CN104272581A - 同步发电机控制、发电机***和船舶能量*** - Google Patents
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Abstract
本发明描述了用于控制同步发电机(105)的装置(102),所述同步发电机(105)具有包括至少一个定子绕组(131)的定子(129)并且具有带有由励磁电流(127)驱动的电磁体(139)的转子(137),转子(137)相对于定子(129)可旋转,电磁体(139)感应地耦合到定子绕组(131),所述装置(102)包括:被适配成测量至少一个量(167,165,168,169,171)的测量***;以及被适配成如果所述量满足与至少一种故障相关联的至少一个准则,则导致关断励磁电流(127)的控制器(103)。
Description
技术领域
本发明涉及用于控制同步发电机的装置、涉及包括所述装置的发电机***和涉及包括所述发电机***的船舶能量***。
背景技术
EP 1 012 943 B1公开了用于为电动消耗设备供给电能的***,其中柴油发动机驱动被连接至整流器的AC发电机,以便提供DC能量流。
EP 1 614 621 B1公开了用于具有发电机和消耗设备的船的电力供给***。
EP 1 914 162 B1公开了可以用于船用功率和推进***的DC功率分配***,其中柴油机驱动发电机以向输出转换器供给功率。
WO 2010/06077 A2公开了包括多个发电机***的功率分配***,所述发电机***各自包括被直接连接至整流器的交流电发电机。
已经观察到,常规功率分配***并非在所有情形中都以安全和可靠的方式操作。
可能存在对用于控制同步发电机的装置、对发电机***和船舶能量***的需要,其中可以确保***以安全和可靠的方式操作,特别是在***的一个或多个组件或外部组件的失效或故障(malfunction)的情况下。
发明内容
该需要可以通过根据独立权利要求的主题来满足。本发明的有利实施例通过从属权利要求来加以描述。
根据实施例,提供了用于对具有包括至少一个定子绕组的定子并且具有带有由励磁电流(field current)驱动的电磁体的转子的同步发电机进行控制的装置,转子相对于定子可旋转,电磁体感应地耦合到定子绕组,所述装置包括被适配成测量至少一个量的测量***,以及被适配成如果所述量满足与至少一种故障相关联的至少一个准则,则导致关断励磁电流的控制器。
所述至少一个量可以包括对连接至定子绕组的输出端的整流器电路的操作条件进行指示的至少一个量。
所述装置不需要包括同步发电机。然而所述装置被适配用于控制同步发电机。
同步发电机在输出端处生成AC能量流(电压和/或电流),其具有与转子相对于定子旋转的频率相同的频率。同步发电机可以例如为单馈电发电机或双馈电发电机。电能在转子的旋转时生成,其中由于转子的电磁体的旋转(移动),通过感应在定子绕组中感应出电压。特别地,同步发电机不包括永磁体,而是代替地包括电磁体,其由于励磁电流而生成磁场,这于是(在定子绕组处)感应出表示电力输出流的电压。
特别地,同步发电机可以包括具有被布置在定子的不同圆周位置处的三个定子绕组(通过导线部分形成)的定子。三个绕组(每相一个)由可以以星形方式或三角形方式连接的三条分离的导线组成。
转子的电磁体可以包括磁芯,特别地为铁磁芯,其中当励磁电流流过电磁体的线圈时生成磁场。励磁电流可以特别地为DC励磁电流。可以使用轴承来支撑转子。
测量***可以包括被布置在同步发电机的一个或多个位置处或者另外或外部组件(诸如发电机整流器、负载等等)的一个或多个位置处的一个或多个测量传感器。量可以特别地包括电学量。控制器可以特别是在接收所述量时生成可以被供给到另外的电路的控制信号,所述另外的电路然后间接关断励磁电流。
当励磁电流流过电磁体时,关断励磁电流可以关断或至少减小由电磁体生成的磁场。因此,关断励磁电流可以引起磁场的减小并且可以甚至导致磁场在关断励磁电流之后的短时间(诸如0.5s和3s之间)消失。然而,磁场可以在关断励磁电流之后持续一会儿,这是由于电磁体的剩磁。然而,剩磁可能仅导致相对小的磁场,其可能不会在定子绕组处感应出显著的电压。
由此,当关断励磁电流时,在输出端处或者特别地在三个输出端处由同步发电机输出的能量流可以减小至小值,特别地减小至零。由此,在(装置的或者间接或直接与装置连接的任何外部组件的)故障的情况下,特别地,输出电流可以被中断或关断,以便提供保护功能来用于保护装置或者直接或间接与装置连接的任何外部组件。由此,可以确保同步发电机的安全和可靠的操作。
特别地,同步发电机可以机械地连接或耦合至诸如柴油发电机之类的内燃机。特别地,同步发电机可以向整流器提供其输出能量流以便使得能够设立DC分配***。设立或提供DC能量分配***可以提供以可变速度运行发电机的优点,这可以导致减少的燃料消耗和污染;减少的***成本以及减小在柴油机上所需的维护努力。
特别地,当同步发电机在其输出端处连接至整流器时,保护功能通过关断或停止到发电机磁化(即转子的电磁体)的磁场供给来实现。
在实施例中,量指示连接在定子绕组的输出端处的整流器电路的温度,其中至少一个准则包括温度大于温度阈值。
