52的线圈53处供应的电压越高，di/dt可越快上升。
[0037]另外，IGBT92可提供用于甩负荷的机构。在到AVR控制器50的信号指示在AC发电机62处发电期间的严重故障条件时，可先激活IGBT 92，形成从正极母线76到负极母线78的短路，而不是打开接触器86。短路可允许AC发电机62的马力在打开接触器86前降到零。因此，AVR控制器50可编程以在IGBT 92处形成短路，并且随后在打开接触器86前等待预编程的时间量。例如，跨IGBT 92的短路可允许励磁机场52的线圈53持续50 ms放电，从而导致AC发电机62中的降低马力。在50 ms后，励磁机场52的线圈53可已放电了50 ms，并且接触器86可由AVR控制器50打开，从而分开PMG 40和PPT 44的功率供应与励磁机场52的线圈53。
[0038]本公开的技术效应包含用于励磁机场52的恒定电位励磁系统的增强负载接受和甩负荷特性。恒定电位励磁系统可通过将作为辅助电压源的PPT 44包含到恒定电位励磁系统中，并且在负载接受时改进高起始响应来增强负载接受特性。此外，恒定电位励磁系统的甩负荷特性可以以上面讨论的方式，使用AVR控制器50、接触器86和IGBT 92，提供受控的甩负荷。
[0039]本书面描述使用包含最佳模式的示例来公开本主题，并且还使本领域的技术人员能够实施本主题，包含制作和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本主题的可取得的专利范围由权利要求书来定义，并且可包含本领域的技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有与权利要求书的文字语言完全相同的结构元件，或者如果它们包含具有与权利要求书的文字语言的非实质差异的等效结构元件，则它们意图处于权利要求书的范围之内。
【主权项】
1.一种交流发电系统，所述系统包括: 包括励磁机的交流发电机； 配置成生成在第一频率的第一电压的无刷永磁发电机电压源； 配置成生成在第二频率的第二电压的第二电压源；以及 线圈，其中所述无刷永磁发电机电压源提供所述第一电压作为在所述线圈处的与所述第二电压组合的补充电压供应，以生成由所述交流发电机的所述励磁机接收的恒定励磁机场。2.如权利要求1所述的系统，其中所述第二电压源供应作为主要电压供应的三相交流电压。3.如权利要求2所述的系统，包括耦合到直流母线的第一全波桥式整流器，其中所述第一全波桥式整流器接收所述无刷永磁发电机电压源的输出，并且包括耦合到所述直流母线的第二全波桥式整流器，其中所述第二全波桥式整流器接收所述第二电压源的输出。4.如权利要求3所述的系统，其中所述第一全波桥式整流器和所述第二全波桥式整流器包括防止反馈电压到所述无刷永磁发电机电压源和所述第二电压源中的阻断机构。5.如权利要求2所述的系统，包括隔离功率电位变换器，其中所述补充电压供应提供到所述隔离功率电位变换器的输入，并且所述隔离功率电位变换器生成与所述第二电压源隔离，并且补充所述无刷永磁发电机电压源的所述输出的隔离三相交流电压信号。6.如权利要求1所述的系统，其中所述第二电压源是直流电池源，并且所述第二电压源在所述线圈处供应直流电压。7.如权利要求1所述的系统，其中所述补充电压供应提供电压，以在接受在耦合到所述交流发电系统的电网上负载时，在大约50 ms内减轻在所述第二电压源的所述输出处的电压降。8.如权利要求1所述的系统，其中所述无刷永磁发电机生成在大约150Hz的所述第一电压，并且所述第二电压源生成在大约50 Hz的所述第二电压。9.如权利要求1所述的系统，包括自动电压调节器，其中所述自动电压调节器包括一个或多个全波桥式整流器和自动电压调节器控制器，其中所述自动电压调节器控制到所述恒定励磁机场的线圈的电压施加，以改变所述恒定励磁机场的量值。10.如权利要求9所述的系统，其中所述自动电压调节器基于所述交流发电机的输出的电压电平和电流电平，控制到所述恒定励磁机场的所述线圈的所述电压施加。11.一种装置，包括: 自动电压调节器，其中所述自动电压调节器控制进入励磁机场的线圈的电压，其中所述自动电压调节器包括: 功率转换器，配置成: 对从永磁发电机和第二电压源接收的在不同频率的电压输入进行整流；以及 将电压供应到直流母线；以及 自动电压调节器控制器，配置成: 接收来自交流发电机的输出的数据；以及 基于从所述交流发电机的所述输出接收的所述数据，控制在所述直流母线处的所述电压到所述励磁机场的所述线圈的施加。12.如权利要求11所述的装置，其中所述功率转换器包括对接收的电压输入进行整流的整流器。13.如权利要求12所述的装置，其中所述整流器包括至少一个全波桥式整流器。14.如权利要求11所述的装置，包括一个或多个晶体管，其中所述自动电压调节器控制器沿所述直流母线供应信号到所述一个或多个晶体管以控制施加到所述励磁机场的所述线圈的所述电压。15.如权利要求11所述的装置，其中所述功率转换器包括全波桥式整流器以对来自所述永磁发电机的所述电压输入进行整流。16.一种用于控制交流发电机的输出的方法，所述方法包括: 在自动电压调节器处接收来自无刷永磁发电机和第二电压源的电压，其中从所述无刷永磁发电机接收的所述电压包括与从所述第二电压源接收的所述电压不同的频率； 在所述自动电压调节器处接收指示所述交流发电机的所述输出的电流电平和电压电平的信号；以及 控制在励磁机场的线圈处的来自所述无刷永磁发电机和所述第二电压源的所述电压的施加，以改变所述励磁机场的量值，其中，所述励磁机场激励在所述交流发电机内的交流励磁机，所述交流励磁机控制所述交流发电机的生成场，并且所述生成场控制所述交流发电机的所述输出。17.如权利要求16所述的方法，还包括经由两个全波桥式整流器对从所述永磁发电机和所述第二电压源接收的所述电压进行整流。18.如权利要求16所述的方法，其中将用于所述自动电压调节器的信号供应到定位在包含所述励磁机场的所述线圈的电路上的一个或多个晶体管控制在所述励磁机场的所述线圈处的来自所述无刷永磁发电机和所述第二电压源的所述电压的所述施加。19.如权利要求18所述的方法，其中指示所述交流发电机的所述输出的所述电流电平和所述电压电平的所述信号提供用来控制所述晶体管的值。20.如权利要求16所述的方法，其中接收来自所述第二电压源的电压包括接收经由隔离功率电位变换器与所述第二电压源隔离的隔离三相电压信号。
【文档编号】H02P9/10GK106063118SQ201580013430
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年3月11日 公开号201580013430.X, CN 106063118 A, CN 106063118A, CN 201580013430, CN-A-106063118, CN106063118 A, CN106063118A, CN201580013430, CN201580013430.X, PCT/2015/19871, PCT/US/15/019871, PCT/US/15/19871, PCT/US/2015/019871, PCT/US/2015/19871, PCT/US15/019871, PCT/US15/19871, PCT/US15019871, PCT/US1519871, PCT/US2015/019871, PCT/US2015/19871, PCT/US2015019871, PCT/US201519871
【发明人】E.G.小本亚, J.F.斯蒂特
【申请人】通用电气公司