專利名稱：調(diào)節(jié)交流發(fā)電機的激勵的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對發(fā)電機組的控制，該發(fā)電機組包括機械驅(qū)動交流發(fā)電機的發(fā)動機， 并尤其涉及調(diào)節(jié)由交流發(fā)電機產(chǎn)生的電壓。
背景技術(shù)：
電力發(fā)電機組(或“發(fā)電機組”)被廣泛用于產(chǎn)生電力。發(fā)電機組典型地包括耦合 到交流發(fā)電機的發(fā)動機，該交流發(fā)電機將來自發(fā)動機的轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化為電力。發(fā)電機組的輸 出端電壓與在交流發(fā)電機的磁通密度和發(fā)動機速度都成正比。磁通密度典型地通過控制交 流發(fā)電機的場電流或激勵電平(excitation level)來確定，同時發(fā)動機的速度典型地由發(fā) 動機調(diào)速器確定。許多常規(guī)交流發(fā)電機為輸出三個不同交流電壓的三相機器，每個交流電壓的相位 角相對于其他兩個電壓的相位角偏移120度。由于許多負載被設(shè)計成在給定電壓處接收功 率，所以通常期望發(fā)電機組產(chǎn)生的輸出電壓為已知的、相對恒定的電平。尤其是，發(fā)電機組 經(jīng)常耦合到被設(shè)計成保持特定電壓電平的電力網(wǎng)。因為發(fā)電機組的交流發(fā)電機的輸出電壓 部分由交流發(fā)電機的激勵電平?jīng)Q定，所以能夠?qū)@個激勵電平進行控制是很重要的。對激勵電平的控制典型地需要關(guān)于交流發(fā)電機輸出電壓的反饋信息。在一種控制 中，關(guān)于一個電相位的輸出電壓被饋送給模擬電壓調(diào)節(jié)器，該模擬電壓調(diào)節(jié)器檢測(sense) 輸出電壓，并將檢測到的電壓與期望電壓電平相比較。該比較產(chǎn)生誤差信號，該誤差信號被 用于調(diào)整交流發(fā)電機的激勵電平，以促使輸出電壓帶達到期望的電平。這樣的模擬電壓調(diào) 節(jié)器非常迅速地對由瞬時負載變化產(chǎn)生的電壓波動作出響應(yīng)，但是基于平均電壓電平的調(diào) 節(jié)可能導(dǎo)致在其他負載條件下的輸出電壓不準確。已經(jīng)研制出使用微型電子計算機的數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器，其利用RMS電壓測量，因此 避免了使用模擬調(diào)節(jié)器時發(fā)生的不準確。數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器為穩(wěn)定狀態(tài)的電負載條件下發(fā)生 的電壓變化提供了良好的補償。但是，價格合理的數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器比模擬調(diào)節(jié)器的反應(yīng)慢， 并且可能不能充分地響應(yīng)源自瞬時負載條件的電壓波動，并且它們的軟件需要為不同的交 流發(fā)電機設(shè)計定制。

發(fā)明內(nèi)容
混合式電壓調(diào)節(jié)器控制由交流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電的電壓，其中該交流發(fā)電機具 有例如勵磁機的機構(gòu)來控制交流發(fā)電機中的磁場強度。該混合式電壓調(diào)節(jié)器包括數(shù)字電壓 調(diào)節(jié)器和模擬電壓調(diào)節(jié)器，數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器提供穩(wěn)定狀態(tài)下RMS輸出電壓的穩(wěn)定性，而模擬電壓調(diào)節(jié)器提供對瞬時情況的快速響應(yīng)。 數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器響應(yīng)指定了期望電壓電平的電壓命令，并通過產(chǎn)生調(diào)整電壓命令 響應(yīng)交流電的RMS電壓的第一測量。模擬電壓調(diào)節(jié)器響應(yīng)調(diào)整電壓命令，并通過產(chǎn)生調(diào)節(jié) 電壓命令響應(yīng)交流電的電壓的第二測量。場控制電流采用調(diào)整電壓命令來產(chǎn)生用于驅(qū)動交 流發(fā)電機中控制磁場強度的機構(gòu)的電流。