涉及整流器电路操作条件的量可以附加地或可替换地包括对整流器电路的DC输出端之间的DC电压进行指示的量。至少一个准则可以包括DC电压降至电压阈值以下,这可以例如发生在电耦合至整流器电路的DC输出端的组件中的失效、例如在DC总线上或在耦合到那的组件中的失效发生时。
在实施例中,至少一个量还可以包括指示磁化电路的操作条件、特别是磁化电路电流和/或磁化电路电压的量。
在另外的实施例中,至少一个量还可以包括为定子绕组所测量的定子电流和输出电流以获取用于提供用于定子绕组的差动保护的电流差。
在实施例中,测量***被适配成测量包括涉及整流器电路操作条件的量、指示磁化电路的操作条件的量以及定子电流和输出电流在内的至少一个量。可以因此实现发电机和耦合到那的整流器电路的全面保护。
监控和测量整流器的温度可以提供整流器是否处于可接受的操作条件中的适当指示。特别地,失灵或故障可以由接替温度阈值的温度所指示。
根据本发明的实施例,量指示定子绕组电流和/或量指示定子绕组的AC输出端处的输出电流,其中至少一个准则包括定子电流在定子电流阈值以上和/或输出电流在输出电流阈值以上,其中故障是连接至输出端的负载或网络的短路状态。
定子绕组电流可以包括三个定子绕组电流部分,各自与三个定子绕组中的相应一个相关联。另外,输出电流可以由各自与对应于三个输出相的三个输出端中之一相关联的三个输出电流部分所表示。在完好的同步发电机中,定子绕组电流可以至少近似等于输出电流。然而,如果在同步发电机、特别是一个或多个定子绕组方面存在一些问题,则定子绕组电流可能不同于输出电流。可以在定子绕组处的一个或多个位置处测量定子绕组电流和/或可以在接近或位于输出端的一个或多个位置处测量输出电流。
可以特别地基于连接在输出端处的组件的电学属性来确定定子电流阈值。同样,可以基于连接至输出端的一个或多个组件的电学属性来确定输出电流阈值。特别地,可以基于连接至输出端的一个或多个组件的电流限制来确定电流阈值。由此,连接至输出端的组件可以受保护以免在短路状态情况中的损坏。特别地,短路状态可以是由于连接在同步发电机的输出端处的分配***、特别是DC能量分配***中的一些故障或失灵所致。
根据本发明的实施例,控制器被适配成对定子绕组电流和/或输出电流的平方在某个时间范围内积分以获取积分值,其中至少一个准则包括积分值大于积分阈值,其中故障是连接至输出端的负载的过载状态。
特别地,积分阈值可以是基于连接至输出端的一个或多个组件的电学属性、特别是电学限制。由此,可以避免(间接或直接地)连接在输出端处的负载的过载。
根据本发明的实施例,控制器被适配成确定在定子绕组电流和输出电流之间的差以获取电流差,其中至少一个准则包括电流差大于电流差阈值,其中故障包括发电机的故障。
对于完好的定子绕组,定子绕组电流和输出电流的差可以为零或至少近似为零,但是对于不以正确方式操作的定子绕组,所述差可以从零偏离。由此,可以通过确定所述差来检测发电机的故障或失灵并且同步发电机可以被关断(特别是关于其功率输出),以便保护其它组件或同步发电机自身免受损坏。可替换地,可以实现用于检测不同相的不同电流的电流失衡检测。
根据本发明的实施例,量指示连接在定子绕组的输出端处的整流器电路、特别是二极管的温度,其中至少一个准则包括温度大于温度阈值或温度的改变大于温度改变阈值。
当整流器电路,特别地输出端的每相包括串联连接的两个二极管(其中每相被连接在串联连接的两个二极管之间)时,同步发电机可以向DC能量分配***提供电能。特别地,整流器可以阻挡反向电流,使得它可以足够关断励磁电流,以便停止发电机输出电流。
特别地,定子电流阈值和/或输出电流阈值和/或积分阈值和/或输出电压上阈值和/或输出电压功率阈值和/或温度可以基于二极管的电学属性、特别是二极管的电学限制值。
监控或测量整流器的温度可以提供整流器是否处于可接受的操作条件中的适当指示。特别地,失灵或故障可以由接替温度阈值的温度指示。
根据本发明的实施例,量指示定子绕组的AC输出端处的输出电压,其中至少一个准则包括输出电压大于输出电压上阈值,其中故障是输出端处的过电压条件。
过电压还可以损害或损坏连接在输出端处的一个或多个组件并且通过关断同步发电机的输出可以保护这些组件。
根据本发明的实施例,量指示定子绕组的AC输出端处的输出电压,其中至少一个准则包括输出电压小于输出电压下阈值,其中故障是输出端处的欠电压条件。
欠电压可以损害与同步发电机的输出端直接或间接连接的能量分配***的功能性。通过检测欠电压,可以避免或至少减少对DC能量分配***的损害。
根据本发明的实施例,量指示定子绕组的AC输出端处的输出电压或输出电流的输出频率,其中至少一个准则包括输出频率从目标频率偏离大于频率偏离阈值,其中故障是输出端处的错误频率。
同步发电机的输出端处的电压和/或电流的频率可以对应于或者可以等于(至少近似地)相对于定子旋转的转子的旋转频率。然而,如果旋转频率过低或过高,则诸如柴油机之类的驱动内燃机可能不会操作于最优工作条件中。在检测到频率从目标频率的偏离的情况下,机械地驱动同步发电机的内燃机可以被控制以便重建目标频率。
