專利名稱：用于調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)發(fā)電機(jī)組的交流發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
一種發(fā)電機(jī)組由一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)以及一個(gè)交流發(fā)電機(jī)的組件組成。為了提供一個(gè)額定電壓以及頻率，發(fā)動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)都裝備有調(diào)節(jié)裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)裝備有被整合到該發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)中的一個(gè)電子速度調(diào)節(jié)器。除其他之外，發(fā)動(dòng)機(jī)速度的調(diào)節(jié)依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)速度的測(cè)量值，例如通過(guò)一個(gè)傳感器對(duì)每時(shí)間單位內(nèi)一個(gè)有齒的環(huán)齒輪在該傳感器前面經(jīng)過(guò)的齒數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。借助由這個(gè)傳感器發(fā)送的信號(hào)，速度調(diào)節(jié)器噴射計(jì)算機(jī)確定了燃料噴射水平從而 將速度保持在一個(gè)預(yù)定值上，但是并不具有施加在該發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載水平的直接知識(shí)，因?yàn)檫€不存在經(jīng)濟(jì)的手段用于將這個(gè)負(fù)載水平傳告知計(jì)算機(jī)。施加到該發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載的每個(gè)變化，無(wú)論它是增加還是減少，均會(huì)導(dǎo)致在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)上(速度調(diào)節(jié)器試圖通過(guò)一個(gè)適當(dāng)?shù)膰娚渌絹?lái)對(duì)其進(jìn)行校正)的瞬時(shí)減少或者增加。在已知的發(fā)電機(jī)組中，僅僅是通過(guò)速度和噴射水平的知識(shí)，該調(diào)速器就確定了施加到發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載水平。所要求的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩C是直接與交流發(fā)電機(jī)的輸出處的電流I成比例的。實(shí)際上，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P的定律為P = C.w,其中，w是發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。交流發(fā)電機(jī)的功率定律P為P = U. I. cos ( ),其中，U是交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓，并且Cj5是電流I與電壓U之間的相移。發(fā)動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)是機(jī)械式連接的，對(duì)于在偶聯(lián)效率之內(nèi)，它就有可能寫(xiě)為C.w = U. I. cos (小)。在施加一個(gè)大的有效負(fù)載的過(guò)程中，COS(Ct)變得接近于1，并且交流發(fā)電機(jī)的電壓下降。交流發(fā)電機(jī)裝備有一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器通過(guò)在磁極輪中增加電流而迅速校正這個(gè)電壓下降。負(fù)載中的這種變化還導(dǎo)致速度的下降，因?yàn)閷?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的扭矩C增大了。發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有能力立即響應(yīng)這個(gè)要求，其速度w下降，這是因?yàn)榕ぞ谻的一部分是從旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的儲(chǔ)備中抽取的。在一種已知的方式中，為了避免超過(guò)可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)要求的最大扭矩，該電壓調(diào)節(jié)器隨著頻率的變化而使得電壓下降以便將扭矩要求在發(fā)動(dòng)機(jī)的水平處保持恒定。當(dāng)速度《降低時(shí)，電壓調(diào)節(jié)器使得輸出電壓U以一種成比例的方式下降，使得扭矩C保持恒定。這種策略對(duì)于所謂的上一代的發(fā)動(dòng)機(jī)(如大氣壓式或者高慣性發(fā)動(dòng)機(jī))、并且對(duì)于負(fù)載的低到中等程度的增加是有效的?，F(xiàn)在，渦輪增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)正被越來(lái)越多地使用在發(fā)電機(jī)組中。