[發明專利]具有永磁體發電機保護的高壓直流發電系統

無效

• 申請號: 201110462347.4
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN103187892A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: G·I·羅斯曼;S·J·莫斯
• 申請（專利權）人: 哈米爾頓森德斯特蘭德公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 高為;王忠忠

技術領域

本發明涉及永磁體發電機，具體涉及提供避免短路情況的保護的永磁體發電機。

永磁體發電機(PMGs)是依靠永磁體產生運行發電機所必須的磁場的特殊類型的發電機。這與其它類型發電機相反，其通常利用激勵電流產生所需磁場。雖然在很多應用中永磁體發電機優于更傳統的電機和發電機，但是更傳統的系統的一個好處在于在出現故障情況時快速消除激勵以及由此磁場的存在的能力。由于在永磁體發電機中的磁場由永磁體產生，所以沒有在出現故障時快速關閉機器的機制。例如，響應于永磁體發電機(PMG)中的短路情況，發電機將繼續提供電壓直到發電機的旋轉部分靜止下來。在此期間，短路故障可能會對永磁體發電機引起重大損害。

發明內容

一種發電系統，包括具有至少一個永磁體以及用于響應于由所述至少一個永磁體提供的磁場產生和交變電流(AC)電壓的第一線圈、第二線圈和第三線圈的永磁體發電機(PMG)。所述第一線圈、第二線圈和第三線圈每個具有第一端和第二端。初級輸出連接到所述第一、第二和第三線圈的所述第二端以接收在正常運行模式期間在那些線圈中產生的交流電壓。次級輸出連接到所述第一、第二和第三線圈的所述第一端以接收在備用運行模式期間在那些線圈中產生的交流電壓。所述系統還包括第一對接觸器和第二對接觸器。所述第一對接觸器包括連接在所述第一線圈的所述第一端和所述第二線圈的所述第一端之間的第一接觸器以及連接在所述第二線圈的所述第一端和所述第三線圈的所述第一端之間的第二接觸器。所述第二對接觸器包括連接在所述第一線圈的所述第二端和所述第二線圈的所述第二端之間的第三接觸器以及連接在所述第二線圈的所述第二端和所述第三線圈的所述第二端之間的第四接觸器。在正常運行模式期間，所述第一對接觸器閉合以連接所述第一、第二和第三線圈的所述第一端到第一中性點，而第二對接觸器打開以將所述第一、第二和第三線圈中產生的所述交流電壓提供至所述初級輸出。在備用運行模式期間，所述第二對接觸器閉合以將所述第一、第二和第三線圈的所述第二端連接到第二中性點，而所述第一對接觸器打開以將所述第一、第二和第三線圈中產生的所述交流電壓提供至所述次級輸出。

附圖說明

圖1為根據本發明的實施例的永磁體發電機(PMG)系統的框圖；

圖2為根據本發明的實施例的提供了額外細節的永磁體發電機(PMG)系統的框圖/電路圖。

具體實施方式

本發明提供一種具備故障保護的永磁體發電機(PMG)系統。具體來說，所述永磁體發電機系統被配置運行于兩種運行模式之一。在第一運行模式中(即，正常模式)，所述永磁體發電機的線圈具有一起短接到第一中性點的第一端和連接以提供交流電能到初級轉換器的第二端。響應于在初級轉換器側檢測到的故障，線圈的第二端被一起短接到第二中性點。而且，線圈的第一端從第二中性點斷開以使得線圈中產生的電壓被提供到級次轉換器。永磁體發電機由此可甚至在檢測的故障后繼續供電。

圖1為根據本發明的實施例的永磁體發電機(PMG)和保護系統10的框圖。永磁體發電機系統10包括具有線圈L1，L2和L3的永磁體發電機12、初級轉換器14、次級轉換器16、控制器20和接觸器R1a，R1b，R2a，R2b，R3a，R3b，R4a和R4b(一起被稱為“所述接觸器”)。線圈L1，L2和L3每個具有標示為a，b和c的相位的第一端以及標示為a′，b′和c′的相位的第二端。永磁體發電機系統10運行于兩種運行模式之一，正常模式，其中永磁體發電機12產生的電壓提供到初級轉換器14，以及次級模式，其中永磁體發電機12產生的電能被提供到次級轉換器16。運行模式由控制器20選擇性地控制，其提供控制信號26以選擇性打開和閉合所述接觸器。這樣，通過經由從次級轉換器16向負載18供電使得初級轉換器14中的故障能得到緩和。而且，通過將否則可能被提供給初級轉換器14的電壓引導給次級轉換器16以供給負載18，本發明從而減輕了永磁體發電機系統10中否則可能由于短路導致的損害。在圖1提供的實施例中，永磁體發電機12的線圈中產生的三相交流(AC)電壓被轉換為用于供給給負載18的直流(DC)電壓。在另一個實施例中，可能不必將產生的交流電壓轉換為用于供給負載18的直流電壓，或者可能需要包括額外的轉換器以將直流電壓轉變為需要的形式或幅度。

控制器20通過控制各個接觸器R1a，R1b，R2a，R2b，R3a，R3b，R4a和R4b的狀態來指示運行模式。如下的表格示出了每一個接觸器的狀態(打開或閉合)以實施需要的運行模式。

表1