用于装配电机的方法和设备技术

本发明专利技术提供了一种用于电机（１１８／５１８）的转子位置估计系统（３００／４００）。电机具有至少部分地围绕转子（１２２／５２２）而延伸的定子（１２０／５２０）。电机配置成可电联接在电力系统（２４２）上。该电力系统配置成可以至少部分的功率变换而将至少一相的电力传送至电机中以及从其中传出。这种转子位置估计系统包括至少一个利用定子通量矢量估计方案（７２６／１３０４）编制程序的处理器（２０２／５０２）。定子通量矢量估计方案经编程以产生至少一个定子反电磁力（ＢＥＭＦ）信号。定子通量矢量估计方案还利用至少一个定子ＢＥＭＦ信号经编程以产生至少一个定子通量矢量信号。至少一个定子通量矢量信号至少部分地代表估计的转子位置（６２０／１２６８）。这种转子位置估计方案还包括至少一个输出装置（２１０／５１０），其与所述至少一个处理器成数据通信耦合。用于装配电机的方法和设备。

【技术实现步骤摘要】
用于装配电才几的方法和i殳备
本专利技术大致涉及电机，更具体地说，涉及用于装配电机的方法和 设备。
技术介绍
通常，风力涡轮发电机包括涡轮，其具有转子，转子包括具有多 个叶片的可旋转的轮毂组件。叶片将风能转换成机械的旋转扭矩，其 通过转子而驱动一个或多个发电机。发电机通常通过齿轮箱，但不一 定旋转地联接在转子上。齿轮箱使固有较低的转子转速步进，使发电 机有效地将旋转的机械能转换成电能，其通过至少一个电连接而输送 到电网中。无齿轮的直接驱动式风力涡轮发电机也是存在的。转子、 发电机、齿轮箱和其它构件通常安装在外壳或吊舱中，其定位在底座 的顶面上，底座可以是桁架或管状塔。某些风力涡轮发电机配置包括成双馈感应发电机(DFIG)。这种配 置还可包括功率变换器，其用于将所产生的电力频率变换成与电网频 率基本相似的频率。此外，结合DFIG,这种变换器还在电网和发电 机之间传送电力，并将发电机励磁功率传送至绕组发电机转子上，从 其中一个连接传送至电网连接上。或者，某些风力涡轮发电机配置包 括，但不局限于交流型感应发电机、永磁(PM)同步发电机和电励磁同 步发电机和开关磁阻发电机。这些备选配置也可包括功率变换器，其 用于如上所述转换频率，并在电网和发电机之间传送电功率。这些风 力涡轮发电机配置依赖于精确的发电机转子位置/速度指示，以促进发 电机的控制。许多已知的风力涡轮发电初4吏用转子位置编码器和/或转换器，以测量转子位置/速度。然而，这种编码器和转换器配置包括额外的硬件，例如联轴器、接口电子装置和其之间的连接线缆。此外，这种配置还可包括机械安装的硬件，例如安装凸缘、适配板和紧固件。在某些风力涡轮发电机配置中，风力涡轮发电机控制系统的远程定位可利于线缆长度超过91米(m)(300英尺(ft))。某些风力涡轮发电机需要并行的备用系统，其增加了成本。此外，这种冗余性增加了运行与维护成本。此外，这种备用系统的排斥性使用降低了运行的可靠性。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了一种装配电机的方法。电机具有至少部分地围绕转子而延伸的定子。电机电联接在一种电力系统上。该电力系统至少在部分功率变换的条件下将至少一相的电力来回地传送至电机。该方法包括利用定子通量矢量(flux vector)估计方案(scheme)对至少一个处理器进行程序设计，以产生至少一个定子反电磁力(BEMF)信号，并利用所述至少一个定子BEMF信号而产生至少一个定子通量矢量信号。至少一个定子通量矢量信号至少部分地代表估计的转子位置。该方法还包括将至少一个输出装置与至少一个处理器联:接起来，以保持数据通信。另一方面，提供了一种用于电机的转子位置估计系统。电机具有至少部分地围绕转子而延伸的定子。电机配置成可电联接在一种电力系统上。该电力系统配置成可在至少部分功率变换的条件下将至少一相的电力来回地传送至电机。转子位置估计系统包括至少一个利用定子通量矢量估计方案进行编程的处理器。定子通量矢量估计方案经编程而产生至少一个定子反电》兹力(BMF)信号。定子通量矢量估计方案还经编程，以便利用至少一个定子BEMF信号而产生至少一个定子通量矢量信号。至少一个定子通量矢量信号至少部分地代表估计的转子位置。该系统还包括至少一个输出装置，其与至少一个处理器联接起来，以保持数据通信。在另一方面，提供了一种风力涡轮。风力涡轮包括至少一个发电机。发电机配置成可电联接在一种电力系统上。该电力系统配置成可将至少一相的电力来回地传送至所述至少一个发电机。至少一个发电机包括至少部分地围绕转子而延伸的定子。风力涡轮还包括转子位置估计系统。转子位置估计系统包括至少 一个利用定子通量矢量估计方案进行编程的处理器。定子通量矢量估计方案经编程而产生至少一个定子反电磁力(BEMF)信号。定子通量矢量估计方案还经编程，以便利用至少一个定子BEMF信号而产生至少一个定子通量矢量信号。