根据本发明的实施例,提供了发电机***,其包括:根据在前实施例之一的装置,同步发电机,其具有包括至少一个定子绕组的定子并且具有带有由励磁电流驱动的电磁体的转子,转子相对于定子可旋转,电磁体感应地耦合到定子绕组;以及用于提供励磁电流的***,其中控制器被适配成通过向用于提供励磁电流的***供给控制信号而导致关断励磁电流。
可以以不同的方式配置用于提供励磁电流的***。特别地,励磁电流可以通过在能量源和电磁体的线圈之间的直接电接触而提供给电磁体或者可以通过感应耦合而提供给转子的电磁体,从而避免在旋转部分和静止部分之间的机械接触。控制器可以以光学、电气方式或通过使用射频通信而通信连接至用于提供励磁电流的***。
用于提供励磁电流的***可以被供给有也来自同步发电机的输出端的电能。由此,可以中止分离的能量供给。发电机***可以特别地提供用于DC能量分配***的电能。
由于发电机***包括用于控制同步发电机的装置,因此同步发电机的组件和连接至同步发电机的输出端的组件可以如以上解释的那样受保护以免损坏。
根据本发明的实施例,用于提供励磁电流的***包括机械地耦合到转子并且电耦合到电磁体的滑环(slip ring)以及接触滑环的电刷,其中关断励磁电流包括中断被供给到电刷的电流流动。
一个或多个电刷可以电接触滑环。由此,可以建立电刷和滑环之间的机械连接。因此,当电刷电接触滑环时,提供到电刷的电流可以流过滑环并且流过转子的电磁体,于是生成磁场,该磁场然后进而在定子的定子绕组处感应出电压。
根据本发明的实施例,用于提供励磁电流的***包括(替代于滑环和电刷)机械地耦合到转子的旋转线圈;机械地耦合到转子并且电耦合到旋转线圈并且向转子的电磁体提供励磁电流的可旋转整流器;感应地耦合到旋转线圈的定子电磁体;以及用于向定子电磁体供给激励电压的定子电磁体供给***,其中关断励磁电流包括中断去往定子电磁体的激励电压。
当(连接至转子)的旋转线圈旋转时,定子电磁体在旋转线圈中感应出电压从而建立AC信号,其通过使用可旋转整流器而被整流并且然后作为DC励磁电流而供给到转子的电磁体。
定子电磁体由定子电磁体供给***所驱动。中断去往定子电磁体的激励电压可以造成关断励磁电流,因为当激励电压被中断时,定子电磁体将不生成任何磁场。由此,同步发电机的输出电流可以以简单并可靠的方式被关断而无需在发电机的输出端处的特定开关。
根据本发明的实施例,定子电磁体供给***包括至少一个可控开关、特别是绝缘栅双极型晶体管(IGBT),其由栅极驱动器电路所驱动,其中关断励磁电流包括向栅极驱动器供给关断信号。定子电磁体供给***可以特别地包括四个可控开关,其中两对串联连接的可控开关被连接在两个DC汇流条(bar)之间并且其中去往定子电磁体的激励电压在每对中的两个可控开关之间的连接处被分接。
关断信号可以使可控开关适配非导通状态。由此,发电机输出电流可以被容易地关断。
根据本发明的实施例,发电机***还包括在至少一个可控开关和定子电磁体之间的紧急停止开关。紧急停止开关还可以被用于控制同步发电机的装置的控制器所控制。
根据本发明的实施例,发电机***还包括被连接至AC输出端、特别是三个AC输出端的发电机整流器,所述整流器特别地包括二极管和用于测量二极管的温度的温度传感器,其中特别地,整流器是连接至发电机的输出端的仅有负载。
发电机整流器可以包括六个二极管,其中三对二极管被并联布置并且其中在每对的两个二极管之间连接定子绕组的一个输出端。由此,发电机***可以设立或建立DC能量分配***。发电机整流器有利地阻挡反向电流。
根据本发明的实施例,发电机可以包括分离的绕组集并且具有被连接至分离的绕组集中每一个的相应整流器。
另外特别地,发电机整流器可以包括在二极管下游的隔离开关。由于二极管,没有电流能够从发电机的DC输出端回流到同步发电机。
根据本发明的实施例,提供了一种能量***,特别是船舶能量***或独立式(自给自足的)电学***、钻探***或工业电网,其包括:用于提供机械能的内燃机;根据以上描述的实施例之一并且被布置用于将机械能转换成电能的发电机***;以及耦合到发电机整流器的DC输出端以用于特别是向至少一个推进发动机分配电能的DC分配***。
内燃机可以特别地包括柴油机。发电机***包括发电机整流器并且因此将由内燃机提供的机械能转换成DC能量流。DC分配***可以以DC能量流的形式向一个或多个可变速度驱动装置提供电能以用于驱动一个或多个推进发动机。船舶可以例如是船、平台,特别地为石油平台。
以上限定的各方面和本发明的另外的方面从以下要描述的实施例的示例是显而易见的并且参考实施例的示例加以解释。以下将参考实施例的示例更加详细地描述本发明,但是本发明不限于所述实施例的示例。
附图说明
参考附图来描述本发明的以下特定实施例。
本发明不限于所图示的或解释的或描述的实施例。
图1示意性地图示了根据本发明的实施例的船舶能量***,其中船舶能量***包括根据本发明的实施例的发电机***;
图2示意性地图示了根据本发明的实施例的发电机***,其被包括在图1中图示的船舶能量***中;以及
图3图示了解释根据本发明的实施例的用于控制同步发电机的装置的功能性的图解。
具体实施方式
图1示意性地图示了包括根据本发明的实施例的发电机***101的根据本发明的实施例的船舶能量***100,所述发电机***101包括根据本发明的实施例的用于控制同步发电机105的装置103。