這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)缺點(diǎn)是如果渦輪增壓不能正確地被啟動(dòng)那么它的性能會(huì)降級(jí)。現(xiàn)在，負(fù)載的突然增加會(huì)傾向于就發(fā)動(dòng)機(jī)的正確運(yùn)行而言使得發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)度減速。在怠速運(yùn)行的過(guò)程中，進(jìn)氣口的壓力是接近于大氣壓力的，而一旦負(fù)載的增加被施加到發(fā)電機(jī)組上，發(fā)動(dòng)機(jī)的速度就下降到這樣一個(gè)點(diǎn)上，即不論速度調(diào)節(jié)器在噴射系統(tǒng)上反作用，排氣流都不足以將渦輪增壓器的這個(gè)渦輪或這些渦輪啟動(dòng)到它們的運(yùn)行狀況中。于是它們沒(méi)有能力使進(jìn)氣壓力增加，而這種增加是為了使該發(fā)動(dòng)機(jī)有能力加速并且恢復(fù)到其額定速度所要求的。因此，存在一個(gè)不返回的點(diǎn)，這里的要求是避免達(dá)到這一點(diǎn)。一種已知的解決方案，稱為負(fù)載接收模塊(LOAD ACCEPTANCE MODULE)，在于使電壓不再與速度成比例地下降而是突然地下降，實(shí)際上一旦速度下降開(kāi)始，就處于這個(gè)被稱為“拐點(diǎn)”的水平處。電壓U被突然降低，所要求的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩C也就減少，從而協(xié)助速度 的加快以及其返回到運(yùn)行點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電機(jī)組的額定運(yùn)行點(diǎn)100表示在圖2的曲線上，例如，如圖所示，與交流發(fā)電機(jī)的輸出處的、等于400V的電壓U以及等于50Hz的頻率F相對(duì)應(yīng)。當(dāng)負(fù)載發(fā)生增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)速度w下降，頻率F在稱為“拐點(diǎn)”的一個(gè)點(diǎn)101處達(dá)到了 48Hz的一個(gè)閾值。在這個(gè)已知的解決方案中，該交流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)器使電壓U以一種與速度w成比例的方式來(lái)下降，以便使所要求的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩C保持恒定，從而達(dá)到一個(gè)新的運(yùn)行點(diǎn)102。為了減輕這種先前陳述的過(guò)程的缺陷，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)節(jié)過(guò)程的一個(gè)變體在圖3中進(jìn)行了展示。例如在點(diǎn)103處不斷地測(cè)量到發(fā)動(dòng)機(jī)速度的導(dǎo)數(shù)。當(dāng)負(fù)載發(fā)生增加并且速度下降到閥值101之下時(shí)，交流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)器就使電壓U不再以一種與速度w成比例的方式來(lái)下降，而是以一種突然的且固定的方式，一旦速度開(kāi)始下降，就在點(diǎn)101之下。在所展示的實(shí)例中，電壓U因此在運(yùn)行點(diǎn)104處下降了 13%。無(wú)論負(fù)載增加的水平如何電壓下降的值都是固定的，并且這在特別是小增加的過(guò)程中可能會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，這種電壓下降并不總是適合于施加到發(fā)電機(jī)組上的負(fù)載的這種增加的。從專利US 5703410中已知，基于該交流發(fā)電機(jī)的輸出處的矯正的電壓的知識(shí)來(lái)監(jiān)測(cè)交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流以及燃料噴射。從申請(qǐng)EP 1938447中也已知，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)負(fù)載變化時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)裝置發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)(它代替了速度調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào))來(lái)控制發(fā)電機(jī)組的燃料吸入致動(dòng)器。