在優(yōu)選實施例中，數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器包括第一檢測器，該第一檢測器產(chǎn)生與由交流 發(fā)電機產(chǎn)生的交流電各相位的RMS電壓平均值相對應(yīng)的第一測量。第二檢測器采用交流電 的RMS電壓測量導(dǎo)出電壓與頻率比率(V/Hz)。該比率被用于產(chǎn)生誤差值。第一電路響應(yīng)于 第一測量修改電壓命令，由此產(chǎn)生數(shù)字調(diào)整電壓命令。轉(zhuǎn)換器將數(shù)字調(diào)整電壓命令轉(zhuǎn)變成 模擬調(diào)整電壓命令。模擬電壓調(diào)節(jié)器的優(yōu)選型式包括電壓傳感器，電壓傳感器通過對交流電的電壓進 行整流以產(chǎn)生整流電壓，該整流電壓然后在一段時間內(nèi)被平均，來產(chǎn)生第二測量。第二電路 響應(yīng)于第二測量修改調(diào)整電壓命令，由此產(chǎn)生調(diào)節(jié)電壓命令。


圖1是示出了發(fā)電機組的框圖，該發(fā)電機組包括交流發(fā)電機、發(fā)動機控制模塊和 能夠控制交流發(fā)電機的激勵的發(fā)電機組控制器；以及圖2是在發(fā)電機組控制器中的混合式數(shù)字模擬電壓調(diào)節(jié)器的功能框圖。
具體實施例方式首先參考圖1，發(fā)電機組100包括發(fā)動機102和交流發(fā)電機(或同步發(fā)電機)104， 并具有典型的在20KW至2000KW之間或以上的額定功率。發(fā)動機102典型地為由汽油、柴 油、天然氣或其他燃料提供動力的內(nèi)燃機，并為交流發(fā)電機104的轉(zhuǎn)子提供扭矩。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn) 動產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的磁場，該轉(zhuǎn)動的磁場在定子線圈組中感應(yīng)出交流電。如圖2中所示，交流發(fā)電機104為三相同步的機器，由此轉(zhuǎn)子140的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了轉(zhuǎn) 動的磁場，該磁場在定子線圈組150處感應(yīng)出交流電壓。具體而言，轉(zhuǎn)子140由連接到發(fā)動 機102的軸142驅(qū)動。磁場的強度由包括勵磁機(exciter) 108的機構(gòu)控制，該勵磁機108 包括一組固定線圈144，該組固定線圈144圍繞在轉(zhuǎn)子140上纏繞的電樞線圈146的周圍。 該電樞線圈146被連接到整流電路148，該整流電路148在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生應(yīng)用于場線圈149 的直流電流。場線圈149在一組定子線圈150中轉(zhuǎn)動，在其中交流發(fā)電機的輸出電流被產(chǎn) 生。定子線圈150可以被纏繞成常規(guī)的三角或星形配置。定子線圈150的終端被連接到三 條輸出線151、152和153。交流發(fā)電機104還具有纏繞在場線圈149附近的固定拾波線圈 154(pickup coil)。在圖2中示出的示范性交流發(fā)電機104為無刷式，但是依照本發(fā)明的混合式電壓 調(diào)節(jié)器可以與其他類型的交流發(fā)電機一起使用。這樣的其他交流發(fā)電機例如包括其中場線 圈直接通過電刷連接驅(qū)動的那些交流發(fā)電機，和具有永久磁轉(zhuǎn)子和用于調(diào)整磁場的電控制 機構(gòu)的交流發(fā)電機。再次參考圖1，圖中顯示控制器(發(fā)電機組控制器)110被耦合來控制和監(jiān)視發(fā)電 機組100的運行。發(fā)電機組控制器110為電腦化系統(tǒng)，其包括微型計算機111和存儲了用于操作發(fā)電機組的軟件程序和數(shù)據(jù)的存儲器112。實現(xiàn)發(fā)電機組控制和監(jiān)視的若干接口包括 CAN接口 113、電壓和電流傳感器數(shù)字接口 114、模擬電壓調(diào)節(jié)器115、模擬輸入/輸出(模 擬I/O)接口 116和數(shù)字輸入/輸出(數(shù)字I/O)接口 117。這些接口通過一組總線1 耦 合到微型計算機111，該組總線可提供信號取樣、信號復(fù)用以及外圍設(shè)備的控制，例如在下 面討論的操作員接口設(shè)備。電壓和電流傳感器數(shù)字接口 114從發(fā)電機組100的輸出傳感器 106接收關(guān)于由交流發(fā)電機104產(chǎn)生的每個電相位的電壓和電流的信號。如同將更詳細地 描述的那樣，模擬電壓調(diào)節(jié)器115通過產(chǎn)生施加給勵磁機108的電流來響應(yīng)那些傳感器信 號，勵磁機108驅(qū)動交流發(fā)電機的場線圈以生成轉(zhuǎn)動的磁場。