采用混合式整流器的无刷发电机励磁机制造技术

一种无刷发电机励磁机采用混合式全波整流器，其中，至少某些整流二极管可根据外部信号加以控制，以调节馈到发电机转子上总的励磁功率。各固定组件和转动组件之间选通和同步信号的传输采用光传输技术。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于电动发电机，特别是关于大型发电机用的无刷励磁机。大型发电机是由原动机驱动进行发电的。励磁机供电给发电机转子，给发电机转子供应能有效地产生与转子一起旋转的磁场的直流电。环绕转子配置的环形定子上装有多个绕组，这些绕组中电是由旋转磁场感应产生的。往转子输送直流电是将直流电从一个固定部件传送到转动部件上。有一种传送直流电的方法是采用若干与转子一起转动的滑环和若干与各滑环接触的固定电刷。环滑法在可靠性方面有问题。有一种经过改良的从固定部件将电能传送给转动部件的方法，这就是一般周知的无刷励磁机法，该方法是将直流磁场加到励磁机固定绕组上。一个或多个与转子一起转动的绕组通过励磁机固定绕组所产生的磁场，从而产生交流电。励磁机的交流电在位于转子上的整流器中经过整流之后产生所需要的直流励磁。转子所需要的直流励磁机的功率随发电机负荷而变。就是说，发电机负荷增加时，转子磁场强度必须增加，以保持所希望的输出。这通常是通过改变馈到励磁机固定绕组的直流功率实现的。直流功率可由一个控制信号控制或根据发电机输出电压的测定值控制，也可以选择性地结合发电机输出电流的测定值控制。励磁机磁场控制装置对发电机输出电压降低的反应是增加馈到励磁机固定绕组的直流电压。在某些装置中，输出电压和电流的大小及相位的关系用来补偿消耗在发电机输出功率中无功分量的励磁机磁场电压。理论上，励磁机电流应该即刻响应发电机负荷的变化，从而使发电-->机输出电压基本上保持恒定。实际上，励磁机控制电路的响应时间，还有其它因素，妨碍着用普通无刷励磁机达到这种理论状态。因此本专利技术的一个目的是提供一种能克服先有技术上述缺陷的发电机励磁。本专利技术的另一个目的是提供一种基本上能即时响应输出功率各参数偏离规定值的无刷发电机励磁机。本专利技术的又一目的是提供一种具有混合式整流器的无刷励磁机，该无刷励磁机产生输出，其有效导电时间系根据发电机输出各项参数的测定值进行控制的。本专利技术的再一个目的是提供一种具有一个旋转式整流器的无刷励磁机，整流器中的至少一些整流元件可由一个固定元件上根据发电机输出各参数产生的一个信号进行控制。本专利技术的还有一个目的是提供一种具有若干光传输器件的发电机励磁机，该光传输器件用以控制励磁机馈到发电机磁场绕组的功率各相位的各个部分。概括地说，本专利技术提供一种采用混合式全波整流器的无刷发电机励磁机，全波整流器的至少一些整流二极管可根据一个外部信号进行控制，以调节馈到发电机转子的整个励磁机功率。固定和旋转组件之间选通信号和同步信号的联络采用光传输方法。根据本专利技术的一个实施例，本专利技术提供了一种控制励磁机馈到发电机转子上磁场绕组的功率用的设备，该设备包括一个幅度基本上稳定的磁场电源、在转子上的至少一个励磁机绕组、一个对磁场电源敏感的装置和一个控制装置，对磁场电源敏感的装置用以在至少一个励磁绕组中感应出励磁电能，控制装置响应发电机的输出，用以控制励磁机馈到磁场绕组的部分功率，因而发电机对其上的负荷敏感。参照附图阅读下面的说明即可了解本专利技术的上述和其它目的、特点-->和优点，附图中的同样参考编号表示相同的元件。图1是一个装有先有技术无刷励磁机的发电机的简化方框图。图2是一个装有本专利技术一个实施例的无刷励磁机的发电机简化方框图。图3是图2选通和混合式整流器电路的方框原理图。图4是图3选通电路的原理图。图5A至5D是一些波形图。介绍本专利技术设备的工作情况时将参看这些图。图6是本专利技术光传输装置的透视图。图7是图6本专利技术一个实施例的一部分光传输装置的端视图。图8是本专利技术另一个实施例的一个光传输装置一部分的透视图。参看图1。从图中可以看到，具有先有技术的无刷励磁机的发电机，其总的编号为10。发电机10有一个转子12，转子12有一个可在环形定子16内转动的磁场绕组14。定子16包括多个绕组18，在磁场绕组14所产生的旋转磁场的感应下，绕组18中感应有电能。无刷励磁机由若干固定元件和若干转动元件组成，固定元件包括输出测量装置20、励磁机磁场控制电路22和励磁机磁场线圈24，转动元件包括多个励磁机绕组26和一个整流器28。输出测量装置20根据输出测定值产生一个励磁机磁场控制信号，此信号经由线路30上送到励磁机磁场控制电路22上。励磁机磁场控制电路22根据它在线路30上收到的信号产生一个直流信号。励磁机磁场绕圈24所产生的合成磁场在励磁机绕组26中感应出交流励磁电能，此电能再经整流器28中整流，产生脉动直流，加到磁场绕组14上。虽然希望能对磁场绕组14所产生的磁场进行即时控制，但普通系统中固有的延迟性能却阻碍了这个愿望的实现。