控制涡轮发电机的轴，其中所述涡轮发电机包括静态励磁系统，并且其中所述轴以预定速度在第一旋转方向上被驱动。控制轴包括检测轴的扭转振荡，基于扭转振荡计算控制信号，并利用控制信号，控制由静态励磁系统从涡轮发电机汲取的功率量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发电设备领域，并且更具体地涉及发电设备的扭转振荡。
技术介绍
涡轮发电机使用旋转轴，以将机械运动转换成电力。扭转振荡可以通过与发电机耦合的波动负载在轴内被诱导。波动负载(例如电弧炉)可能导致发电机上的电功率的快速瞬变，其可以发生作用以在发电机的旋转轴内诱导各级扭转振荡。这些瞬变的定时可以是偶尔的使得，否则小扭转振荡可以得到加强并被积聚成具有相当幅度的扭转振荡。过去已经试图抑制这种扭转振荡。这些尝试涉及过滤和流平由发电机供电的负载，以减小任何负载瞬变的幅度以及减轻这种瞬变的重复性质。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种用于控制具有静态励磁系统的涡轮发电机的轴的系统，其中轴以预定速度在第一旋转方向上被驱动。该系统包括解调器，其被配置为从速度传感器接收速度信号，并基于速度信号确定对应于该轴的扭转振荡的扭转振荡信号。该系统还包括放大器，其具有可控增益，被配置成基于扭转振荡信号产生控制信号，和自动电压调节器，其被配置成接收控制信号，并基于该控制信号控制由静态励磁系统从涡轮发电机汲取的功率量。本专利技术的另一方面涉及一种控制具有静态励磁系统的涡轮发电机的轴的方法，其中所述轴以预定的速度在第一旋转方向上被驱动。该方法包括:检测所述轴的扭转振荡，基于所述扭转振荡计算控制信号，并且利用控制信号，控制由静态励磁系统从涡轮发电机汲取的功率量。【附图说明】虽然本说明书总结了特别指出并清楚地要求保护本专利技术的权利要求，应该相信的是，从以下描述中，结合所附附图，本专利技术将可以更好地被理解，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中:图1A示出了根据现有技术用于涡轮发电机的示例性静态励磁系统；图1B示出了根据本专利技术的原理的涡轮发电机；图1C示出了补充控制信号如何被注入根据本专利技术的原理的静态励磁系统的方框示意图；图2A和2B描述了根据本专利技术的原理的静态励磁控制系统的示例性信号波形；以及图3示出了用于控制根据本专利技术原理的静态励磁系统的示例性方法的流程图。【具体实施方式】在优选实施例的以下详细描述中，参考了形成其一部分的附图，并且其通过说明的方式，而不是通过限制的方式被示出，在特定的优选实施例中可以实践本专利技术。但是应该理解的是，其他实施例也可以被使用，并且可以进行改变，而不脱离本专利技术的精神和范围。使用励磁线圈而不是永久磁铁的发电机需要在励磁线圈内存在电流，以便装置能够工作。如果励磁线圈不通电，发电机内的转子可以旋转，但不产生任何可用的电能，而电动机的转子可能完全不旋转。图1A示出了现有技术静态励磁系统的一个示例。发电机包括旋转发电机磁场102和静止发电机定子104。如众所周知的，该发电机通过3线总线108被耦合，以将产生的电力提供到电网101。由发电机产生的电力的电压和电流可以被采样或感测，以提供对发电机的当前运行状况的指示。所产生的电压和电流可能无法通过传统的自动电压调节器(AVR)电路112容易地可用，并且因此，电流和电压互感器108可以被用来将来自于总线108的信号降压到AVR112更可用的信号。静态励磁机118还通过变压器110与发电机的3线总线108耦合，使得电力可以被提供到励磁机118。在图1A的示例电路中，励磁机118包括晶闸管桥，其具有六个耦合到励磁变压器110和发电机磁场102的晶闸管118。AVR 112提供驱动晶闸管118的直流控制信号120。基于控制信号120的值，激励机输出电压122被提供给发电机磁场102。如本领域已知的，AVR 112被设计为以这样的方式产生控制信号120，即使得电力发电机的运行特性被更改为更接近重复理想运行参数。普通技术人员将认识到，图1A的电路是说明用于涡轮发电机的静态励磁机或(如本文所使用的)“静态励磁系统”的原理的一个简单示例，并且其他功能上等同的电路也可以实现类似的结果。