存在著一種要求來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)發(fā)電機(jī)組的性能，尤其是在負(fù)載增加的過(guò)程中，以便除其他之外協(xié)助渦輪增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)的使用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于至少部分地應(yīng)對(duì)這種要求并且，根據(jù)本發(fā)明多個(gè)方面中的一個(gè)，這個(gè)目的是通過(guò)一種用于對(duì)發(fā)電機(jī)組的交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該發(fā)電機(jī)組包括一個(gè)對(duì)所述交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該交流發(fā)電機(jī)包括一個(gè)具有磁極輪的轉(zhuǎn)子，該方法包括以下步驟至少在該交流發(fā)電機(jī)的輸出處的負(fù)載增加時(shí)，改變?cè)摯艠O輪中的電流以便使交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓達(dá)到一個(gè)值，這個(gè)值低于負(fù)載增加之前的值，該磁極輪中電流的改變是取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的減速度。 通過(guò)本發(fā)明，磁極輪中的電流甚至在低施加負(fù)載的情況下也被適當(dāng)?shù)亟档停⑶以摪l(fā)動(dòng)機(jī)扭矩在為增加該發(fā)動(dòng)機(jī)的功率而要求的時(shí)間段上以一種適當(dāng)?shù)姆绞奖粶p少。本發(fā)明允許以電壓下降的形式將一種校正施加到交流發(fā)電機(jī)上，這種電壓下降不再如現(xiàn)有技術(shù)中那樣的是固定的，而是例如與該發(fā)動(dòng)機(jī)的減速度成比例的。負(fù)載增加的越大，速度下降的就越快，這是因?yàn)?，在施加該?fù)載的時(shí)刻，僅旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的儲(chǔ)備可以對(duì)該扭矩要求做出響應(yīng)。通過(guò)本發(fā)明，電壓下降于是就大到足以減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的所要求的扭矩，并且因此幫助它恢復(fù)到其額定旋轉(zhuǎn)速度上。一旦已經(jīng)達(dá)到或者足夠接近這個(gè)額定旋轉(zhuǎn)速度，具體地大于一個(gè)預(yù)定的閥值，該交流發(fā)電機(jī)的電壓就被逐漸升高到一個(gè)設(shè)定點(diǎn)上，這樣做的作用是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)能力的變化而逐漸地增加所要求的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度基于交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓的頻率可以是已知的。因此，該發(fā)動(dòng)機(jī)的減速度基于在各個(gè)瞬間的頻率的知識(shí)可以計(jì)算出來(lái)。該發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度作為一個(gè)變量可以由發(fā)動(dòng)機(jī)的或交流發(fā)電機(jī)的一個(gè)速度傳感器來(lái)進(jìn)行測(cè)量，例如，以與發(fā)動(dòng)機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)速度成比例的頻率來(lái)發(fā)送脈沖的一個(gè)傳感器。這種減速度是通過(guò)代表該發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的一個(gè)數(shù)量相對(duì)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)來(lái)確定的，并且這個(gè)導(dǎo)數(shù)可以持續(xù)地、以規(guī)律的間隔地、或者至少在該發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到這個(gè)拐點(diǎn)時(shí)被計(jì)算出來(lái)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的減速度而變化的磁極輪中電流的值的演進(jìn)可以遵循一個(gè)預(yù)定的控制規(guī)則，例如在一個(gè)表中預(yù)先記錄的或者計(jì)算的。這種計(jì)算可以涉及至少一個(gè)參數(shù)，如在應(yīng)用這個(gè)校正的時(shí)刻上的功率水平?？梢詧?zhí)行磁極輪中電流的改變以便達(dá)到該交流發(fā)電機(jī)的一個(gè)設(shè)定點(diǎn)的電壓，該設(shè)定點(diǎn)的電壓與該額定電壓之間的偏差取決于例如處于一種線性的或者非線性方式中的減速度。當(dāng)該發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度增加時(shí)，磁極輪中電流的值可以再次被改變以便使輸出電壓在負(fù)載增加之前回到其值上。換句話說(shuō)，一旦該發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度再次增加，該磁極輪中電流的值就會(huì)可以用一種適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)增加，因此電壓也增加。這種校正可以基于負(fù)載增加的一個(gè)預(yù)定的閥值來(lái)被施加，它可是恒定的或是作為至少一個(gè)參數(shù)(例如該功率水平)的函數(shù)而被計(jì)算出來(lái)。在一個(gè)實(shí)例中，這種校正是基于發(fā)動(dòng)機(jī)減慢到一個(gè)預(yù)定的速度之下而應(yīng)用的，有可能的是例如額定速度減小4%，尤其是用于與一個(gè)50Hz的額定頻率相對(duì)應(yīng)的額定速度的48Hz的電壓的頻率。這個(gè)交流發(fā)電機(jī)的輸出可以被連接到一個(gè)三相網(wǎng)絡(luò)上，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定旋轉(zhuǎn)速度是例如1500rpm，并且交流發(fā)電機(jī)的多個(gè)相之間的額定輸出電壓是例如400V以及50Hz。施加與發(fā)動(dòng)機(jī)的減速度成比例的電壓減少可以例如在頻率下降到低于或者變成等于48Hz時(shí)進(jìn)行。