發(fā)電機組控制器110能夠通過K-BUS接口 119和MODBUS接口 118與遠程控制和 監(jiān)控設(shè)備通信。K-BUS接口 119利用專利技術(shù)K-BUS串行通信協(xié)議提供串行通信。MODBUS 接口 118利用多種“開放”串行通信協(xié)議中的任意協(xié)議提供串行通信。K-BUS接口 109和 MODBUS接口 118都被配置成使用RS-232或者RS-485的串行標準。發(fā)電機組控制器110包括操作員接口 126，通過這個接口人們可以向發(fā)電機組控 制器提供命令并可以接收信息。該操作員接口 1 包括控制開關(guān)120、緊急停止按鈕IM和 操作員接口面板130?？刂崎_關(guān)120可被以轉(zhuǎn)動的方式設(shè)置到三個位置中的一個上，這三個 位置是自動位置121、關(guān)閉/重啟位置122和運行位置123。將控制開關(guān)設(shè)置到運行位置 123，致使發(fā)電機組控制器110通過發(fā)動機控制模塊(ECM) 1 發(fā)送信號，來啟動并運行發(fā)電 機組100。將控制開關(guān)120設(shè)置到自動位置121，允許從遠程地點啟動和控制發(fā)電機組100。 這種操作模式還允許在時間上延遲發(fā)動機的啟動和冷卻。將控制開關(guān)120設(shè)置到關(guān)閉/重 啟位置122，起動了對發(fā)電機組100的立即關(guān)閉并且還重置了發(fā)電機組控制器110的軟件程 序。如果故障出現(xiàn)使系統(tǒng)陷入停機，操作員必須在發(fā)電機組100能夠被重啟之前將控制開 關(guān)120移動到關(guān)閉/重置位置122來清除故障。緊急停止按鈕IM允許操作員通過按動按 鈕來立即停止發(fā)電機組100。操作員接口面板130包括具有多個按鈕式數(shù)據(jù)輸入鍵的按鍵區(qū)132和LED或IXD 顯示器134。按鍵區(qū)132允許操作員將多種信息和命令輸入發(fā)電機組控制器110。顯示器 134是字母數(shù)字顯示器，通過該顯示器發(fā)電機組控制器110將關(guān)于系統(tǒng)運行的信息呈現(xiàn)給 操作員。也可以采用例如真空熒光顯示器的其它類型的顯示器。參考圖2，發(fā)電機組控制器110提供對交流發(fā)電機104產(chǎn)生的三相電壓的調(diào)節(jié)。為 此目的，發(fā)電機組控制器110包括混合式電壓調(diào)節(jié)器200，該混合式電壓調(diào)節(jié)器200包括數(shù) 字電壓調(diào)節(jié)器202和模擬電壓調(diào)節(jié)器115。數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器202和模擬電壓調(diào)節(jié)器被串聯(lián) 連接，以將指定了期望電壓電平的電壓命令轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)電壓命令，該調(diào)節(jié)電壓命令限定了 用于交流發(fā)電機104的激勵的大小。在如圖2中說明的混合式電壓調(diào)節(jié)器200的優(yōu)選實施 例中，數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器202接收電壓命令并產(chǎn)生調(diào)整電壓命令，該調(diào)整電壓命令然后由模 擬電壓調(diào)節(jié)器115處理成為調(diào)節(jié)電壓命令。然而，數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器202與模擬電壓調(diào)節(jié)器 115的串聯(lián)連接和處理次序可顛倒。數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器202以微型計算機111執(zhí)行的軟件的形式來實現(xiàn)，但是也可為此 功能提供專用的微型計算機。主發(fā)電機組控制程序?qū)⒅付私涣靼l(fā)電機104的期望輸出電 壓的電壓命令或設(shè)定點(setpoint)發(fā)送給數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器202。該電壓命令被應(yīng)用于數(shù) 字比例積分(Proportional-integral，PI)控制電路206的一個輸入端，該數(shù)字比例積分(PI)控制電路206還從三相RMS電壓檢測器208和伏特每赫茲檢測器(volt per Hertz detector) 210接收信號。