本专利技术的各方面涉及一种在涡轮发电机上提供静态励磁系统的补充控制的方法和设备。补充控制可以使用来自于轴扭转振动、或扭转振荡、转子测量的反馈信号，以便以这样的方式调节静态励磁输出电压，即使由于波动工业负载而在转子中诱导的扭转振荡稳定。反馈信号可以来自测量涡轮发电机的转子的瞬时速度的一个或多个速度传感器。该反馈信号可以被解调成扭转速度或位移信号，通过适当的滤波器、相移功能和放大发送，以便产生补充控制信号。该补充控制信号然后可以被注入到静态励磁系统的电压调节器内，以控制发电机磁场的瞬时功率。图1B示出了根据本专利技术的原理的涡轮发电机。涡轮发电机使用旋转轴将机械运动转换成电力。扭转振荡可由耦合到发电机的波动负载162在轴内诱导。按照本专利技术的原理，这样的扭转振荡可以通过测量轴旋转的速度来检测。如关于图1A所描述的，静态励磁系统154可以从发电机150汲取功率152。汲取的功率152量可通过电压调节器156自动地控制。电压调节器156可从电压互感器(VT) 146和电流互感器(CT) 148接收输入，以基于发电机150的当前运行条件确定用于静态励磁系统154的电压控制信号。如上所述，速度传感器158可用来确定发电机150的旋转轴的旋转速度。例如，带齿或凹口的轮子可被联接到旋转轴，使得当轴旋转时，轮子也转动。轮子可以直接与旋转轴或各种齿轮联接，并且连杆可以间接联接轮子与旋转轴。伴随地，轮子可以是检测轮子的齿或凹口的通过的一个或多个速度传感器。这样的检测例如可使用光学传感器来实现，其识别的凹口或齿与轮子的其他部分之间的视觉差异。普通技术人员将认识到，许多替代技术可以被用来确定轴的旋转速度，而不脱离本专利技术的范围。由传感器158产生的速度传感器信号，可通过扭转解调器160被解调，以提取扭转速度信号161。因为该轴以已知速度(例如3600RPM或1800RPM)在已知的方向上被驱动，当没有发生扭转振荡时，检测到的凹口或齿应该产生已知的理想速度值。然而，当扭转振荡存在并且是在与驱动方向相反的方向上时，所测量的轴的速度将小于预期的理想值。类似地，当扭转振荡是在与驱动方向相同的方向上时，所测量的轴的速度将大于预期的理想值。因此，基于来自速度传感器158所测量的速度信号，扭转速度信号161可以被计算，其反映轴的速度从预期速度值偏离多远的幅度以及振荡频率。扭转速度信号161然后可以被用来产生用于发电机150的静态励磁系统154的补充控制信号185。具体地，静态励磁系统154可以通过抵消扭转振荡被控制，以稳定系统的运行。如图1B所示，扭转速度信号161可通过带通滤波器184被发送以仅通过期望频带。例如，对于2极60Hz发电机，次同步信号(例如5Hz-20Hz)可以是通过的适当的频率范围。这些相同的频率或其它次同步信号的频率对于4极发电系统可能是有益的。不想要的噪音和其它非扭转分量可以被过滤或以其他方式被带通滤波器184阻止。滤波后的信号163然后可以穿过相位补偿网络和放大器168，以产生补充控制信号165。放大器186的增益被设计为使得某一振幅(即扭转速度信号161)的速度变化将产生合适振幅的控制信号185，以对静态励磁系统154具有期望的效果165。相位补偿网络168被设计成使输出控制信号165的相位匹配输入的滤波信号183的相位。普通技术人员将认识到，各种不同的放大器和补偿电路、软件或数字信号处理器可被采用以实现这些结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制具有静态励磁系统的涡轮发电机的轴的方法，其中所述轴以预定速度在第一旋转方向上被驱动，该方法包括：检测所述轴的扭转振荡；基于所述扭转振荡计算控制信号；以及利用所述控制信号，控制由所述静态励磁系统从所述涡轮发电机汲取的功率量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·赫尔利，P·J·克莱顿，
申请(专利权)人：西门子能源公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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