用于调节器的动态频率-电压比制造技术

用于具有动态电压

【技术实现步骤摘要】
用于调节器的动态频率
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电压比
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年6月15日提交的美国临时专利申请No.63/210,840以及于2022年5月20日提交的美国国家专利申请No.17/749,817的优先权权益，这些申请的全部内容由此通过参引并入本文。


[0003]本公开总体上涉及包括电动机和发电机的电机领域，并且特别地涉及电机中的电压的控制。

技术介绍

[0004]电机可以是包括转子和定子的电磁旋转机。转子和定子位于气隙的相对侧，通过该气隙存在磁场，并且磁通量在转子与定子之间流动。磁场可以由永磁体产生。虽然其他示例是可能的，但是电机可以是电动机或发电机。发电机——其可以被称为发动机
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发电机组或者发电机组——可以包括动力源(例如，发动机)和交流发电机或者另一用于从机械能产生电能或功率的装置。另一方面，电动机接收电能并通过产生负载转矩将电能转换为机械能。
附图说明
[0005]在此参照以下附图对示例性实施方式进行描述。
[0006]图1示出了示例转子组件。
[0007]图2示出了示例定子组件。
[0008]图3示出了用于具有动态频率
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电压比的发电机的示例电压调节器。
[0009]图4示出了动态频率
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电压比的示例。
[0010]图5示出了用于电压调节器的示例控制器。
[0011]图6示出了图5的控制器的示例流程图。
具体实施方式
[0012]诸如发电机的电机可以包括用于主发电机和/或励磁器的场的永磁体。永磁体可以包括在转子或定子中。例如，电机可以包括具有绕线场的主发电机和具有永磁场的励磁器。电机的其他实施方式包括永磁刷型DC电机、永磁无刷DC电机、串联或通用电机、感应AC电机、同步AC电机、同步磁阻电机、开关磁阻电机等。任何机器可以选择性地在电动机与发电机之间用作电动机，或者完全用作发电机。
[0013]电压调节器可以通过反馈控制来对发电机输出进行控制。例如，电压调节器可以接收电参数(例如，电压、电流、功率)的传感器数据。可以基于发电机的目标输出将传感器数据与参考值进行比较。目标输出可以是设定值或者是由电压调节器确定的可变值。基于该比较，电压调节器可以确定用于控制(增大或减小)另一参数(例如，场电流、旋转速率、气
隙、场与电枢对准等)的差(例如，误差信号)。在一个示例中，通过增加或减少流向励磁器定子的电流来调节场电流，从而导致主发电机定子中的电枢处的更低或更高的电压。
[0014]图1示出了用于电机的示例转子组件600。转子组件600可以包括励磁器电枢601、主场线圈组件602、冷却风扇603、驱动盘604、联接器605、转子控制器606、传感器607、转子通信装置608和转子轴承609。可以包括附加的、不同的或更少的部件。
[0015]联接器605和/或驱动盘604将转子组件600联接至诸如发动机的原动机。联接器605可以是转子组件600与发动机之间经由驱动盘604的固定连接件。将转子组件600连接至发动机的替代装置包括花键轴、顺应性构件，或者可以在适当条件下使用完全约束连接件。
[0016]应当指出的是，虽然发动机用作描述原动机的术语，其将燃料转换成施加至发电机的转速和转矩，但是能够提供机械转矩和旋转或者需要机械转矩和旋转的任何设备可以联接至电机，该电机操作为电动机或发电机。电机还可以提供转矩而不引起旋转，比如保持抵抗负载的位置。因此，不需要旋转来将装置限定为电机。
[0017]通常，发电机或发电机组可以从机械能产生电能或功率。另一方面，电动机接收电能并且通过产生负载转矩将电能转换成机械能。动力源或原动机产生驱动转矩。该转矩将与负载转矩相反，并且导致电机的转子以一定速率旋转。原动机可以是内燃发动机。
[0018]内燃发动机可以具有其中可用转矩可以随旋转速率而变化的性能特性。因此，发动机可能无法在较低速率下提供足够的转矩。如果发动机的负载转矩大于可用转矩，则速度降低。
[0019]电机可以联接至作为原动机的内燃发动机，其以某个标称速率操作。电机可以具有作为电能的电负载。该负载将转换成机械能作为转矩。当施加更大的负载时，可以产生更大的转矩。随着更大的负载转矩被施加至发动机，速率或速度可能降低。如果转矩没有减小，则发动机速度可以继续减小。将负载减小至其中发动机可以克服该转矩并使速度回到标称值的水平可能是有利的。
[0020]此外，发动机可以配置成用于恒定速度或基于负载而变化的可变速度。同样，交流发电机可以包括在变速发电机中。
[0021]在这些示例中的任一示例中，电压调节器可以提供反馈控制以维持电机的期望输出目标电压。另外，负载的电阻影响输出控制的响应。以下实施方式提供了用于在随时间变化的负载电阻下维持电机中的期望速度的系统和技术。
[0022]电负载可以具有实分量和无功分量。电负载包括以电瓦特测量的实分量，该实分量与所得到的负载转矩直接相关。实分量或瓦特可以被计算为负载电流的实分量与所施加的电压的乘积。负载电流的实分量取决于负载的电阻分量或电阻和所施加的电压，其中，电流等于电压除以电阻(欧姆定律)。
[0023]电负载具有数学关系，其中，瓦特等于所施加电压的平方值除以负载的电阻(焦耳定律)。此外，可以看出功率与电压平方成比例，并且与电阻成反比。
[0024]施加至电机的电负载可以具有电阻分量，从而导致施加至原动机的负载转矩。所施加的转矩将取决于负载的电阻和所施加的电压。然后可以通过改变所施加的电压或者负载的电阻来修改所施加的转矩。例如，为了减小负载转矩，可以减小所施加的电压。
[0025]如果电负载施加至电机，则将存在施加至原动机的所得负载转矩。如果所施加的转矩(预定的或凭经验确定的)引起速度下降，则可以推断所施加的转矩大于原动机在操作
