[发明专利]发电机中的反磁场绕组

说明书

发电机中的反磁场绕组。公开了一种发电机的主磁场电路以及关联的系统和方法。主磁场电路包括被配置成传导主磁场电流的主磁场绕组、和接近主磁场绕组设置的反磁场绕组。主磁场电路还包括开关元件，该开关元件被配置成将主磁场电流的至少一部分选择性地耦合到反磁场绕组中，以降低主磁场电流的量值。将主磁场电流的至少一部分耦合到反磁场绕组中可以响应于一个或多个预定状态(诸如预定故障状态和使得能够进行预定磁场减弱操作)来执行。

技术领域

本公开的示例总体上涉及发电机，并且更具体地说，涉及用于解决在特定状态下发电机中的主磁场电流的不期望效应的技术。

背景技术

发电机被用于产生当前电网的大部分电力。这些发电机(其可以是同步发电机或永磁发电机)例如被用于将来自内燃、风能、核能以及水力源的机械能例如转换成电能。现代发电机皆可以产生数百兆瓦。

现代绕线式转子发电机包括转子和定子，每个都带有一个或更多个电绕组。由通过转子绕组的电流产生旋转转子上的磁场，其在定子绕组中感应出电流并产生交流(AC)电力。可以通过控制转子绕组中的电流流动(并因此控制磁场的强度，其在定子绕组上感应出电压)来控制发电机的输出电压。在一些情况下，转子绕组中的电流流动可以通过例如利用滑环直接电连接至发电机控制器来提供。在其它情况下，该电流流动可以利用到转子的电枢绕组，通过电磁感应来从发电机控制器控制。一个或更多个负载可以连接至定子的输出部并由其供电。在一些示例中，定子的输出可以被整流以产生直流(DC)电力。

在负载故障状态(如负载中发生短路故障)期间，应当限制由发电机向负载递送的电能，以降低故障后果的严重程度。然而，即使发电机控制器可以切断励磁机电流，转子磁场也因主磁场绕组中存储的磁能和相对较大的时间常数而不会立即下降至零。这种情况导致磁场电流通过转子的组件“自由转动(free-wheeling)”，这继而使得主电枢继续产生电流。遗憾的是，这个电流被提供给短路的电路，使问题复杂化。这使得难以清除负载故障(即，因为其仍然通电)并且可能使转子和定子都过热。如果这种情况持续时间足够长，那么存在永久性损坏负载、配电系统和/或发电机的风险。为解决这些和其它问题，提交了本公开。

发明内容

根据一个或更多个示例，提供了一种发电机的主磁场电路，该主磁场电路包括被配置成传导主磁场电流的主磁场绕组、和接近所述主磁场绕组设置的反磁场绕组。所述主磁场电路还包括开关元件，该开关元件被配置成将所述主磁场电流的至少一部分选择性地耦合到所述反磁场绕组中，以降低所述主磁场电流的量值(magnitude)。

根据一个或更多个示例，提供了一种包括发电机的系统，该系统包括被配置成传导主磁场电流的第一转子绕组、和接近所述主磁场绕组设置的第二转子绕组。所述系统还包括与所述第二转子绕组串联设置的第一开关元件、和控制器，该控制器被配置成，操作所述第一开关元件，以选择性地将所述主磁场电流的至少一部分耦合到所述第二转子绕组中，以降低所述主磁场电流的量值。

根据一个或更多个示例，提供了一种供与发电机一起使用的方法，该方法包括以下步骤：通过所述发电机的主磁场绕组传导主磁场电流；并且，响应于预定状态，将所述主磁场电流的至少一部分耦合到接近所述主磁场绕组设置的反磁场绕组中。将所述主磁场电流的至少一部分耦合到所述反磁场绕组中用于降低所述主磁场电流的量值。

已经讨论的特征、功能，以及优点可以在不同示例中独立实现，或者可以在其它示例中组合，其进一步细节可以参照下列描述和附图而了解。

附图说明

为了使得可以详细理解本公开的上述特征的方式、上面简要概述的本公开的更具体描述可以参照示例进行，其中一些在附图中进行了例示。然而，要注意的是，附图仅例示了本公开的典型示例，并由此，不应被视为对其范围的限制，对于本公开来说，可以允许其它等效示例。

图1是描绘三级发电机的框图。

图2是描绘负载故障状态期间的发电机的电路示意图。