至少一个定子通量矢量信号至少部分地代表估计的转子位置。该系统还包括至少一个输出装置，其与至少一个处理器联接起来，以保持数据通信。附图说明图1是一种典型的风力涡轮发电机的示意图；图2是一种可供图1中所示的风力涡轮发电机使用的典型的电气和控制系统的示意图； 图3是一种嵌入在图2中所示的典型的电气和控制系统中的典型的转子位置估计系统的示意图；图4是一种嵌入在可供图1中所示的风力涡轮发电机使用的备选电气和控制系统中的备选转子位置估计系统的示意图；图5是关于可供图1中所示的风力涡轮发电机使用的转子和定子相关联的电气参数的图示； 图6是可供图3中所示的转子位置估计系统使用的，用以确定转子位置的典型逻辑的示意图； 图7是可供图3中所示的转子位置估计系统使用的，用以确定转子位置的备选逻辑的示意图； 图8是可供图3中所示的转子位置估计系统使用的典型的定子磁通估计模块的示意图； 图9是可供图3中所示的转子位置估计系统使用的备选定子磁通估计模块的示意图； 图IO是可供图3中所示的转子位置估计系统使用的电压和电流偏差校正方案的示意图； 图11是可供图3中所示的转子位置估计系统使用的另一备选定子磁通估计模块的示意图；图12是关于可供图1中所示的风力涡轮发电机使用的转子和、定子相关联的备选电气参数的图示； 图13是用于图4中所示的备选转子位置估计系统的，用以确定转子位置的备选逻辑的示意图； 图14是用于图4中所示的备选转子位置估计系统的，用以确定转子位置的另 一备选逻辑的示意图； 图15是可供图13和图14中所示的备选逻辑使用的定子磁通估计模块的示意图； 图16是可供图13和图14中的备选逻辑使用的另一定子l兹通估计模块的示意图； 图17是可供图4中所示的转子位置估计系统4吏用的电压和电流偏差4交正方案的示意图； 图18是可供图4中所示的转子位置估计系统使用的另一备选定子磁通估计模块的示意图； 图19是图3中所示的嵌入在备选电气和控制系统中的典型的转子位置监测系统的示意图；和 图20是图4中所示的嵌入在备选电气和控制系统中的备选转子位置监测系统的示意图。具体实施例方式图1是一种典型的风力涡轮发电机100的示意图；风力涡轮100包括吊舱102,其包含发电机(未在图1中示出)。吊舱102安装在塔104上(图1中显示了塔104的一部分)。塔104可为任意高度，其如此处所述利于风力涡轮100的运转。风力涡轮100还包括转子106，其包括三个连接在旋转的轮毂110上的转子叶片108。或者，风力涡轮IOO可包括许多叶片108,其如此处所述利于风力涡轮100的运转。在示例性实施例中，风力涡轮100包括齿轮箱(图1中未显示)，其旋转地联接在转子106和发电机(图1中未显示)上。图2是一种可供风力涡轮发电机100使用的典型的电气和控制系统的示意图。转子106包括多个联接在旋转的轮毂UO上的转子叶片108。转子106还包括可旋转地联接在轮毂liO上的低速轴112。低速轴联接在步进齿轮箱114上。齿轮箱U4配置成可升高低速轴112的万走转速度，并将该速度传递给高速轴116。在示例性实施例中，齿轮箱114具有大约70:1的步进比(step-up ratio)。例如，以大约20 rpm(20)旋转的低速轴112联接在大约70:1步进比的齿轮箱U4上，其将使高速轴116产生大约14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电机（１１８／５１８）的转子位置估计系统（３００／４００），所述电机具有至少部分地围绕转子（１２２／５２２）而延伸的定子（１２０／５２０），其中所述电机配置成可电联接在电力系统（２４２）上，而所述电力系统配置成可以至少部分的功率变换而将至少一相的电力传送至所述电机以及从其中传出，所述转子位置估计系统包括：　至少一个利用定子通量矢量估计方案（７２６／１３０４）编制程序的处理器（２０２／５０２），其中所述定子通量矢量估计方案经编程以产生至少一个定子反电磁力（ＢＥＭＦ ）信号（９１８／９２０／１００４／１００６／１２１０／１２１４／１４４８／１４７４／１５２０／１５２４／１７１０／１７１４），其中所述定子通量矢量估计方案还利用至少一个定子反电磁力信号经编程以产生至少一个定子通量矢量信号（７３４／７３６／１３１４／１３１６），其中所述至少一个定子通量矢量信号至少部分地代表所估计的转子位置（６２０／１２６８）；和　至少一个输出装置（２１０／５１０），其与所述至少一个处理器成数据通信耦合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨文强，Z卢，AM克洛多夫斯基，R泰希曼，王长永，H翁，X袁，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]