為了對(duì)磁極輪中的電流起作用，有可能的是在交流發(fā)電機(jī)包括一個(gè)勵(lì)磁機(jī)(它具有一個(gè)線圈式定子)時(shí)對(duì)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流起作用。磁極輪中的電流的改變可以例如通過(guò)減少勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流來(lái)進(jìn)行。具體地說(shuō)，在交流發(fā)電機(jī)包括一個(gè)勵(lì)磁機(jī)(其定子包括多個(gè)永磁體)的情況下，有可能的是通過(guò)以下方式對(duì)磁極輪中的電流起作用將一個(gè)切換系統(tǒng)安排在該轉(zhuǎn)子上使之有可能調(diào)制該磁極輪中的電流。在這樣的一個(gè)變體中，該交流發(fā)電機(jī)在該轉(zhuǎn)子處可以包括用于控制該切換系統(tǒng)的一個(gè)控制器。一個(gè)傳輸系統(tǒng)，例如無(wú)線的，可以與位于該交流發(fā)電機(jī)的定子處的電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行通信。該控制器可以控制該切換系統(tǒng)，以便例如通過(guò)跨過(guò)該磁極輪的這些端子的電壓的一種脈寬調(diào)制而對(duì)該交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。該控制器可以隨著在該交流發(fā)電機(jī)的輸出處找到的電壓的變化來(lái)改變?cè)撁}寬調(diào)制的占空比。這樣的一個(gè)改變使之有可能在負(fù) 載變化時(shí)改進(jìn)交流發(fā)電機(jī)的響應(yīng)時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法可以與旨在改進(jìn)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行的其他調(diào)節(jié)措施相組合，例如，旨在隨著交流發(fā)電機(jī)的輸出處有效功率的變化而改變?nèi)剂蠂娚涞桨l(fā)動(dòng)機(jī)中的流速的多種措施。根據(jù)其多個(gè)方面中的另一個(gè)，本發(fā)明的主題進(jìn)一步是一種用于對(duì)發(fā)電機(jī)組的交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，該發(fā)電機(jī)組包括對(duì)所述交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，該交流發(fā)電機(jī)包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有一個(gè)磁極輪，該調(diào)節(jié)系統(tǒng)被配置為至少在該交流發(fā)電機(jī)輸出處的負(fù)載增加時(shí)改變?cè)摯艠O輪中電流的值，以便使該交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓到低于負(fù)載增加之前的那個(gè)值的一個(gè)值，磁極輪中電流的值的改變?nèi)Q于該發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的導(dǎo)數(shù)，尤其是與該發(fā)動(dòng)機(jī)的減速度成比例。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以被配置為將該交流發(fā)電機(jī)的電壓減少到一個(gè)設(shè)定點(diǎn)的值，對(duì)該設(shè)定點(diǎn)的值進(jìn)行選擇的方式為額定電壓與設(shè)定點(diǎn)的電壓之間的偏差是例如與這種減速度成比例的。通過(guò)施加一個(gè)與這種減速度成比例的電壓減少來(lái)使輸出電壓降低可以(例如)一旦該電壓的頻率下降在一個(gè)預(yù)定值之下(例如48Hz，這轉(zhuǎn)達(dá)了施加一個(gè)超過(guò)預(yù)定閥值的負(fù)載)時(shí)完成。這個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以被整合到交流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)器中。發(fā)動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)器的運(yùn)行可以完全是獨(dú)立于根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的。本發(fā)明的所有以上已經(jīng)列出的關(guān)于該方法的特征同樣認(rèn)為是關(guān)于該調(diào)節(jié)系統(tǒng)的。
通過(guò)閱讀按照后面的實(shí)現(xiàn)方式的非限制性實(shí)例的詳細(xì)說(shuō)明并且通過(guò)查看附圖可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中圖I表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)發(fā)電機(jī)組，圖2和圖3 (已經(jīng)予以說(shuō)明)表示了多條電壓-頻率曲線從而展示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，圖4和圖5表示多條電壓-頻率曲線從而展示了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，
圖6以一種示意性的方式表示了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)鏈，圖7以分離的方式表示了根據(jù)本發(fā)明的交流發(fā)電機(jī)，并且圖8和圖9表示根據(jù)本發(fā)明的一種交流發(fā)電機(jī)的變體。
具體實(shí)施例方式如圖I中所示，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)組I包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)2以及一個(gè)交流發(fā)電機(jī)3。發(fā)動(dòng)機(jī)2有利地是一個(gè)渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)，但是本發(fā)明不受限于一種具體的發(fā)動(dòng)機(jī)類型。
交流發(fā)電機(jī)3的輸出被連接到例如一個(gè)三相網(wǎng)絡(luò)上，發(fā)動(dòng)機(jī)2的額定旋轉(zhuǎn)速度wn是例如1500rpm，額定頻率Fn是等于例如50Hz，并且在該交流發(fā)電機(jī)的多個(gè)相之間的額定輸出電壓Un是例如400V。發(fā)動(dòng)機(jī)2包括一個(gè)速度調(diào)節(jié)器4，這個(gè)速度調(diào)節(jié)器包括一個(gè)噴射計(jì)算機(jī)，這個(gè)噴射計(jì)算機(jī)對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射(或者這些氣體的控制)進(jìn)行計(jì)算，從而使得旋轉(zhuǎn)速度w盡可能在額定值wn處保持恒定。發(fā)動(dòng)機(jī)2包括一個(gè)速度傳感器5,它可以是例如感應(yīng)的、電容的、或者光學(xué)的。傳感器5例如被安排在由發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)在旋轉(zhuǎn)之中的一個(gè)有齒的環(huán)齒輪的前面，并且將多個(gè)脈沖(以與旋轉(zhuǎn)速度w成比例的一個(gè)頻率)發(fā)送到噴射計(jì)算機(jī)。速度調(diào)節(jié)器4計(jì)算出用于將發(fā)動(dòng)機(jī)2的速度w保持等于其額定值wn的適當(dāng)?shù)娜剂蠂娚渌?。如圖7中所展示的，交流發(fā)電機(jī)3包括一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器6，該電壓調(diào)節(jié)器監(jiān)測(cè)該交流發(fā)電機(jī)的輸出處的電壓U并且確定有待施加在磁極輪8中的電流以便保持這個(gè)額定的電
壓幅值。調(diào)節(jié)器6可以是由具有多個(gè)永磁體9的一個(gè)發(fā)電機(jī)來(lái)供電的，但是本發(fā)明并不限于一種特定的為該調(diào)節(jié)器供電的方式。交流發(fā)電機(jī)3的轉(zhuǎn)子19在該說(shuō)明的實(shí)例中包括一個(gè)整流器17，該整流器由全波二極管橋構(gòu)成，從而在勵(lì)磁機(jī)電樞7的基礎(chǔ)上為一條DC總線23供電。交流發(fā)電機(jī)3在定子20處包括一個(gè)勵(lì)磁機(jī)感應(yīng)器28以及這個(gè)主要機(jī)器的電樞27 (連接到負(fù)載30上)。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)組I包括用于對(duì)交流發(fā)電機(jī)3的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為基于交流發(fā)電機(jī)3的輸出處的頻率的知識(shí)來(lái)檢測(cè)負(fù)載的增加。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)被配置為在檢測(cè)到負(fù)載的增加超過(guò)一個(gè)預(yù)定的閥值時(shí)，改變磁極輪中的電流的值，以便使該交流發(fā)電機(jī)3的輸出電壓U到低于負(fù)載增加之前的值的一個(gè)值。磁極輪中的電流的值的改變是取決于代表發(fā)動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度w的一個(gè)數(shù)量的導(dǎo)數(shù)。代表發(fā)動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度w的這個(gè)數(shù)量在這個(gè)實(shí)例中被認(rèn)為是該交流發(fā)電機(jī)3的輸出電壓U的頻率F。在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)組中，如圖4中所展示的，電壓下降不是固定的而是例如以一種成比例的方式取決于速度的導(dǎo)數(shù)，在這種情況下，當(dāng)負(fù)載增加導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)的頻率F減少到一個(gè)值，而這個(gè)值低于或等于一個(gè)預(yù)定值(在這個(gè)所考慮的實(shí)例中是48Hz)時(shí)，電壓U就突然減少了而達(dá)到一個(gè)運(yùn)行點(diǎn)105。為了使電壓U減少到一個(gè)新的設(shè)定點(diǎn)值Uc，磁極輪中的電流的值被改變。設(shè)定點(diǎn)的值確定的方式為，在額定電壓Un與設(shè)定點(diǎn)的值Uc之間偏差是例如與頻率的導(dǎo)數(shù)dF/dt成比例的。隨著頻率導(dǎo)數(shù)dF/dt變化的電壓的演進(jìn)遵循一個(gè)預(yù)定的控制規(guī)則，它可以是列表的并且可任選地取決于至少一個(gè)參數(shù)，例如功率水平。磁極輪中電流的改變因?yàn)闇p少了扭矩C而協(xié)助了發(fā)動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度的w的增加。一旦旋轉(zhuǎn)速度w增加，磁極輪中電流的值I可以再次被改變，以便使輸出電壓U的值回到負(fù)載增加之前的那個(gè)值上，到額定運(yùn)行點(diǎn)100上，如在圖5中所展示的。如圖6中所展示的，在步驟110中頻率F是每個(gè)瞬間處測(cè)量的，其導(dǎo)數(shù)dF/dt是在 步驟112中計(jì)算的。在不存在任何應(yīng)用的校正的情況下，該調(diào)節(jié)鏈在步驟115將交流發(fā)電機(jī)的電壓保持在設(shè)定點(diǎn)的值114處。有待應(yīng)用的校正是在步驟113中確定的。步驟111中，系統(tǒng)確定了是否必須應(yīng)用校正。如果旋轉(zhuǎn)的頻率F已經(jīng)減少了多于一個(gè)預(yù)定的量值，對(duì)于50Hz的額定旋轉(zhuǎn)速度而言，例如已經(jīng)低于或者變得等于48Hz (這對(duì)應(yīng)于大于4%的變化)，例如就施加校正。電壓調(diào)節(jié)器可以按一種常規(guī)的方式對(duì)定子20處的勵(lì)磁電流起作用，以便改變磁極輪中的電流并且因此改變電壓U。在圖8和圖9中所表示的變體中，轉(zhuǎn)子包括一個(gè)內(nèi)置的通信系統(tǒng)，并且該DC總線23被連接到一個(gè)切換系統(tǒng)18上。可以設(shè)想這是一個(gè)濾波電容器21。例如，切換系統(tǒng)18可以(如展示的)由一個(gè)續(xù)流二極管26以及由一個(gè)可切換的電子部件25 (例如一個(gè)IGBT晶體管)形成。一個(gè)控制器13控制著這個(gè)切換系統(tǒng)18，以便通過(guò)脈寬調(diào)制(在IGBT裝置的實(shí)例中)來(lái)對(duì)磁極輪8中的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。脈寬調(diào)制的占空比P取決于這個(gè)主要機(jī)器的輸出電壓，以便盡可能地將交流發(fā)電機(jī)3發(fā)出的電壓保持在希望的值上。轉(zhuǎn)子包括在該實(shí)例中展示的一個(gè)電流傳感器10，用于對(duì)磁極輪8中的電流進(jìn)行測(cè)量。如此測(cè)量的電流的值被傳輸?shù)娇刂破?3上。在說(shuō)明的實(shí)例中，定子20是由一個(gè)電源32來(lái)提供電力的，并且該勵(lì)磁機(jī)感應(yīng)器28是線圈式的。一個(gè)HF無(wú)線通信系統(tǒng)安排在轉(zhuǎn)子的控制器13與交流發(fā)電機(jī)3的定子20的電壓調(diào)節(jié)器6之間。該無(wú)線通信系統(tǒng)是由安排在該轉(zhuǎn)子處的傳輸模塊14、安排在定子20處的傳輸模塊29、以及連接所述這些模塊的無(wú)線傳輸通道15形成的。通過(guò)轉(zhuǎn)子19的電流傳感器10測(cè)量的磁極輪8中電流的值是由無(wú)線通信系統(tǒng)14、
15、29傳輸?shù)蕉ㄗ?0的電壓調(diào)節(jié)器6上。本發(fā)明不限于剛剛已經(jīng)說(shuō)明的這些實(shí)例。例如，該勵(lì)磁機(jī)是基于多個(gè)永磁體(圖9中的一個(gè)變體中)的。除非另外說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“包括一個(gè)”應(yīng)理解為是與“包括至少一個(gè)”同義。
權(quán)利要求
1.用于對(duì)發(fā)電機(jī)組(I)的交流發(fā)電機(jī)(3)的輸出電壓(U)進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法，該發(fā)電機(jī)組包括對(duì)所述交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，該交流發(fā)電機(jī)(3)包括轉(zhuǎn)子(19)，該轉(zhuǎn)子具有磁極輪(8)，該方法包括以下步驟 至少在該交流發(fā)電機(jī)(3)輸出處的負(fù)載的增加時(shí)，改變?cè)摯艠O輪(8)中的電流以便使該交流發(fā)電機(jī)⑶的輸出電壓⑶達(dá)到一個(gè)值，該值低于負(fù)載增加之前的那個(gè)值，在該磁極輪(8)中的電流的改變?nèi)Q于發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的減速度。
