在扩展速度范围内操作变频独立速度电机的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了在扩展速度范围内操作变频独立速度电机的方法和系统，该系统可包括变频独立速度(VFIS)电机

【技术实现步骤摘要】
在扩展速度范围内操作变频独立速度电机的方法和系统


[0001]本公开总体上涉及操作变频独立速度(VFIS)电机
‑
发电机的领域，并且具体涉及在驱动模式和再生模式两者的扩展速度范围内操作VFIS电机
‑
发电机。

技术介绍

[0002]电力调节器可与同步和异步电机
‑
发电机耦接以执行当处于驱动模式时用交流(AC)电力信号驱动电机
‑
发电机以及当处于再生模式时将再生AC电力转换为直流(DC)电力信号的功能。
[0003]在以驱动模式操作时，电力调节器可被限制在有限的工作频率范围。当以典型的同步或异步电机实现时，电机轴的旋转也会被限制在电力调节器的工作频率范围。受限的频率范围可能是不期望的，特别是在可能的临时的高转数/每分钟(RPM)的应用中，诸如飞机起飞、赛车疾跑、或者船舶改变方向。
[0004]电力调节器还可能受限于当处于再生模式时可以获得再生电力的频率。例如，当RPM下降到低于最小再生频率时，再生电力信号的频率可能过低而不能执行有效电力转换。可以使用液压制动来代替再生，其可以使得由反向驱动负载生成的能量作为热量消散而不是以可用形式存储能量。可能存在其他缺点。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了可克服通常电力调节器装置的至少一个缺点的系统和方法。在示例中，系统包括VFIS电机
‑
发电机，VFIS电机
‑
发电机包括具有一组定子绕组的定子、具有一组转子绕组的转子和高频变压器，高频变压器具有位于定子上的一组初级绕组和位于转子上的一组次级绕组，其中，一组次级绕组耦接到一组转子绕组。系统还包括耦接到一组定子绕组的第一电力调节器。系统还包括与第一电力调节器不同的第二电力调节器，第二电力调节器耦接到初级绕组。
[0006]在一些示例中，由第一电力调节器生成的第一电力信号在一组定子绕组处感应第一旋转磁场，由第二电力调节器生成的第二电力信号在一组转子绕组处感应第二旋转磁场，并且轴速度是基于第一电力信号的第一频率与第二电力信号的第二频率之间的差值。在一些示例中，轴速度是第一频率和第二频率之间的差值除以极对的数量。
[0007]在一些示例中，第一电力调节器被配置为在轴频率小于最小再生频率时，生成恒定频率AC电力信号，第二电力调节器被配置为在轴频率小于最小再生阈值频率时，生成具有正三相序列的变频AC电力信号。在一些示例中，第一电力调节器被配置为在轴频率大于第一电力调节器的最小再生频率且小于最大操作频率时，生成变频AC电力信号，并且第二电力调节器被配置为在轴频率大于最小再生频率且小于最大操作频率时，生成DC电力信号。在一些示例中，第一电力调节器被配置为在轴频率大于最大操作频率时，生成介于第一电力调节器的最小再生频率与最大操作频率之间的恒定频率AC电力信号，并且第二电力调节器被配置为在轴频率大于最大操作频率时，生成具有负三相序列的变频AC电力信号。
[0008]在一些示例中，第一电力调节器被配置为在轴频率大于最小再生频率时，生成介于第一电力调节器的最小再生频率与最大操作频率之间的恒定频率AC电力信号，并且第二电力调节器被配置为在轴频率大于最小再生频率时，生成具有负三相序列的变频AC电力信号。
[0009]在一些示例中，第一电力调节器被配置为在轴频率小于第一电力调节器的最大操作频率时，生成介于第一电力调节器的最小再生频率与最大操作频率之间的恒定频率AC电力信号，并且第二电力调节器被配置为在轴频率小于最大操作频率时，生成DC电力信号。
[0010]在一些示例中，第一电力调节器配置为在再生模式下操作，第二电力调节器配置为在轴频率小于最小再生阈值频率并且变频AC电力信号和轴频率的组合大于或等于最小再生阈值频率时，生成具有正三相序列的变频AC电力信号。在一些示例中，第一电力调节器被配置为在再生模式下操作，且系统还包括电池，其中第一电力调节器被配置为在再生模式时，生成DC电力信号以对电池充电。
[0011]在一些示例中，系统包括耦接到第一电力调节器和第二电力调节器的电池以及耦接到电池的充电器，其中充电器被配置为使用电源对电池充电。在一些示例中，系统包括编码器，编码器被配置为用于测量轴相位和轴频率并且将轴相位和轴频率传送至第一电力调节器和第二电力调节器。在一些示例中，第一电力调节器和第二电力调节器各自包括一个或多个逆变器、一个或多个整流器或其组合。在一些示例中，VFIS电机
‑
发电机结合于具有再生电力收集能力的交通工具中。
[0012]在示例中，一种系统包括VFIS电机
‑
发电机，VFIS电机
‑
发电机包括具有一组定子绕组的定子和具有一组转子绕组的转子。系统进一步包括第一电力调节器，第一电力调节器被配置为当在驱动模式下操作时生成用于驱动一组定子绕组的第一电力信号，并且被配置为当在再生模式下操作时生成用于对电池充电的DC电力信号。系统还包括第二电力调节器，第二电力调节器被配置为生成用于驱动一组转子绕组的第二电力信号。
[0013]在一些示例中，系统包括耦接到第一电力调节器和第二电力调节器的电池以及被配置为连接到电源并使用电源对电池充电的充电器。在一些示例中，系统包括高频变压器，高频变压器包括位于定子上的初级绕组和位于转子上的次级绕组，其中第二电力信号经由高频变压器传送至一组转子绕组。