船舶能量***100包括柴油机107,其机械地连接至发电机***101,特别地连接至被包括在发电机***101中的同步发电机105。发电机***101还包括发电机隔室109,其连接在提供AC能量流119的发电机105的输出端111处以便在发电机隔室的输出端113处从发电机105的AC输出端111处所提供的AC能量流119生成DC能量流121。特别地,尽管未图示,但发电机105包括提供相对于彼此移位120°的三相的三个输出端111。
发电机隔室109包括用于控制同步发电机105的装置103、整流器电路(也称为发电机整流器)115和隔离开关117。发电机整流器115从发电机105所提供的AC能量流119生成被提供给DC能量分配***123的DC能量流121。
DC能量分配***123可以向例如在船舶、船或海上平台上的一个或多个推进发动机提供电能。
图2相当更详细地示意性图示了图1中图示的发电机***101。
发电机***101包括发电机105、整流器电路115、用于提供励磁电流127的***125和用于控制同步发电机105的装置或控制器103。
发电机105具有包括至少一个定子绕组131的定子129,其中在特定情况下三个定子绕组131被图示为提供发电机105的三个输出端133以用于三个电学相(phase)。定子绕组131通过相应导线135建立。发电机105具有带有由励磁电流127驱动的电磁体139的转子137。由此,转子137相对于定子129可旋转。
用于提供励磁电流127的***125包括机械地耦合到转子137的旋转线圈141、机械地耦合到转子137并且电耦合到旋转线圈141并且向转子137的电磁体139提供励磁电流127的可旋转整流器143。另外,用于提供励磁电流127的***125包括感应地耦合到旋转线圈141的定子电磁体145。另外,用于提供励磁电流127的***125包括定子电磁体供给***147,其用于从其输出端149向定子电磁体145供给激励电压。由此,定子电磁供给***147经由输入端151被供给有电能,输入端151经由变压器153连接至发电机105的三个输出端133。
定子电磁体供给***147包括由栅极驱动电路157驱动的四个绝缘栅双极型晶体管155,所述栅极驱动电路157经由信号线159从用于控制同步发电机105的装置或控制器103接收控制信号。
发电机***101还包括在定子电磁体供给***147的输出端149和定子电磁体145之间的用于关断供给电压的紧急停止开关161。
发电机整流器电路115包括六个二极管163,其被布置为在发电机***101的两个DC输出端180之间的三对串联连接的二极管。同步发电机105的三相输出端133连接在发电机整流器电路115的每对二极管的两个二极管163之间。
发电机***101被配置和布置成保护二极管163免受损坏,特别是在例如由连接至DC输出端180的某个有缺陷的负载导致的短路事件的情况下。
因此,装置103通过使用未图示的测量***获得至少一个量,诸如涉及发电机105的输出的输出电流165和/或输出电压168、定子电流167。另外,装置103可以接收温度信号169(来自温度传感器170),其指示发电机整流器电路115的二极管163中的一个或多个的温度。另外,装置103接收指示DC输出端180之间的DC电压的测量值171。另外,装置103从其它控制器接收一个或多个控制信号,诸如信号173。另外,装置103可以受人类接口175控制。
特别地,装置103(其还可以被称为发电机控制模块,profinet通信接口,家用控制30Hz至120Hz电压、电流和频率测量)被适配成在发电机的或直接或间接连接在发电机105的输出端133处的任何组件的故障的情况下关断励磁电流127。
因此,控制器103或者包括控制器103和用于提供电流测量信号的测量***在内的装置被适配成:如果所接收的量中至少一个满足与至少一种故障相关联的至少一个准则,则导致关断励磁电流127。
特别地,图3图示了解释被包括在图2中图示的发电机***101中的控制器103的一个保护功能的图解。在横坐标301上指示以秒为单位的时间,而在纵坐标302上以安培为单位指示流过发电机整流器电路115的二极管163的二极管电流177。
曲线303指示二极管163的二极管电流限制。曲线305图示了在DC总线180上的短路之后并且在控制器103在短路出现之后的30ms已经导致关断励磁电流127之后流过二极管163的实际二极管电流177。在短路出现之前,发电机105以62.5Hz的频率和标称条件运行。如可以从图3看到的,实际电流(曲线305)处于远低于电流限制(曲线303)处,使得发电机整流器115的二极管163受保护而免于损坏。
特别地,控制器103可以获得涉及定子的测量值,诸如它可以获得三相电流测量、三相电压测量、三相互点电流测量和输出频率测量。
另外,控制器103可以获得有关整流器电路115的值,诸如DC测量值、二极管桥温度,诸如信号169和171。
另外,控制器103可以获得涉及磁化电路145、147的测量值,特别是外部磁化电路电流、外部磁化电路电压,诸如信号177。