比例積分(PI)控制回路的增益由微型計算機111來調(diào)整。三相RMS電壓檢測器208經(jīng)由電壓和電流傳感器數(shù)字接口 114連接到交流發(fā)電機 輸出線151-153。電壓和電流傳感器數(shù)字接口 114包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生指示 由交流發(fā)電機104產(chǎn)生的各電相位ΦΑ、ΦΒ和ΦC的瞬間電壓的數(shù)字值。三相位RMS電壓 檢測器208使用這三個數(shù)字電壓值來導(dǎo)出各電相位的電壓的數(shù)字RMS測量。計算產(chǎn)生的三 個RMS測量的平均值，來產(chǎn)生應(yīng)用于數(shù)字PI控制電路206的另一個輸入端的RMS值。這樣， 數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器201工作在來自交流發(fā)電機104的ΦΑ、ΦΒ和Φ C三個電相位的RMS電壓 的平均值上。這樣做，與如果一個相位電壓被獨自用于調(diào)節(jié)的情況相比，其中一個相位電壓 的誤差(aberration)對電壓調(diào)節(jié)產(chǎn)生的影響將小一些，從而提供良好的穩(wěn)定狀態(tài)的調(diào)節(jié)。 或者，三相位RMS電壓檢測器208能夠通過對各相位的瞬間電壓的測量求平均值，然后從交 流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電流的一個周期內(nèi)的平均測量導(dǎo)出RMS測量來實現(xiàn)相同的結(jié)果。伏特每赫茲(V/Hz)檢測器210類似于保護發(fā)電機不受過度激勵和補償造成的傷 害的傳統(tǒng)功能，該補償是針對交流發(fā)電機負載的改變對發(fā)動機速度的影響的。具體而言，交 流發(fā)電機輸出端的電負載可以對發(fā)動機具有的重大影響，取決于負載大小和發(fā)動機速度控 制的響應(yīng)時間。在穩(wěn)壓系統(tǒng)中與交流發(fā)電機的電子調(diào)節(jié)器相比，柴油機尤其具有相對慢的 響應(yīng)，或相對長的時間常數(shù)。負載的突然增長可能導(dǎo)致發(fā)動機和被驅(qū)動的交流發(fā)電機的速 度迅速降低。這種影響經(jīng)常發(fā)生在大型電動機負載被啟動的時候。在最壞的情況下，大型 負載的突然應(yīng)用可能引起發(fā)動機停轉(zhuǎn)，導(dǎo)致來自交流發(fā)電機的電功率的完全損耗。響應(yīng)于這種不利影響，在例如第4，777，425號美國專利中描述的常規(guī)交流發(fā)電機 控制電路已經(jīng)包括了相對快速作用的“伏特每赫茲”斜坡控制(ramp control)來減少交流 發(fā)電機上的電負載，并因此減小了對發(fā)動機速度的影響。V/Hz檢測器210接收對于一個電 相位(比如相位ΦΑ)的數(shù)字RMS電壓測量，并從該電壓測量計算出相位頻率。這使V/Hz 檢測器210能夠?qū)С鏊x相位的電壓與頻率比率(伏特每赫茲)，當過載情況存在時該比率 被用作指標。已經(jīng)發(fā)明出各種用于導(dǎo)出電壓與頻率比率的軟件方法，其中任意一種都可被 V/Hz檢測器210采用。V/Hz檢測器210的軟件實現(xiàn)，允許配置調(diào)節(jié)器的人員在若干期望頻 率響應(yīng)曲線當中選擇，這些期望頻率響應(yīng)曲線被用在確定表示實際和期望的交流發(fā)電機性 能之間的差異的誤差值中。任意的結(jié)果誤差值被應(yīng)用于數(shù)字PI控制電路206的另一個輸 入端。過載情況一發(fā)生，該誤差值減少交流發(fā)電機104的激勵，這降低了輸出電壓，從而減 輕了發(fā)動機102上的負載。數(shù)字PI控制電路206還利用比例積分控制回路的常規(guī)軟件實現(xiàn)，該比例積分控制 回路對實際輸出的交流發(fā)電機電壓與期望電壓之間的偏差進行補償，該實際輸出的交流發(fā) 電機電壓由三相RMS電壓檢測器208的輸出端指示，該期望電壓由電壓命令指定。數(shù)字PI 控制電路206產(chǎn)生被應(yīng)用于轉(zhuǎn)換器212的控制輸入端的調(diào)整電壓命令，該轉(zhuǎn)換器212諸如 是脈沖寬度調(diào)制器(PWM)或數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生表示被調(diào)整、期望的電壓設(shè)定點的模擬 輸出信號。數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器202提供了相對低的控制回路，來消除使用電壓平均值的快速模 擬控制回路通常沒有檢測出的RMS電壓誤差。