自动电压调节器、自动电压调节方法、发电机励磁系统和发电系统技术方案

在一个实施例中，一种自动电压调节器包括：检测指示单元，其被配置为：监测发电机的输出电压，并且当所述发电机的所述输出电压偏离预定范围时输出指示信号，所述指示信号是指示对发电机励磁系统的发电机场电路中生成的指定参数的检测的信号；场参数检测单元，其被配置为在所述指示信号之后检测所述指定参数；以及比较计算器，其被配置为检测所述指定参数与构成所述发电机励磁系统的每个部件的预定可允许上限电压值之间的比较值。

Automatic voltage regulator, automatic voltage regulation method, generator excitation system and power generation system

In one embodiment, an automatic voltage regulator comprises a detection indicator unit configured to monitor the output voltage of the generator and output an indication signal when the output voltage of the generator deviates from a predetermined range, indicating that the generator is generated in the generator field circuit of the generator excitation system. A signal for the detection of a specified parameter; the field parameter detection unit is configured to detect the specified parameter after the indicated signal; and a comparison calculator, which is configured to detect a comparison between the specified parameters and the predetermined allowable upper limit voltage values of each component of the generator excitation system.

【技术实现步骤摘要】
自动电压调节器、自动电压调节方法、发电机励磁系统和发电系统相关申请的交叉引用本申请基于2016年11月4日提交的日本专利申请第2016-216610号且要求该日本专利申请的优先权，通过引用该日本专利申请的全部内容并入本文。
本文所描述的实施例总体上涉及用于控制由发电机形成的场的自动电压调节技术。
技术介绍
在旋转场型同步发电机中，将直流提供给发电机场电路，这使得发电机中的场线圈变为电磁体。对场线圈进行励磁的方法的类型大致分为晶闸管励磁系统和无刷励磁系统。在无刷励磁系统中，不必需要诸如电刷或电连接电刷的滑环的滑动接触器。由于无刷励磁系统的同步发电机不需要滑动接触器，因此不必需要电刷的更换和频繁维护。因此，例如在欧洲积极采用无刷励磁系统的同步发电机。无刷励磁系统包括被配置为主要对场线圈的场电路进行励磁的交流(AC)励磁器和被配置为对该AC励磁器进行励磁的永磁体发电机(PMG)。AC励磁器电枢在由PMG在AC励磁器场线圈的封闭空间中生成的静态磁场中旋转，从而在AC励磁器电枢中生成AC电流。该AC电流由被提供在旋转轴上的整流器电路整流成直流，然后，该直流流入发电机场电路中，从而对发电机场线圈进行励磁。在无刷励磁系统中，通过增加或减少从PMG电枢流入AC励磁器场电路的电流能够控制在发电机场电路中的电流量以及控制发电机场线圈的励磁。一般地，通过自动电压调节器(AVR)使所生成的电量保持恒定，所述AVR通过监测发电机的输出电压来自动调节PMG的输出。当电力系统中发生事故时，例如，当发电机的输出电压由于云对地放电而快速下降时，AVR通过施加高于发电机的额定场电压的场电压来控制PMG的输出并且在短时间内升高发电机的输出电压(在下文中，该操作被称为积极强制操作)。虽然即使在如上所述的不合规范的情况下也能通过常规AVR稳定地控制发电机的输出电压，但是仍然存在对实现比常规技术更可靠地控制发电机的输出电压的新颖技术的需求。附图说明在附图中：图1是图示包括有无刷发电机励磁系统的发电系统的示意性结构图；图2是图示配备有第一实施例的自动电压调节器的发电机励磁系统的示意性电路框图；图3A是图示当发生故障时发电机的输出电压的时序图；图3B是图示当发生故障时发电机场电压的时序图；图4是图示第一实施例的自动电压调节方法的序列图；图5是图示第二实施例的发电机励磁系统的电路框图；并且图6是图示第二实施例的发电机励磁系统的变型的电路框图。具体实施方式在对实施例进行说明之前，下面将对本专利技术的专利技术人的观点进行说明。在基于发电机12的输出电压控制发电机场电路的输出的常规技术中，存在发电机场电路中生成超过装备的设计容限的电压的可能性。生成超过设计容限的电压的情形可能在例如下述情况下发生：发电机电压检测比较器有故障，并且因此发电机场电路中的实际电压与根据发电机的输出电压计算出的电压之间存在相当大的差异。在发电机12的输出电压的变化对于电压值的变化在很大程度上发生延迟的情况下同样如此。尤其地，在无刷励磁设备的情况下，由于其传输结构，发电机12的输出电压的响应倾向于关于来自AVR的指令而发生延迟。因此，当在操作者确认发电机12的输出电压增加之后场电压返回到额定电压(即，额定负载)时，在一些情况下在发电机场电路中生成超过装备的设计容限的电压。当在发电机场电路中生成的电压超过装备的设计容限时，存在在与发电机场电路相连接的整流器电路或者该整流器电路中的保险丝上施加过量负载的可能性。出于此原因，关于发电机励磁系统，本专利技术人已经设计出了一种新颖且创新的构造。在该创新的构造中，实现了对发电机12的输出电压的控制，同时在所述控制中反映了实际施加到发电机场电路的场电压，使得确保了对励磁系统中的各个元件的保护。在下文中，将参考附图对自动电压调节器、自动电压调节方法、发电机励磁系统和发电系统的各自的实施例进行说明，其中的每个都装备有上述的创新的构造。注意，对于每幅图中的相同部件给予相同的附图标记，并且省略重复的说明。在一个实施例中，一种自动电压调节器包括：检测指示单元，其被配置为监测发电机的输出电压，并且当所述发电机12的所述输出电压偏离预定范围时输出指示信号，所述指示信号是指示对发电机励磁系统的发电机场电路中生成的指定参数的检测的信号；场参数检测单元，其被配置为在所述指示信号之后检测所述指定参数；以及比较计算器，其被配置为计算所述指定参数与构成所述发电机励磁系统的每个部件的预定可允许上限电压值之间的比较值。在一个实施例中，一种自动电压调节方法包括以下步骤：监测发电机的输出电压；当所述发电机12的所述输出电压偏离预定范围时输出指示信号，所述指示信号是指示对发电机励磁系统的发电机场电路中生成的指定参数的检测的信号；设定所述指定参数的可允许上限值；在所述指示信号之后检测所述指定参数；并且计算所述指定参数与构成所述发电机励磁系统的每个部件的预定可允许上限电压值之间的比较值。图1是图示包括有无刷励磁设备的发电系统10的示意性结构图。在旋转场型的发电系统10中，旋转轴13被提供有发电机场线圈11、AC励磁器电枢14以及永磁体场线圈(PMG场线圈)19，如图1所示。AC励磁器电枢14和发电机场线圈11彼此电连接，并且构成如图2所示的发电机场电路16。通过AC励磁器15、永磁体发电机(PMG)17和PMG场线圈19的旋转使得在PMG电枢22中生成AC电流，并且整流器24将AC电流转换成直流，从而在AC励磁器场线圈18中生成静态磁场。AC励磁器电枢14在该静态磁场中旋转，从而在发电机场电路16中生成AC电流，并且从而发电机场线圈11被励磁。相应地，通过发电机场线圈11的旋转生成的发电机电枢27中的感应电动势被输出作为发电系统10的发电机12的输出电压。自动电压调节器(AVR)29与连接到发电机电枢27的电力输出布线28相连接。在使用无刷型发电系统10的许多情况下，AVR29通过根据发电机12的输出电压对AC励磁器场线圈18的励磁的调节程度来稳定发电机12的输出电压。在下文所述的每个实施例的AVR29中，除了发电系统10的发电机12的输出电压之外，通过检测与发电机场线圈11相关的发电机场电路16的至少一个指定参数来改善可控性。指定参数是用于指定发电机场线圈11的状态的物理量，例如，场电流If、发电机场电压Vf和场电阻。在下文中，将对发电机场线圈11的发电机场电压Vf用于指定参数的情况进行说明。(第一实施例)图2是图示装备有第一实施例的AVR29的发电机励磁系统30的示意性电路图。在AVR29中，发电机电压检测比较器31(在下文中被简称为检测比较器31)通常监测发电系统10的发电机电枢27的输出电压(在下文中被称为发电机12的输出电压)。检测比较器31监测由发电机电压设定电路33设定的设定值与已经由变压器32调节成能够监测到的可监测值的发电机12的输出电压之间的幅度关系。由发电机电压设定电路33设定的设定值是例如发电机12的输出电压的额定输出值。注意，检测比较器31的监测目标可以是另一参数，例如，输入到AC励磁器场线圈18的电压值，而非发电机12的输出电压。当发电机12的输出电压小于由发电机电压设定电路33设定的设定值时，检测比较器31执行上述的积极强制操作。换言之，检测比较器31本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动电压调节器，包括：检测指示单元，其被配置为：监测发电机的输出电压，并且当所述发电机的所述输出电压偏离预定范围时输出指示信号，所述指示信号是指示对发电机励磁系统的发电机场电路中生成的指定参数的检测的信号；场参数检测单元，其被配置为在所述指示信号之后检测所述指定参数；以及比较计算器，其被配置为计算所述指定参数与构成所述发电机励磁系统的每个部件的预定可允许上限电压值之间的比较值。