[0014]在示例中，一种方法包括在VFIS电机
‑
发电机的一组定子绕组处提供第一电力信号，其中一组定子绕组耦接到第一电力调节器。方法进一步包括在第二电力调节器处生成第二电力信号以用于驱动该VFIS电机
‑
发电机的一组转子绕组，其中，VFIS电机
‑
发电机的轴速度是第一电力信号的第一频率与第二电力信号的第二频率之间的差值除以该VFIS电机
‑
发电机的极对的数量。
[0015]在一些示例中，该第一电力信号是驱动AC电力信号，其中轴频率大于第一电力调节器的最大操作频率，并且其中第二电力信号是具有负三相序列的AC电力信号。在一些示例中，第一电力信号是再生AC电力信号，其中，轴频率小于最小再生频率，并且其中，第二电力信号是具有正三相序列的AC电力信号。
附图说明
[0016]图1是描绘了用于在扩展速度范围内操作VFIS电机
‑
发电机的系统的示例的示意
图。
[0017]图2是描绘用于在扩展速度范围内操作VFIS电机
‑
发电机的系统的示例的示意图。
[0018]图3是描绘电力信号与轴速度之间的关系的示例的函数图。
[0019]图4是描绘电力信号与轴速度之间的关系的示例的曲线图。
[0020]图5是描绘电力信号与轴速度之间的关系的示例的曲线图。
[0021]图6是描绘电力信号与轴速度之间的关系的示例的曲线图。
[0022]图7是描绘电力调节器的示例的示意图。
[0023本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种操作变频独立速度VFIS电机
‑
发电机的系统(100)，包括：变频独立速度VFIS电机
‑
发电机(102)，包含：具有一组定子绕组(218)的定子(216)；具有一组转子绕组(222)的转子(220)；以及高频变压器(224)，具有在所述定子(216)上的一组初级绕组(226)和在所述转子(220)上的一组次级绕组(228)，其中，所述一组次级绕组(228)耦接到所述一组转子绕组(222)；第一电力调节器(104)，耦接至所述一组定子绕组(218)；以及第二电力调节器(106)，不同于所述第一电力调节器(104)并耦接到所述一组初级绕组(226)。2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，在所述第一电力调节器(104)处于驱动模式(702)时，由所述第一电力调节器(104)生成的第一电力信号(302)在所述一组定子绕组(218)处感应第一旋转磁场(230)，由所述第二电力调节器(104)生成的第二电力信号(306)在所述一组转子绕组(222)处感应第二旋转磁场(232)，并且其中，轴速度(312)基于所述第一电力信号(302)的第一频率(304)与所述第二电力信号(306)的第二频率(308)之间的差值(314)。3.根据权利要求2所述的系统(100)，其中，所述轴速度(312)是所述第一频率(304)与所述第二频率(308)之间的所述差值(314)除以极对数量(310)。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一电力调节器(104)被配置为随时间增加所述轴速度(312)，或者其中所述第一电力调节器(104)被配置为使所述轴速度(312)随时间保持恒定。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统(100)，其中，所述第一电力调节器(104)被配置为在处于驱动模式(702)时，当轴频率(402)在小于最小再生频率(404)的第一区域(452)中时，生成恒定频率交流AC电力信号(412)，并且其中，所述第二电力调节器(106)被配置为当所述轴频率(402)在小于所述最小再生频率(404)的所述第一区域(454)中时，生成具有正三相序列的变频AC电力信号(418)。6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统(100)，其中，所述第一电力调节器(104)被配置为在处于再生模式(704)时，生成DC电力信号(708)，其中所述第二电力调节器(106)被配置为当轴频率(402)在小于最小再生频率(404)的第一区域(452)中时，生成具有正三相序列的变频AC电力信号(418)，并且其中，所述变频AC电力信号(418)与所述轴频率(402)相加大于或等于所述最小再生频率(404)。7.根据权利要求1至4中任一项所述的系统(100)，其中，所述第一电力调节器(104)被配置为在处于驱动模式(702)时，当轴频率(402)在大于最小再生频率(404)且小于所述第一电力调节器(104)的最大操作频率(406)的第二区域(454)中时，生成变频AC电力信号(414)，并且其中所述第二电力调节器(106)被配置为在所述轴频率(402)处于大于所述最小再生频率(404)并且小于所述最大操作频率(406)的所述第二区域(454)中时，生成直流DC电力信号(420)。8.根据权利要求1至4中任一项所述的系统(100)，其中，所述第一电力调节器(104)被配置为在处于再生模式(704)时，生成DC电力信号(708...

【专利技术属性】
技术研发人员：高立军，刘生义，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：