此外，這種數(shù)字實現(xiàn)提供了伏特每赫茲補償。繼續(xù)參考圖2，來自轉(zhuǎn)換器212的模擬調(diào)整電壓命令被應(yīng)用于模擬電壓調(diào)節(jié)器115的輸入端。具體而言，常規(guī)模擬比例積分控制電路214具有一個接收模擬調(diào)整電壓命令的 輸入端和另一個接收單相、平均電壓傳感器216的輸出的輸入端。該電壓傳感器216是對 交流發(fā)電機輸出的一個電相位，例如ΦΑ的電壓進行整流的模擬電路。瞬間整流電壓被在 給定的時間段(例如交流電的十個周期)內(nèi)平均，以提供模擬測量，該模擬測量被模擬PI 控制電路214用作交流發(fā)電機產(chǎn)生的實際電壓電平的指示。優(yōu)選的實施方式采用阻容均衡 電路，該阻容均衡電路能對由于在交流發(fā)電機104上電負載的不同產(chǎn)生的電壓波動做出快 速響應(yīng)。被用在電路214中的常規(guī)模擬PI控制回路具有手動可調(diào)整的增益，并具有產(chǎn)生調(diào) 節(jié)電壓命令的輸出端。調(diào)節(jié)電壓命令被用于熟知的場控制電路218的控制輸入端，該場控制電路218還 接收來自交流發(fā)電機拾波線圈的輸入信號?？膳c模擬電壓調(diào)節(jié)器115分離的場控制電路 218，通過產(chǎn)生用于驅(qū)動交流發(fā)電機勵磁機108的固定線圈組144的場電流，來響應(yīng)那些輸 入。該場電流決定了交流發(fā)電機的激勵電平，并因此決定了由場線圈149產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動的磁 場的大小。這繼而調(diào)節(jié)了交流發(fā)電機104產(chǎn)生的三個電相位的輸出電壓。如前面指出的，數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器202和模擬電壓調(diào)節(jié)器115的串聯(lián)連接和處理次 序可被顛倒。這種情況下，場控制電路218可以是混合式電壓調(diào)節(jié)器的分離組件，被連接到 數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器202之后，數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器202跟隨在模擬電壓調(diào)節(jié)器115之后。模擬電壓調(diào)節(jié)器115利用了基于單相電壓平均值的快速模擬PI回路，并因此補償 了瞬時電壓波動。因此，混合式電壓調(diào)節(jié)器200包括數(shù)字和模擬部分，提供了模擬調(diào)節(jié)器的 快速動作響應(yīng)以及數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器的長期穩(wěn)定狀態(tài)的穩(wěn)定性和三相RMS電壓響應(yīng)。前述的描述首先指向本發(fā)明優(yōu)選的實施例。即使某些注意力被給予了在本發(fā)明的 范圍內(nèi)不同實施例，可以預(yù)見的是對于一個本領(lǐng)域技術(shù)人員將很可能實現(xiàn)目前從本發(fā)明實 施例的公開是顯而易見的其他方案。因此，本發(fā)明的范圍將由隨附的權(quán)利要求書確定而非 限制在上面的揭示中。
權(quán)利要求
1.一種混合式電壓調(diào)節(jié)器，用于控制由交流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電的電壓，其中所述交 流發(fā)電機具有響應(yīng)于電信號控制磁場強度的機構(gòu)，所述混合式電壓調(diào)節(jié)器包括數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器和模擬電壓調(diào)節(jié)器的組合，該數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器和模擬電壓調(diào)節(jié)器被串 聯(lián)連接，來將指定期望電壓電平的電壓命令轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)電壓命令；以及場控制電路，其通過產(chǎn)生被應(yīng)用于所述交流發(fā)電機的所述機構(gòu)的電信號來響應(yīng)所述調(diào) 節(jié)電壓命令；其中所述數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器響應(yīng)所述交流電的電壓的RMS測量，影響所述電壓命令的轉(zhuǎn) 換，并且其中所述模擬電壓調(diào)節(jié)器響應(yīng)在所述交流電的多個周期中電壓的平均測量，影響所述 電壓命令的轉(zhuǎn)換。
