[發明專利]同步發電機控制、發電機系統和船舶能量系統

有效

• 申請號: 201380023426.2
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN104272581B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: E.豪岡
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02H7/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 臧永杰,劉春元

技術領域

本發明涉及用于控制同步發電機的裝置、涉及包括所述裝置的發電機系統和涉及包括所述發電機系統的船舶能量系統。

背景技術

EP 1 012 943 B1公開了用于為電動消耗設備供給電能的系統，其中柴油發動機驅動被連接至整流器的AC發電機，以便提供DC能量流。

EP 1 614 621 B1公開了用于具有發電機和消耗設備的船的電力供給系統。

EP 1 914 162 B1公開了可以用于船用功率和推進系統的DC功率分配系統，其中柴油機驅動發電機以向輸出轉換器供給功率。

WO 2010/06077 A2公開了包括多個發電機系統的功率分配系統，所述發電機系統各自包括被直接連接至整流器的交流電發電機。

已經觀察到，常規功率分配系統并非在所有情形中都以安全和可靠的方式操作。

可能存在對用于控制同步發電機的裝置、對發電機系統和船舶能量系統的需要，其中可以確保系統以安全和可靠的方式操作，特別是在系統的一個或多個組件或外部組件的失效或故障（malfunction）的情況下。

發明內容

該需要可以通過根據獨立權利要求的主題來滿足。本發明的有利實施例通過從屬權利要求來加以描述。

根據實施例，提供了用于對具有包括至少一個定子繞組的定子并且具有帶有由勵磁電流（field current）驅動的電磁體的轉子的同步發電機進行控制的裝置，轉子相對于定子可旋轉，電磁體感應地耦合到定子繞組，所述裝置包括被適配成測量至少一個量的測量系統，以及被適配成如果所述量滿足與至少一種故障相關聯的至少一個準則，則導致關斷勵磁電流的控制器。

所述至少一個量可以包括對連接至定子繞組的輸出端的整流器電路的操作條件進行指示的至少一個量。

所述裝置不需要包括同步發電機。然而所述裝置被適配用于控制同步發電機。

同步發電機在輸出端處生成AC能量流（電壓和/或電流），其具有與轉子相對于定子旋轉的頻率相同的頻率。同步發電機可以例如為單饋電發電機或雙饋電發電機。電能在轉子的旋轉時生成，其中由于轉子的電磁體的旋轉（移動），通過感應在定子繞組中感應出電壓。特別地，同步發電機不包括永磁體，而是代替地包括電磁體，其由于勵磁電流而生成磁場，這于是（在定子繞組處）感應出表示電力輸出流的電壓。

特別地，同步發電機可以包括具有被布置在定子的不同圓周位置處的三個定子繞組（通過導線部分形成）的定子。三個繞組（每相一個）由可以以星形方式或三角形方式連接的三條分離的導線組成。

轉子的電磁體可以包括磁芯，特別地為鐵磁芯，其中當勵磁電流流過電磁體的線圈時生成磁場。勵磁電流可以特別地為DC勵磁電流。可以使用軸承來支撐轉子。

測量系統可以包括被布置在同步發電機的一個或多個位置處或者另外或外部組件（諸如發電機整流器、負載等等）的一個或多個位置處的一個或多個測量傳感器。量可以特別地包括電學量。控制器可以特別是在接收所述量時生成可以被供給到另外的電路的控制信號，所述另外的電路然后間接關斷勵磁電流。

當勵磁電流流過電磁體時，關斷勵磁電流可以關斷或至少減小由電磁體生成的磁場。因此，關斷勵磁電流可以引起磁場的減小并且可以甚至導致磁場在關斷勵磁電流之后的短時間（諸如0.5s和3s之間）消失。然而，磁場可以在關斷勵磁電流之后持續一會兒，這是由于電磁體的剩磁。然而，剩磁可能僅導致相對小的磁場，其可能不會在定子繞組處感應出顯著的電壓。

由此，當關斷勵磁電流時，在輸出端處或者特別地在三個輸出端處由同步發電機輸出的能量流可以減小至小值，特別地減小至零。由此，在（裝置的或者間接或直接與裝置連接的任何外部組件的）故障的情況下，特別地，輸出電流可以被中斷或關斷，以便提供保護功能來用于保護裝置或者直接或間接與裝置連接的任何外部組件。由此，可以確保同步發電機的安全和可靠的操作。

特別地，同步發電機可以機械地連接或耦合至諸如柴油發電機之類的內燃機。特別地，同步發電機可以向整流器提供其輸出能量流以便使得能夠設立DC分配系統。設立或提供DC能量分配系統可以提供以可變速度運行發電機的優點，這可以導致減少的燃料消耗和污染；減少的系統成本以及減小在柴油機上所需的維護努力。

特別地，當同步發電機在其輸出端處連接至整流器時，保護功能通過關斷或停止到發電機磁化（即轉子的電磁體）的磁場供給來實現。

在實施例中，量指示連接在定子繞組的輸出端處的整流器電路的溫度，其中至少一個準則包括溫度大于溫度閾值。