应该指出，线路30、励磁机磁场控制电路22和整流器28都是本专业-->的技术人员所熟悉的一般事物，因此这里不再赘述。现在参看图2。从图中可以看到，具有本专利技术一个实施例的无刷励磁机的发电机，其总编号为32。转子34包括一个磁场绕组14（对应于图1中的磁场绕组）和构成励磁机一部分的附加设备。单向传动二极管85（见图3）最好并联连接到磁场绕组14，作为时间电流被切断时分散储存在磁场绕组中电荷的电流通路。磁场电源36给励磁机磁场线圈24供应恒定的直流功率。馈到励磁机磁场线圈24的直流功率的大小能在励磁机绕组26中感应出超过完全激励磁场绕组14所需最大功率的交流功率值。后面即将谈到，励磁机控制设备减少了实际馈到磁场绕组14的励磁功率值。输出测量装置20将其励磁机控制信号经由线路30馈到磁场相位控制电路38，控制电路38确定馈到磁场绕组14的功率必须减少的值，以使发电机32的输出情况保持在其规定值。接口装置40将场相位控制电路38发出的相位控制信号加到转子34中的选通和混合式整流器电路44上。相位控制信号可以使选通和混合式整流器电路44限制由励磁机绕组26产生加到磁场绕组14的电能周期相位的各部分。在选通和混合式整流器电路44中产生的同步信号经由同步线路45加到传送器42上，以便传送到接口装置40中。同步信号是用在场相位控制电路38中，用以确定其所产生的相位控制信号的定时。接口装置40，传送器42以及选通和混合式整流器电路44可以采用任何适当的方法在各固定和转动元件之间传送控制和同步信号。例如可采用普通滑环、磁的、射频的或其它常用的方法。但在本最佳实施例中采用了光电子器件传送所需要的信号。从接口装置40传送到选通和混合式整流器电路44的控制信号系经由线路43传送，线路43最好是一个光通路。同样，从传送器42到接口装置40的同步信号是在线路47上传送的，线路47最好也为光通路。现在参看图3。来自励磁机绕组26的励磁机电能各相A、B、C连-->接到混合式整流器44的各接点。具体地说，A相励磁电能接到二极管48阴极端与可控硅整流器54阳极端的接点。同样，B相励磁电能接到二极管50与可控硅整流器56相应端子上，C相电能接到二极管52和可控硅整流器58的相应端子上。各可控硅整流器54、56和58的阴极端接到馈电给磁场绕组14一端的正母线60上。各二极管48、50和52的阳极端接到馈电给磁场绕组14另一端的负母线62上。选通电源64接收励磁机的全部三相功率以便在正选通母线66上产生正电压，在负选通母线68上产生负电压。选通电源64最好是任何类型能承受励磁电力线路上存在的各电压的普通小功率使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制馈到发电机转子上磁场绕组的励磁功率用的设备，其特征在于，该设备包括：一个幅度基本上恒定的磁场源；设在所述转子上的至少一个励磁绕组；响应所述磁场源用以在所述至少一个励磁绕组上感应出励磁功率的装置；和响应于所述发电机的一 个输出，用以控制馈到所述磁场绕组的一部分所述励磁功率，从而使所述发电机对其上的负荷敏感的控制装置。

【技术特征摘要】
US 1986-8-29 901,7121、一种控制馈到发电机转子上磁场绕组的励磁功率用的设备，其特征在于，该设备包括：一个幅度基本上恒定的磁场源；设在所述转子上的至少一个励磁绕组；响应所述磁场源用以在所述至少一个励磁绕组上感应出励磁功率的装置；和响应于所述发电机的一个输出，用以控制馈到所述磁场绕组的一部分所述励磁功率，从而使所述发电机对其上的负荷敏感的控制装置。2、根据权利要求1的设备，其特征在于，所述控制装置包括至少一个在所述转子上的可控元件和将一控制信号从一固定元件传输到所述可控元件以限制馈到所述磁场绕组的所述部分励磁功率用的装置。3、根据权利要求2的设备，其特征在于，所述至少一个可换元件包括至少一个可控硅整流器，以及所述传输用的装置包括将所述控制信号加到所述可控硅整流器一控制极用的装置。4、根据权利要求1的设备，其特征在于，所述控制装置包括一个混合式整流器，用以有效地整流交流励磁功率，以产生加到所述磁场绕组上的直流励磁功率，所述混合式整流器包括至少一个可控元件，且所述控制装置还包括在所述交流励磁功率一个周期中的可控制部分的期间保持所述可控元件不导通用的装置。5、根据权利要求4的设备，其特征在于，所述至少一个可控元件至少是一个可控硅整流器。6、根据权利要求1的设备，其特征在于，所述控制装置包括：用以产生至少一个对所述发电机的所述输出敏感的相位控制信号的一个场相位控制装置，将所述至少一个相位控制信号从所述固定元件连接到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧文艾伯特吉布斯，约翰哈罗德帕斯洛，安德鲁约瑟夫加利什，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]