2.如權(quán)利要求1所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器進一步響應(yīng)所述 交流電的電壓和頻率之間的關(guān)系，影響所述電壓命令的轉(zhuǎn)換。
3.如權(quán)利要求1所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器包括，將被影響 的電壓命令的版本轉(zhuǎn)換為應(yīng)用于所述模擬電壓調(diào)節(jié)器的模擬信號的轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求1所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器包括用來轉(zhuǎn)換所 述電壓命令的比例積分控制回路。
5.如權(quán)利要求1所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述模擬電壓調(diào)節(jié)器包括被用來轉(zhuǎn)換 所述電壓命令的比例積分控制回路。
6.一種混合式電壓調(diào)節(jié)器，其用于控制交流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電的電壓，其中所述交 流發(fā)電機具有控制所述交流發(fā)電機中磁場強度并從而控制所述電壓的大小的機構(gòu)，所述混 合式電壓調(diào)節(jié)器包括接收指定期望電壓電平的電壓命令的數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器，產(chǎn)生所述交流電的電壓的RMS 測量的第一檢測器，以及響應(yīng)于所述RMS測量修改電壓命令從而產(chǎn)生調(diào)整電壓命令的第一 電路；以及模擬電壓調(diào)節(jié)器，其包括產(chǎn)生所述交流電的電壓的模擬測量的電壓傳感器、響應(yīng)于所 述模擬測量修改所述調(diào)整電壓命令從而產(chǎn)生調(diào)節(jié)電壓命令的第二電路，以及通過產(chǎn)生應(yīng)用 于勵磁機的電流來響應(yīng)所述調(diào)節(jié)電壓命令的場控制電路。
7.如權(quán)利要求6所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中通過對所述電壓進行整流產(chǎn)生整流電 壓，然后在一段時間內(nèi)平均該整流電壓，來產(chǎn)生所述模擬測量。
8.如權(quán)利要求6所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器還包括產(chǎn)生對應(yīng) 于所述調(diào)整電壓命令的模擬信號的轉(zhuǎn)換器，其中所述模擬信號被應(yīng)用于所述模擬電壓調(diào)節(jié)器
9.如權(quán)利要求8所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述轉(zhuǎn)換器包括脈沖寬度調(diào)制器和數(shù) 字模擬轉(zhuǎn)換器的其中之一。
10.如權(quán)利要求6所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器還包括第二檢 測器，該第二檢測器通過產(chǎn)生被應(yīng)用于所述第一電路的誤差值來響應(yīng)所述交流電的電壓與 頻率之間的關(guān)系。
11.如權(quán)利要求6所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器還包括第二檢 測器，該第二檢測器接收所述RMS測量并導(dǎo)出電壓與頻率的比率，根據(jù)該比率產(chǎn)生誤差值，其中所述第一電路還響應(yīng)于該誤差值產(chǎn)生所述調(diào)整電壓命令。
12.如權(quán)利要求6所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述第一電路和所述第二電路中的 至少一個包括比例積分控制回路。
13.如權(quán)利要求6所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述交流電發(fā)電機生成交流電的三 個相位，并且所述第一檢測器為每個相位產(chǎn)生電壓的RMS測量。
