[发明专利]使用静态励磁系统来减少由波动工业负载引起的扭转振荡的幅度

说明书

技术领域

本发明涉及发电设备领域，并且更具体地涉及发电设备的扭转振荡。

背景技术

涡轮发电机使用旋转轴，以将机械运动转换成电力。扭转振荡可以通过与发电机耦合的波动负载在轴内被诱导。波动负载(例如电弧炉)可能导致发电机上的电功率的快速瞬变，其可以发生作用以在发电机的旋转轴内诱导各级扭转振荡。这些瞬变的定时可以是偶尔的使得，否则小扭转振荡可以得到加强并被积聚成具有相当幅度的扭转振荡。过去已经试图抑制这种扭转振荡。这些尝试涉及过滤和流平由发电机供电的负载，以减小任何负载瞬变的幅度以及减轻这种瞬变的重复性质。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种用于控制具有静态励磁系统的涡轮发电机的轴的系统，其中轴以预定速度在第一旋转方向上被驱动。该系统包括解调器，其被配置为从速度传感器接收速度信号，并基于速度信号确定对应于该轴的扭转振荡的扭转振荡信号。该系统还包括放大器，其具有可控增益，被配置成基于扭转振荡信号产生控制信号，和自动电压调节器，其被配置成接收控制信号，并基于该控制信号控制由静态励磁系统从涡轮发电机汲取的功率量。

本发明的另一方面涉及一种控制具有静态励磁系统的涡轮发电机的轴的方法，其中所述轴以预定的速度在第一旋转方向上被驱动。该方法包括：检测所述轴的扭转振荡，基于所述扭转振荡计算控制信号，并且利用控制信号，控制由静态励磁系统从涡轮发电机汲取的功率量。

附图说明

虽然本说明书总结了特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求，应该相信的是，从以下描述中，结合所附附图，本发明将可以更好地被理解，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1A示出了根据现有技术用于涡轮发电机的示例性静态励磁系统；

图1B示出了根据本发明的原理的涡轮发电机；

图1C示出了补充控制信号如何被注入根据本发明的原理的静态励磁系统的方框示意图；

图2A和2B描述了根据本发明的原理的静态励磁控制系统的示例性信号波形；以及

图3示出了用于控制根据本发明原理的静态励磁系统的示例性方法的流程图。

具体实施方式

在优选实施例的以下详细描述中，参考了形成其一部分的附图，并且其通过说明的方式，而不是通过限制的方式被示出，在特定的优选实施例中可以实践本发明。但是应该理解的是，其他实施例也可以被使用，并且可以进行改变，而不脱离本发明的精神和范围。

使用励磁线圈而不是永久磁铁的发电机需要在励磁线圈内存在电流，以便装置能够工作。如果励磁线圈不通电，发电机内的转子可以旋转，但不产生任何可用的电能，而电动机的转子可能完全不旋转。图1A示出了现有技术静态励磁系统的一个示例。发电机包括旋转发电机磁场102和静止发电机定子104。如众所周知的，该发电机通过3线总线108被耦合，以将产生的电力提供到电网101。

由发电机产生的电力的电压和电流可以被采样或感测，以提供对发电机的当前运行状况的指示。所产生的电压和电流可能无法通过传统的自动电压调节器(AVR)电路112容易地可用，并且因此，电流和电压互感器108可以被用来将来自于总线108的信号降压到AVR112更可用的信号。

静态励磁机118还通过变压器110与发电机的3线总线108耦合，使得电力可以被提供到励磁机118。在图1A的示例电路中，励磁机118包括晶闸管桥，其具有六个耦合到励磁变压器110和发电机磁场102的晶闸管118。AVR112提供驱动晶闸管118的直流控制信号120。基于控制信号120的值，激励机输出电压122被提供给发电机磁场102。

如本领域已知的，AVR112被设计为以这样的方式产生控制信号120，即使得电力发电机的运行特性被更改为更接近重复理想运行参数。普通技术人员将认识到，图1A的电路是说明用于涡轮发电机的静态励磁机或(如本文所使用的)“静态励磁系统”的原理的一个简单示例，并且其他功能上等同的电路也可以实现类似的结果。

本发明的各方面涉及一种在涡轮发电机上提供静态励磁系统的补充控制的方法和设备。补充控制可以使用来自于轴扭转振动、或扭转振荡、转子测量的反馈信号，以便以这样的方式调节静态励磁输出电压，即使由于波动工业负载而在转子中诱导的扭转振荡稳定。