2.根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中該磁極輪(8)中電流的值的改變由于交流發(fā)電機(jī)⑶的輸出電壓⑶的減少而導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)⑵的旋轉(zhuǎn)速度(w)的增加，并且其中該磁極輪⑶中電流的值再次被改變，以便使該輸出電壓⑶的值回到負(fù)載(30)增加之前的那個(gè)值上。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)(2)是渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3中的任一項(xiàng)所述的方法，其中該負(fù)載的增加對(duì)應(yīng)于該發(fā)動(dòng)機(jī)低于一個(gè)預(yù)定的速度的減慢。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該預(yù)定的速度是例如額定速度減小4%，尤其是對(duì)于同50Hz的額定頻率相對(duì)應(yīng)的額定速度的48Hz的電壓的頻率。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中該磁極輪(8)的電流的改變是通過(guò)減少勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁的電流來(lái)進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I到5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中該磁極輪(8)的電流的改變是例如通過(guò)跨過(guò)該磁極輪的這些端子的電壓的脈寬調(diào)制來(lái)進(jìn)行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項(xiàng)所述的方法，其中進(jìn)行了對(duì)該磁極輪(8)的電流(I)的改變以便達(dá)到該交流發(fā)電機(jī)⑶的一個(gè)設(shè)定點(diǎn)的電壓，該設(shè)定點(diǎn)的電壓(Uc)與額定電壓(Un)之間的偏差例如是與減速度成比例的。
9.用于對(duì)發(fā)電機(jī)組⑴的交流發(fā)電機(jī)(3)的輸出電壓⑶進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，該發(fā)電機(jī)組包括對(duì)所述交流發(fā)電機(jī)(3)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，該交流發(fā)電機(jī)包括轉(zhuǎn)子(19)，該轉(zhuǎn)子具有磁極輪(8)，該系統(tǒng)被配置為至少在該交流發(fā)電機(jī)(3)輸出處的負(fù)載增加時(shí)改變?cè)摯艠O輪⑶中電流的值，以便使該交流發(fā)電機(jī)⑶的輸出電壓⑶達(dá)到一個(gè)值，該值低于負(fù)載增加之前的那個(gè)值，該磁極輪(8)中電流的值的改變?nèi)Q于代表該發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的旋轉(zhuǎn)速度的一個(gè)數(shù)量的導(dǎo)數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)被配置為使該交流發(fā)電機(jī)(3)的電壓減少到一個(gè)設(shè)定點(diǎn)的值，該設(shè)定點(diǎn)的值被選擇的方式為額定電壓(Un)與該設(shè)定點(diǎn)的電壓(Uc)之間的偏差是至少取決于該發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的減速度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)被配置為在施加的負(fù)載的增加對(duì)應(yīng)于電壓的低于一個(gè)預(yù)定值的頻率減少時(shí)、例如額定頻率減小4%時(shí)，施加電壓減少。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的方法。一種用于對(duì)發(fā)電機(jī)組(1)的交流發(fā)電機(jī)(3)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法，發(fā)電機(jī)組包括對(duì)所述交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，該交流發(fā)電機(jī)(3)包括轉(zhuǎn)子(19)，該轉(zhuǎn)子具有磁極輪，該方法包括以下步驟至少在該交流發(fā)電機(jī)(3)的輸出處的負(fù)載增加時(shí)，改變?cè)摯艠O輪中的電流以便使交流發(fā)電機(jī)(3)的輸出電壓達(dá)到低于負(fù)載增加之前的值的一個(gè)值，該磁極輪中電流的改變?nèi)Q于發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的減速度。
文檔編號(hào)H02P9/04GK102966449SQ20111040989
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者讓-馬里·安德烈亞克, 塞繆爾·莫澤, 帕特里斯·貝特?zé)?申請(qǐng)人:利萊森瑪電機(jī)公司