发电机***101被适配成进行保护以免短路、过电压、欠电压、失衡负载保护、差动电流保护、过激励、欠激励和反时过电流(过载条件)。另外,发电机***101被适配用于监控频率、超速、温度和失效历史。
应当指出,术语“包括”不排除其它元件或步骤并且“一”或“一个”不排除多个。而且,与不同实施例相关联地描述的元件可以组合。还应当指出,权利要求中的参考标记不应当被解释为限制权利要求的范围。
Claims (18)
1.用于控制同步发电机(105)的装置(102),所述同步发电机(105)具有包括至少一个定子绕组(131)的定子(129)并且具有带有由励磁电流(127)驱动的电磁体(139)的转子(137),转子(137)相对于定子(129)可旋转,电磁体(139)感应地耦合到定子绕组(131),所述装置(102)包括:
被适配成测量至少一个量(167,165,168,169,171)的测量***;
被适配成如果所述量满足与至少一种故障相关联的至少一个准则,则导致关断励磁电流(127)的控制器(103),
其中所述至少一个量(167,165,168,169,171)包括对连接至定子绕组(131)的输出端(133)的整流器电路(115)的操作条件进行指示的至少一个量(169,171)。
2.根据权利要求1所述的装置,其中所述量指示连接在定子绕组(131)的输出端(133)处的整流器电路(115)的温度(169),
其中所述至少一个准则包括温度大于温度阈值,
或者其中所述量指示在整流器电路(115)的DC输出端(180)之间的DC电压(171)。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其中所述至少一个量(167,165,168,169,171)还包括指示磁化电路(145,147)的操作条件、特别是磁化电路电流和/或磁化电路电压的量。
4.根据前述权利要求之一所述的装置,其中所述至少一个量(167,165,168,169,171)还包括为定子绕组(131)所测量的定子电流(167)和输出电流(165)以获取电流差来用于提供用于定子绕组(131)的差动保护。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中所述量指示定子绕组电流(167)和/或其中所述量指示定子绕组(131)的AC输出端(133)处的输出电流(165),
其中所述至少一个准则包括定子电流在定子电流阈值以上和/或输出电流(177)在输出电流阈值(303)以上,
其中故障是连接至输出端的负载的短路状态。
6.根据权利要求4或5所述的装置,其中控制器被适配成对定子绕组电流和/或输出电流(177)的平方在某个时间范围内积分以获取积分值,
其中所述至少一个准则包括积分值大于积分阈值,
其中故障是连接至输出端的负载的过载状态。
7.根据权利要求4-6之一所述的装置,其中控制器被适配成确定
在定子绕组电流(167)和输出电流(165)之间的差以获取电流差,其中所述至少一个准则包括电流差大于电流差阈值,其中故障包括发电机的故障和/或
在定子绕组电流和/或输出电流的不同相的电流流动之间的一个或多个差以获取相位关联的电流差,其中所述至少一个准则包括相位关联的电流差大于相位关联的电流差阈值,
其中故障包括发电机的故障。
8.根据前述权利要求之一所述的装置,其中所述量指示整流器电路(115)的二极管(163)的温度(169),
其中所述至少一个准则包括温度的改变大于温度改变阈值。
9.根据前述权利要求之一所述的装置,其中所述量指示定子绕组(131)的AC输出端处的输出电压(168),
其中所述至少一个准则包括输出电压大于输出电压上阈值,其中故障是输出端处的过电压条件。
10.根据前述权利要求之一所述的装置,其中所述量指示定子绕组(131)的AC输出端(133)处的输出电压(168),其中所述至少一个准则包括输出电压小于输出电压下阈值,其中故障是输出端处的欠电压条件。
11.根据前述权利要求之一所述的装置,其中所述量指示定子绕组的AC输出端处的输出电压或输出电流的输出频率(168),
其中所述至少一个准则包括输出频率从目标频率偏离大于频率偏离阈值,
其中故障是输出端处的错误频率。
12.发电机***(101),包括:
根据前述权利要求之一的装置(102);
同步发电机(105),其具有包括至少一个定子绕组(131)的定子(129)并且具有带有由励磁电流(127)驱动的电磁体(139)的转子(137),转子相对于定子可旋转,电磁体(139)感应地耦合到定子绕组(131);以及
用于提供励磁电流(127)的***(125),其中控制器(103)被适配成通过向用于提供励磁电流的***(125)供给控制信号(159)而导致关断励磁电流(127)。
13.根据权利要求12所述的发电机***,其中用于提供励磁电流的***(125)包括机械地耦合到转子并且电耦合到电磁体的滑环以及接触滑环的电刷,其中关断励磁电流包括中断被供给到电刷的电流流动。
14.根据权利要求12所述的发电机***,其中用于提供励磁电流(127)的***(125)包括:
机械地耦合到转子(137)的旋转线圈(141);
机械地耦合到转子(137)并且电耦合到旋转线圈(141)并且向转子(137)的电磁体(139)提供励磁电流(127)的可旋转整流器(143);