【技术特征摘要】
2016.11.04 JP 2016-2166101.一种自动电压调节器，包括：检测指示单元，其被配置为：监测发电机的输出电压，并且当所述发电机的所述输出电压偏离预定范围时输出指示信号，所述指示信号是指示对发电机励磁系统的发电机场电路中生成的指定参数的检测的信号；场参数检测单元，其被配置为在所述指示信号之后检测所述指定参数；以及比较计算器，其被配置为计算所述指定参数与构成所述发电机励磁系统的每个部件的预定可允许上限电压值之间的比较值。2.根据权利要求1所述的自动电压调节器，还包括门脉冲调节单元，所述门脉冲调节单元被配置为以以下方式基于所述比较值调节要被输入到子励磁场线圈的门脉冲：所述方式为输出到所述发电机场电路的场电压不超过所述场电压的可允许值。3.根据权利要求1所述的自动电压调节器，还包括发电机电压检测比较单元，所述发电机电压检测比较单元被配置为：监测所述发电机的所述输出电压，并且当所述发电机的所述输出电压偏离所述预定范围时，向所述检测指示单元通知发生不合规范的状态，所述不合规范的状态指示所述发电机的所述输出电压已偏离所述预定范围。4.根据权利要求1所述的自动电压调节器，还包括：发电机场电路，其被配置为对发电机场线圈进行励磁；输出端子，其被配置为与所述发电机场电路相连接并输出所述指定参数；以及驱动器单元，其被配置为通过接收所述指示信号来进行操作并使得所述场参数检测单元的至少一对检测端子与所述输出端子相接触，其中，所述发电机励磁系统的励磁设备是无刷励磁设备。5.根据权利要求1所述的自动电压调节器，其中，所述发电机励磁系统的励磁设备是晶闸管励磁设备。6.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：向山信治，柴田雅彦，平松大典，上村洋市，野崎大，铃木一浩，岩下大辅，新井田国臣，十川和真，冲中阳，荒井祐太郎，佐藤仁飞，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP