发电机及操作该发电机的方法技术

提供了一种发电机和用于操作该发电机的方法。相应地，该发电机包括支撑场绕组组件的不可旋转部件和定向成相对于不可旋转部件旋转的可旋转部件。该发电机还包括电枢绕组组件，该电枢绕组组件固定地联接到可旋转部件，以便在发电机的操作期间与该可旋转部件一起旋转。该发电机还包括电阻组件，该电阻组件固定地联接到可旋转部件，以便在发电机的操作期间与该可旋转部件一起旋转。电阻组件电联接电枢绕组组件的至少两个单独的相绕组。电阻组件还配置成响应于电气故障而将电阻引入电枢绕组组件。组组件。组组件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发电机及操作该发电机的方法


[0001]本公开大体上涉及发电机，并且更特别地涉及配置成响应于电气故障引入电阻的电阻组件。
[0002]关于联邦资助研发的声明本专利技术在政府的支持下根据由美国能源部(DOE)授予的第DE
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EE0008787号合同完成。政府在本专利技术中拥有某些权利。

技术介绍

[0003]风力涡轮作为一种环境安全且相对廉价的替代能量源而受到越来越多的关注。随着这种增长的兴趣，已经做出相当大的努力来开发可靠和高效的风力涡轮。
[0004]大体上，风力涡轮包括经由转子毂联接到涡轮的主轴的多个叶片。转子毂定位在管状塔架或基座的顶部上。公用级风力涡轮(即，设计用于为公用电网提供电功率的风力涡轮)可具有大转子(例如，直径上为100米或更多米)。转子叶片将风能转换成旋转扭矩或力，该旋转扭矩或力驱动旋转地联接到转子的发电机。
[0005]低电抗机器(例如，超导发电机)正在被探索用于在风力涡轮装置中(特别是在海上装置中)使用。这些机器使用超导场绕组以及电枢线圈、冷却系统和设置在电枢中的线圈之间的非磁性齿的组件。在特定设计中，超导发电机包括电枢组件，与常规机器(例如，常规的非超导发电机)配置不同，该电枢组件在超导场组件内旋转，超导场组件包括低温恒温器，在低温恒温器内部具有超导场线圈。
[0006]在某些配置中，在常规或低电抗机器的绕组端子处的短路可导致机器的电流和扭矩上的增加。例如，低电抗机器典型地不在电枢中采用磁性齿，如在常规机器中可预期的那样。磁性齿的不存在可降低机器的电抗。照此，在故障的情况下，绕组阻抗可决定由机器经历的电流和扭矩。低电抗机器中的这种故障扭矩可显著超过(例如，10倍)机器的额定扭矩。加强机器的结构元件以承受这种显著增加的扭矩可增加机器的重量和成本，超出可接受的范围和/或可能不是可行的。
[0007]鉴于上述情况，本领域正在不断寻求新的和改进的发电机以及响应于电气故障而操作该发电机的方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本专利技术的实践获知。
[0009]在一个方面，本公开涉及一种发电机。发电机可包括支撑场绕组组件的不可旋转部件和定向成在发电机的操作期间相对于不可旋转部件旋转的可旋转部件。发电机还可包括电枢绕组组件，该电枢绕组组件固定地联接到可旋转部件，以便在发电机的操作期间与可旋转部件一起旋转。电枢绕组组件可包括至少两个单独的相绕组。相绕组中的每一个可具有联接到对应的绕组端子的第一端部和第二端部。另外，发电机可包括电阻组件，该电阻
组件固定地联接到可旋转部件，以便在发电机的操作期间与可旋转部件一起旋转。电阻组件可将相绕组的第二端部中的每一个电联接在一起。电阻组件可配置成响应于电气故障将电阻引入电枢绕组组件中。
[0010]在实施例中，电阻组件可包括相绕组接触器。相绕组接触器可设置在相绕组的第二端部中的每一个之间，使得当相绕组接触器在不存在电气故障指示的情况下定向在闭合位置中时，第二端部中的每一个由相绕组接触器电联接。另外，当相绕组接触器处于断开位置中时，相绕组接触器在故障指示存在的情况下将电枢绕组组件的相绕组中的每一个电气地脱离联接。
[0011]在附加实施例中，电阻组件还可包括电联接到电枢绕组组件的相绕组中的每一个的第二端部的至少一个电阻元件。当处于断开位置中时，相绕组接触器可有利于从相绕组中的每一个进入(多个)对应的电阻元件的电流流动。
[0012]在另外的实施例中，电阻组件还可包括设置在所述至少一个电阻元件之间的至少一个故障接触器，所述至少一个故障接触器联接到所述至少两个单独的相绕组中的每一个，当定向在闭合位置中时，所述至少一个故障接触器在所述至少两个单独的相绕组中的每一个之间形成故障状态电联接，该故障状态电联接有利于电流流过所述至少两个单独的相绕组和联接到所述至少两个单独的相绕组的对应的至少一个电阻元件。
[0013]在又另一个实施例中，电枢绕组组件可为具有三个单独的相绕组的三相电枢绕组组件。
[0014]在实施例中，三相电枢绕组组件可为第一三相电枢绕组组件，并且电阻组件可为第一电阻组件。在这样的实施例中，发电机还可包括第二三相电枢绕组组件，该第二三相电枢绕组组件固定地联接到可旋转部件，以便在发电机的操作期间与可旋转部件一起旋转。第二三相电枢绕组组件可不存在与第一三相电枢绕组组件的电联接。第二三相电枢绕组组件可包括三个单独的相绕组。每个相绕组可具有联接到对应绕组端子的第一端部和第二端部。发电机还可包括第二电阻组件，该第二电阻组件固定地联接到可旋转部件，以便在发电机的操作期间与可旋转部件一起旋转。第二电阻组件可将第二端部中的每一个电联接在一起。第二电阻组件可配置成响应于第二三相电枢绕组组件的电气故障而将电阻引入第二三相电枢绕组组件。
[0015]在附加实施例中，场绕组组件和/或电枢绕组组件可为具有超导线圈的超导绕组组件。
[0016]在另外的实施例中，场绕组组件可为超导场绕组组件，并且电枢绕组组件可为非超导电枢绕组组件。
[0017]在又一个实施例中，发电机可包括传感器系统，该传感器系统可操作地联接到电枢绕组组件并配置成监测针对电枢绕组组件的每个相绕组的电流幅值。
[0018]在另一个方面，本公开涉及一种用于控制发电机的方法。发电机可具有支撑场绕组组件的不可旋转部件和定向成相对于不可旋转部件旋转的可旋转部件。因此，该方法可包括经由联接到控制器的传感器检测与影响三相电枢绕组组件的相绕组的电气故障相对应的电气故障指示。三相电枢绕组组件可固定地联接到可旋转部件，以便与可旋转部件一起旋转。另外，响应于电气故障，该方法可包括经由电阻组件将电阻引入三相电枢绕组组件。电阻组件可固定地联接到可旋转部件，并与可旋转部件一起旋转。
[0019]在实施例中，三相电枢绕组组件可包括三个单独的相绕组。每个相绕组可具有联接到对应绕组端子的第一端部和第二端部。电阻组件可包括设置在第二端部中的每一个之间的相绕组接触器。另外，根据该方法将电阻引入三相电枢可包括将每个相绕组接触器转变到断开位置，以便在电气故障指示的存在下将三相电枢绕组组件的每个相绕组电气地脱离联接。
[0020]在附加实施例中，电阻组件可包括至少一个电阻元件，所述至少一个电阻元件电联接到三相电枢绕组组件的每个相绕组的第二端部。照此，将电阻引入三相电枢绕组组件可包括响应于相绕组接触器的断开位置而有利于从相绕组中的每一个进入(多个)对应的电阻元件的电流流动。
[0021]在另外的实施例中，电阻组件还可包括设置在所述至少一个电阻元件之间的至少一个故障接触器，所述至少一个故障接触器联接到所述至少两个单独的相绕组中的每一个，当定向在闭合位置中时，所述至少一个故障接触器在所述至少两个单独的相绕组中的每一个之间形成故障状态电联接。