感应地耦合到旋转线圈(141)的定子电磁体(145);
用于向定子电磁体(145)供给激励电压的定子电磁体供给***(147),
其中关断励磁电流(127)包括中断去往定子电磁体的激励电压。
15.根据权利要求14所述的发电机***,其中定子电磁体供给***(147)包括至少一个可控开关(155)、特别是绝缘栅双极型晶体管,其由栅极驱动器电路(157)驱动,其中关断励磁电流(127)包括向栅极驱动器(157)供给关断信号(159)。
16.根据权利要求15所述的发电机***,还包括在至少一个可控开关(155)和定子电磁体(145)之间的紧急停止开关(161)。
17.根据权利要求12至16之一所述的发电机***,还包括:
连接至AC输出端(133)、特别是三个AC输出端的发电机整流器(115),整流器特别地包括二极管(163)和用于测量二极管(163)的温度(169)的温度传感器(170),
其中特别地,整流器是连接至发电机(105)的输出端(133)的仅有负载。
18.能量***,特别是船舶能量***(100),包括:
根据权利要求12至17之一的发电机***(101),其被布置用于将内燃机(107)所提供的机械能转换成电能;
耦合到整流器电路(115)的DC输出端(180)的DC分配***(123),其用于特别是向至少一个推进发动机分配电能。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105938158A (zh) * | 2015-03-05 | 2016-09-14 | 福特全球技术公司 | 用于逆变器控制的电机的可靠电流感测 |
CN106788128A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 北京佩特来电器有限公司 | 机动车旋转电机、电压调节控制器和电压调节控制方法 |
CN109747802A (zh) * | 2019-01-01 | 2019-05-14 | 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) | 一种推进控制***零转速下的优化控制方法 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2402467B1 (es) * | 2011-02-28 | 2014-01-27 | Abengoa Solar New Technologies S.A. | Controlador de potencia síncrona de un sistema de generación basado en convertidores estáticos de potencia. |
CN104481697B (zh) * | 2014-12-05 | 2016-02-24 | 西安交通大学 | 一种燃气、柴油及超临界二氧化碳发电船舶动力驱动*** |
WO2017127112A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Solid state protection circuits |
FR3083385B1 (fr) * | 2018-06-27 | 2022-01-21 | Valeo Equip Electr Moteur | Machine electrique tournante munie d'un capteur de courant et d'un module de diagnostic |
CN110412425B (zh) * | 2019-08-08 | 2021-06-01 | 国网上海市电力公司市北供电公司 | 一种电缆型翻牌故障指示装置及其方法 |
DE102021206595A1 (de) | 2021-06-25 | 2022-12-29 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Baugruppe für eine elektrische Maschine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3730829A1 (de) * | 1987-09-14 | 1989-03-23 | Siemens Ag | Ueberlastschutz fuer den erregerkreis einer synchronmaschine |
US6850043B1 (en) * | 2003-01-30 | 2005-02-01 | Hamilton Sundstrand Corporation | Excessive voltage protector for a variable frequency generating system |