速度/速率下可以提供的转矩。如果施加的电压充分降低，则转矩可能下降到其中原动机可以维持期望速度的水平。因此，负载的电阻的变化影响原动机上的隐含转矩，并且电压调节器的操作被调节以维持电机的期望速度和目标电压。
[0026]对于图1所示的电机的转子组件600，发动机使转子组件600转动，从而使励磁器电枢601与场线圈组件602一起旋转。发动机还可以使冷却风扇603转动。冷却风扇603可以迫使空气横过场线圈组件602、转子控制器606和/或励磁器电枢601，其中的任一者可以在电流流动通过绕组或其他电气部件时排出热量。
[0027]一些电机比如密封电机、液冷电机和高效电机可能不需要冷却风扇来将内部部件保持在稳定的温度。另外，一些电机比如感应电机、无刷DC电机和开关磁阻电机可以在转子组件中包含较少的旋转元件。此外，一些电机比如大型同步电机和刷式DC电机可以在转子组件中包含更多或不同的旋转元件。
[0028]图2示出了用于电机的示例转子定子组件610。定子组件610包括定子底盘611本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于操作发电机的电压调节器的方法，所述方法包括：接收用于所述发电机的输出的电阻数据；接收用于所述发电机的所述输出的电压数据；基于所述电阻数据选择电压
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频率比；以及响应于所选择的电压
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频率比和所述电压数据来计算用于所述发电机的输出调节。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电压
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频率比是根据与所述发电机的所述输出相关联的频率从电压
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频率曲线中选择的。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电压
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频率曲线包括从第一频率值延伸至第二频率水平的斜率。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电压
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频率曲线选自多个电压
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频率曲线。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个电压
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频率曲线中的第一曲线的斜率不同于所述多个电压
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频率曲线中的第二曲线的斜率。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所选择的电压
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频率曲线是根据所述电阻数据来选择的。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电压
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频率比是根据联接至所述发电机的发动机的速度从电压
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频率曲线中选择的。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：接收用于所述发电机的速度数据，其中，所述输出调节是基于所述速度数据和所述所选择的电压
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频率比来计算的。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于电压数据识别所述发电机的目标输出；以及将所述目标输出与所述输出调节求和。10.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于所述电阻数据修改电压
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频率曲线，其中，所述电压
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频率曲线提供所述电压
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频率比。11.一种用于具有动态电压
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频率(V/F)比的发电机的电压调节器，所述电压调节器包括：存储器，所述存储器配置成存储用于所述发电机的多个电压
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频率曲线；电压计算器，所述电压计算器配置成接收指示所述发电机的输出的数据，并且配置成根据所述发电机的所述输出确定电阻值以及根据所述发电机的所述输出确定电压值；以及选择模块，所述选择模块配置成响应于所述电阻值从所述多个电压
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频率曲线中选择电压
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频率曲线，并且配...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：科勒公司，
类型：发明
国别省市：