[0022]在又一个实施例中，三相电枢绕组组件可为第一三相电枢绕组组件，并且电阻组件可为第一电阻组件。发电机还可包括固定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发电机，包括：不可旋转部件，其支撑场绕组组件；可旋转部件，其定向成在所述发电机的操作期间相对于所述不可旋转部件旋转；电枢绕组组件，其固定地联接到所述可旋转部件，以便在所述发电机的操作期间与所述可旋转部件一起旋转，所述电枢绕组组件包括至少两个单独的相绕组，其中，所述至少两个单独的相绕组中的每一个具有联接到对应的绕组端子的第一端部和第二端部；和电阻组件，其固定地联接到所述可旋转部件，以便在所述发电机的操作期间与所述可旋转部件一起旋转，所述电阻组件将所述至少两个单独的相绕组的所述第二端部中的每一个电联接在一起，所述电阻组件配置成响应于电气故障而将电阻引入所述电枢绕组组件。2.根据权利要求1所述的发电机，其中，所述电阻组件还包括：相绕组接触器，其设置在所述至少两个单独的相绕组的所述第二端部中的每一个之间，其中，当所述相绕组接触器在不存在电气故障指示的情况下定向在闭合位置中时，所述第二端部中的每一个由所述相绕组接触器电联接，从而形成标称状态电联接，并且其中，在断开位置中，所述相绕组接触器在存在所述故障指示的情况下将所述电枢绕组组件的所述至少两个单独的相绕组中的每一个电气地脱离联接，从而切断所述标称状态电联接。3.根据权利要求2所述的发电机，其中，所述电阻组件还包括：至少一个电阻元件，其电联接到所述电枢绕组组件的所述至少两个单独的相绕组中的每一个的所述第二端部，其中，在断开位置中，所述相绕组接触器有利于从所述至少两个单独的相绕组中的每一个进入对应的所述至少一个电阻元件的电流流动。4.根据权利要求3所述的发电机，其中，所述电阻组件还包括：至少一个故障接触器，其设置在联接到所述至少两个单独的相绕组中的每一个的所述至少一个电阻元件之间，当定向在闭合位置中时，所述至少一个故障接触器在所述至少两个单独的相绕组中的每一个之间形成故障状态电联接，所述故障状态电联接有利于电流流过所述至少两个单独的相绕组和联接到所述至少两个单独的相绕组的对应的所述至少一个电阻元件。5.根据权利要求4所述的发电机，其中，所述电枢绕组组件是具有三个单独的相绕组的三相电枢绕组组件。6. 根据权利要求5所述的发电机，其中，所述三相电枢绕组组件是第一三相电枢绕组组件，并且所述电阻组件是第一电阻组件，所述发电机还包括：至少第二三相电枢绕组组件，其固定地联接到所述可旋转部件，以便在所述发电机的操作期间与所述可旋转部件一起旋转，其中，所述第二三相电枢绕组组件不存在与所述第一三相电枢绕组组件的电联接，其中，所述第二三相电枢绕组组件包括三个单独的相绕组，并且其中，每个相绕组具有联接到对应的绕组端子的第一端部和第二端部；和至少第二电阻组件，其固定地联接到所述可旋转部件，以便在所述发电机的操作期间与所述可旋转部件一起旋转，所述第二电阻组件将所述第二端部中的每一个电联接在一起，所述第二电阻组件配置成响应于所述第二三相电枢绕组组件的电气故障而将电阻引入所述第二三相电枢绕组组件。7.根据权利要求1所述的发电机，其中，所述场绕组组件和所述电枢绕组组件中的至少一个是具有超导线圈的超导绕组组件。
8.根据权利要求7所述的发电机，其中，所述场绕组组件是超导场绕组组件，并且所述电枢绕组组件是非超导电枢绕组组件。9.根据权利要求1所述的发电机，还包括：传感器系统，其可操作地联接到所述电枢绕组组件并配置成监测针对所述电枢绕组组件的每个相绕组的电流幅值。10. 一种用于控制发电机的方法，所述发电机具有支撑场绕组组件的不可旋转部件和定向成相对于所述不可旋转部件旋转的可旋转部件，所述方法包括：经由联接到控制器的传感器系统检测与影响三相电枢绕组组件的相绕组的电气故障相对应的电气故障指示，所述三相电枢绕组组件固定地联接到所述可旋转部件以便与所述可旋转部件一起旋转；和响应于所述电气故障，经由电阻组件将电阻引入所述三相电枢绕组组件，所述电阻组件固定地联接到所述可旋转部件，以便与所述可旋转部件一起旋转。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述三相电枢绕组组件还包括三个单独的相绕组，其中，每个相绕组具有联接到对应的绕组端子的第一端部和第二端部，其中，所述电阻组件包括设置在所述第二端部中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：