US20120098503A1 (en) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | Denso Corporation | Electric rotating machine for vehicle |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4219739A (en) * | 1978-04-27 | 1980-08-26 | Lear Avia Corporation | Starter motor-alternator apparatus |
US4280085A (en) * | 1979-04-24 | 1981-07-21 | General Electric Company | Apparatus and method for providing a signal proportional to flux in an AC motor for control of motor drive current |
JP3724026B2 (ja) * | 1995-04-24 | 2005-12-07 | 株式会社デンソー | 車両用同期発電装置及びその励磁制御方法 |
US5805394A (en) * | 1997-06-17 | 1998-09-08 | Sundstrand Corporation | Overvoltage protection circuit for a generating system utilizing a fault current sensing Circuit in combination with a shunting circuit |
DE19739917A1 (de) | 1997-09-11 | 1999-03-18 | Siemens Ag | System zur Versorgung elektromotorischer Verbraucher mit elektrischer Energie |
JP2000134790A (ja) | 1998-10-28 | 2000-05-12 | Toshiba Corp | 保護継電装置 |
JP4093678B2 (ja) * | 1999-05-11 | 2008-06-04 | 三菱電機株式会社 | 電動機制御装置 |
JP2005295626A (ja) | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 発電機の駆動制御装置 |
DE102004034936A1 (de) | 2004-07-09 | 2006-02-02 | Alstom Power Conversion Gmbh | Elektrisches Energieversorgungssystem und Betriebsverfahren hierfür |
US20060044710A1 (en) | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Beneditz Bruce D | Ground fault detector for generator feeder |
JP4892991B2 (ja) * | 2006-01-27 | 2012-03-07 | トヨタ自動車株式会社 | 電動機駆動装置およびそれを備えた車両 |
JP4789660B2 (ja) * | 2006-03-15 | 2011-10-12 | パナソニック株式会社 | モータ駆動装置およびモータ駆動方法 |
GB2443002A (en) | 2006-10-16 | 2008-04-23 | Converteam Ltd | dc power distribution system |
US7466107B2 (en) * | 2006-12-01 | 2008-12-16 | C.E. Niehoff & Co. | System and method for electric current and power monitoring and control of a generator |
JP2008193755A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-21 | Yamaha Motor Electronics Co Ltd | バッテリレス発電制御装置、及び、鞍乗型車両 |
US7643733B2 (en) * | 2007-07-27 | 2010-01-05 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Control device for driving a brushless DC motor |
JP5233239B2 (ja) * | 2007-10-19 | 2013-07-10 | 国産電機株式会社 | 発電装置 |
GB2456179B (en) | 2008-01-07 | 2012-02-15 | Converteam Technology Ltd | Marine power distribution and propulsion systems |