14.如權(quán)利要求13所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中通過對一個相位的電壓進行整流， 然后在一段時間內(nèi)平均該整流電壓，來產(chǎn)生所述模擬測量。
15.如權(quán)利要求6所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述交流發(fā)電機生成交流電的三個 相位，并且所述第一檢測器為每個相位產(chǎn)生電壓的單獨RMS電壓測量，然后產(chǎn)生那些RMS電 壓測量的平均值。
16.一種混合式電壓調(diào)節(jié)器，用于控制由交流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電的三個相位的電壓， 其中所述交流發(fā)電機具有控制磁場強度并從而控制所述電壓的大小的機構(gòu)，該混合式電壓 調(diào)節(jié)器包括接收指定期望電壓電平的電壓命令的數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器，產(chǎn)生與所述交流電的每個相位 的RMS電壓測量的平均值相對應(yīng)的RMS值的第一檢測器，響應(yīng)于所述RMS值修改所述電壓 命令從而產(chǎn)生數(shù)字調(diào)整電壓命令的第一電路，從所述數(shù)字調(diào)整電壓命令產(chǎn)生模擬調(diào)整電壓 命令的轉(zhuǎn)換器；以及模擬電壓調(diào)節(jié)器，其接收所述模擬調(diào)整電壓命令，所述模擬電壓調(diào)節(jié)器包括電壓傳感 器、第二電路和場控制電路，所述電壓傳感器通過對一個相位的電壓進行整流，然后該經(jīng)整 流的電壓在一段時間內(nèi)被平均，產(chǎn)生平均測量，所述第二電路響應(yīng)于所述平均測量修改所 述模擬調(diào)整電壓命令從而產(chǎn)生調(diào)節(jié)電壓命令，所述場控制電路通過產(chǎn)生應(yīng)用于所述交流發(fā) 電機的所述機構(gòu)的電流來響應(yīng)所述調(diào)節(jié)電壓命令。
17.如權(quán)利要求16所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述轉(zhuǎn)換器包括脈沖寬度調(diào)制器和 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的其中一個。
18.如權(quán)利要求16所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器還包括第二檢 測器，該第二檢測器通過產(chǎn)生被應(yīng)用于所述第一電路的誤差值來響應(yīng)交流電的電壓與頻率 之間的關(guān)系。
19.如權(quán)利要求16所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器還包括第二檢 測器，該第二檢測器接收所述交流發(fā)電機產(chǎn)生的電壓的RMS測量，并導(dǎo)出電壓與頻率的比 率，從該比率產(chǎn)生誤差值，其中所述第一電路還響應(yīng)于所述誤差值產(chǎn)生所述調(diào)整電壓命令。
20.如權(quán)利要求16所述的混合式電壓調(diào)節(jié)器，其中所述第一電路和所述第二電路中的 至少一個包括比例積分控制回路。
全文摘要
一種混合式電壓調(diào)節(jié)器控制交流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電的三個相位的電壓。數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器為每個相位產(chǎn)生RMS電壓的平均值，并根據(jù)交流電的電壓與頻率比率產(chǎn)生誤差值。RMS電壓平均值和誤差值被用于對指定期望電壓電平的電壓命令進行修改。被修改的電壓命令由對交流發(fā)電機輸出電壓進行整流的模擬電壓調(diào)節(jié)器處理，該輸出電壓然后在一段時間內(nèi)被取平均值。產(chǎn)生的平均電壓值被用來修改電壓命令，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)電壓命令，該調(diào)節(jié)電壓命令決定了被應(yīng)用來激勵交流發(fā)電機的電流的電平。
文檔編號H02P9/44GK102150357SQ200980116022
公開日2011年8月10日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者伊薩克·弗拉姆普頓, 哈里森·奇尤, 埃里克·阿爾布斯梅爾, 贊恩·C·伊頓, 道格拉斯·W·多恩 申請人:科勒公司