[发明专利]用于发电系统的交流发电机

说明书

技术领域

本公开内容一般涉及发电系统，更具体地涉及用于发电系统的交流发电机。

背景技术

交流发电机是将机械能转换成交流形式的电能的机电设备。交流发电机可包括静止电枢或定子，静止电枢或定子可以是包括缠绕在线圈中的静止导体组（也被称为“定子绕组”或“导电线圈”）。交流发电机还可包括旋转电枢或转子，旋转电枢或转子可被定位在定子中或被定位在恒定磁场中。在一些交流发电机中，恒定磁场可由永磁体形成。旋转电枢可由内燃机驱动、转动或旋转。

当穿过导电线圈的磁通量发生改变时，交流发电机可在导电线圈上生成或诱发出电压。例如，内燃机可使被定位在定子内的转子进行转动。随着转子在定子内转动，穿过定子中的静止导电线圈的磁通量可发生改变并且生成诱发的电压。由旋转的转子生成的旋转磁场因此在定子绕组中诱发交流电压。

一些交流发电机可包括物理地被偏移的三组定子绕组。在这些交流发电机中，在内燃机驱动转子时建立的旋转磁场会产生三相电压。

在一些交流发电机中，转子的磁场可由感应（如在“无刷”交流发电机中）的方式产生，或由永磁体产生，或由通过滑环和刷子的直流激励的转子绕组等方式产生。

在由感应产生转子磁场的交流发电机中，该磁场可由在励磁器的旋转次级绕组中生成的电压进行励磁。励磁器的次级绕组可在静止励磁器磁场中旋转。在旋转次级绕组中生成的电压可被静止励磁器磁场的幅度所控制。一些交流发电机可利用固定的静止励磁器磁场，并且通过将励磁器次级绕组的输出切换至在转子中生成磁场的转子磁场来控制磁场电流。其它交流发电机可通过改变静止励磁器磁场电流来控制转子磁场绕组中的能量。

在由永磁体产生转子磁场的交流发电机中，旋转磁场可由转子中的永磁体生成，或由永磁励磁器进行励磁的转子磁场绕组生成。永磁体励磁器可包含由永磁体产生的励磁器磁场以及提供能量源以对磁场进行励磁的励磁器次级绕组。可通过将来自励磁器次级绕组的功率输出切换至转子磁场来控制磁场电流。

一些交流发电机可利用永磁体方式和感应方式的组合。例如，一些交流发电机可利用永磁励磁器以向励磁器磁场提供能量。励磁器磁场可通过将永磁励磁器的电压输出切换为开和关而被控制。对永磁励磁器的输出所进行的切换可控制被绑定至转子磁场的励磁器次级绕组的输出电压。

一些交流发电机可包括自动电压控制设备，自动电压控制设备用于控制转子磁场以在变化的负载下保持输出电压恒定。作为实施例，如果来自静态交流发电机线圈的输出电压因需求的增加而出现下降，那么自动电压控制设备使被施加至转子磁场绕组的电压增加为使得更多的电流被馈送到旋转磁场线圈中。电流的增加使在次级绕组线圈中诱发更大电压的围绕着磁场线圈的磁场也得到增加。因此，输出电压可被恢复至其原始值。

存在不同类型的交流发电机。一种类型的交流发电机为单相交流发电机，其中该交流发电机的所有主要输出引线的峰值电压几乎同时出现。另一类型的交流发电机为三相交流发电机，其中该交流发电机的主要输出引线中每个引线的峰值电压以120度（或近似120度）电旋转分离的形式出现。

交流发电机可具有至少三种操作状态。第一种操作状态可以是正常操作，其中输出电压可被调节至目标电压。第二种操作状态可以是大电感负载操作，其可涉及电机启动，其中具有被应用至交流发电机的输出的大电感负载。第三操作状态可以是短路状态，其中交流发电机的输出引线中的一个或多个引线被短路。

附图说明

图1至图2示出了发电系统的示例性交流发电机；

图3示出了包括两相辅助绕组的示例性交流发电机；

图4至图5示出了用于发电系统的示例性交流发电机；

图6示出了可用于控制交流发电机的磁场励磁级的示例性交流发电机；

图7示出了可用于控制交流发电机的磁场励磁级的示例性交流发电机；

图8至图9示出了用于发电系统的示例性交流发电机；以及

图10A至图10B示出了用于处于拐角开放三角形连接配置的交流发电机的单个三相辅助绕组的示例。

具体实施方式

下面的描述和附图充分地示出了具体实施方式以使得本领域技术人员能够实现它们。其它实施方式可包含结构形的、逻辑的、电气过程的改变和其它改变。一些实施方式的部分和特征可被包括在其它实施方式的部分和特征中，或构成其它实施方式的部分和特征。权利要求中陈述的实施方式包括这些实施方式的所有可能等同替换。