US20090296777A1 (en) | 2008-05-30 | 2009-12-03 | General Electric Company | Method and apparatus for detecting a fault in a brushless exciter for a generator |
CA2729318C (en) | 2008-07-08 | 2016-11-22 | Albemarle Corporation | System and method for detecting pluggage in a conduit for delivery of solids and carrier gases to a flowing gas stream |
JP5308109B2 (ja) * | 2008-09-17 | 2013-10-09 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 同期電動機の駆動システム |
EP2192681A1 (en) | 2008-11-26 | 2010-06-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Power distribution system and method thereof |
US8786262B2 (en) * | 2011-07-25 | 2014-07-22 | Rolls-Royce Corporation | Systems and methods for synchronous power generation |
-
2012
- 2012-05-04 EP EP20120166857 patent/EP2660941A1/en not_active Withdrawn
-
2013
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- 2013-03-25 DK DK13713822.8T patent/DK2839575T3/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3730829A1 (de) * | 1987-09-14 | 1989-03-23 | Siemens Ag | Ueberlastschutz fuer den erregerkreis einer synchronmaschine |
US6850043B1 (en) * | 2003-01-30 | 2005-02-01 | Hamilton Sundstrand Corporation | Excessive voltage protector for a variable frequency generating system |
US20120098503A1 (en) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | Denso Corporation | Electric rotating machine for vehicle |
DE102011054375A1 (de) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | Denso Corporation | Drehende elektrische Maschine für ein Fahrzeug |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105938158A (zh) * | 2015-03-05 | 2016-09-14 | 福特全球技术公司 | 用于逆变器控制的电机的可靠电流感测 |
CN105938158B (zh) * | 2015-03-05 | 2020-06-02 | 福特全球技术公司 | 用于逆变器控制的电机的可靠电流感测 |
CN106788128A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 北京佩特来电器有限公司 | 机动车旋转电机、电压调节控制器和电压调节控制方法 |
CN109747802A (zh) * | 2019-01-01 | 2019-05-14 | 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) | 一种推进控制***零转速下的优化控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2660941A1 (en) | 2013-11-06 |
US10505479B2 (en) | 2019-12-10 |
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BR112014027284A2 (pt) | 2017-06-27 |
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