電磁制動系統(tǒng)和方法
【專利摘要】發(fā)電系統(tǒng)的電磁制動系統(tǒng)包括耦合于可旋轉(zhuǎn)軸的導(dǎo)電盤，該可旋轉(zhuǎn)軸操作地耦合于原動機與發(fā)電機之間；控制器，用于從發(fā)電系統(tǒng)接收狀態(tài)信號并且用于基于該狀態(tài)信號產(chǎn)生控制信號；和感應(yīng)單元，用于在由控制信號命令調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度時在導(dǎo)電盤上施加電磁制動力。
【專利說明】電磁制動系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般來說涉及發(fā)電系統(tǒng)并且更具體地涉及用于在發(fā)電系統(tǒng)中維持發(fā)電機與電力網(wǎng)之間的同步的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式能源(DER)系統(tǒng)是小的發(fā)電機，典型地在從3kW至IOOOOkW的范圍內(nèi)，其從各種源產(chǎn)生電力并且將產(chǎn)生的電力傳遞到連接到發(fā)電機的電力網(wǎng)。電力網(wǎng)收集從多個發(fā)電機產(chǎn)生的電力并且將電力傳輸?shù)讲煌恢?。典型地，DER系統(tǒng)是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的備選或增強。小的發(fā)電機可由小的燃氣輪機提供動力或可包括例如燃料電池和/或風力發(fā)電機。DER系統(tǒng)使在輸電中損失的能量減少，這是因為在非常接近用電的地方產(chǎn)生電，甚至可能在相同的建筑物內(nèi)。DER系統(tǒng)還使必須構(gòu)造的電力線的尺寸和數(shù)量減少。
[0003]直到最近，許多國家中的網(wǎng)絡(luò)操作員允許小的分布式發(fā)電機在嚴重的網(wǎng)絡(luò)干擾情況下快速從網(wǎng)絡(luò)斷開。網(wǎng)絡(luò)干擾可由于在DER系統(tǒng)操作期間出現(xiàn)的若干種故障而引起。典型地，電力網(wǎng)中的故障可以是平衡故障或不平衡故障。實際上，電力系統(tǒng)中故障中的大部分是不平衡單相故障。當在公用系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)中的電壓可減小一定量。這樣的電壓減小可稱為“電壓驟降”或“電壓跌落”。
[0004]這樣的“電壓驟降”或“電壓跌落”的特性取決于若干方面，例如故障的類型和嚴重程度、故障的位置和故障的持續(xù)時間。典型地，在電力網(wǎng)中的任何位置處的“電壓驟降”或“電壓跌落”的幅度取決于故障的嚴重程度和到故障的距離。相似地，“電壓驟降”或“電壓跌落”的持續(xù)時間可取決于保護電路檢測并隔離故障所需要的時間?！半妷后E降”或“電壓跌落”的持續(xù)時間通常可以是大約幾百毫秒。
[0005]此外，在故障事件中，發(fā)電機和電力網(wǎng)的互連點處的電壓的突然下降可導(dǎo)致發(fā)電機電力輸出的突然下降。因此，發(fā)電機的電力輸出與來自發(fā)動機的機械動力輸入之間的不平衡可引起發(fā)動機加速，這可導(dǎo)致失去發(fā)電機與剩余電網(wǎng)之間的同步。從而，具有小的慣性的某些類型的發(fā)電機可迅速加速并且在故障事件期間失去同步。在非限制性示例中，某些類型的發(fā)電機包括小的同步或異步發(fā)電機。
[0006]在過去，在這些意外故障和大的電力干擾情況下，每當出現(xiàn)電壓下降時小的發(fā)電機離線跳閘，這是可接受并且可期望的。當從這些小的發(fā)電機提供給電網(wǎng)的總電力與由所有其他發(fā)電單元提供給電網(wǎng)的總電力相比非常小時，采用這樣的方式的操作對電力網(wǎng)的穩(wěn)定性沒有實際的不利影響。然而，隨著電網(wǎng)中小的分布式發(fā)電機的滲入以及由這些小的分布式發(fā)電機提供給電網(wǎng)的電力的量在增加，如果在具有低電壓條件的故障事件期間斷開所有這樣的發(fā)電機，可能危及電網(wǎng)的穩(wěn)定性。因此，這些發(fā)電機仍然與電網(wǎng)同步、穿越低壓條件并且能夠在清除故障后立即將電力饋送到電網(wǎng)內(nèi)，這是可期望的。因此，新興電網(wǎng)碼越來越需要小的發(fā)電機“穿越”由電網(wǎng)故障事件引起的某些電壓條件。然而，這目前對具有小慣性的發(fā)電機代表著大的挑戰(zhàn)，其趨于在“電壓驟降”后迅速加速。
[0007]可采用各種技術(shù)來克服在故障條件期間發(fā)電機中迅速加速的問題。一個這樣的技術(shù)是提供機械制動來使發(fā)電機中的原動機停止。然而，機械制動單元具有相對慢的反應(yīng)時間并且因此對于具有小慣性的小的發(fā)電機是不充足的，這甚至在施加機械制動之前可能失去同步。另一個技術(shù)是增加發(fā)電機的慣性，例如通過添加飛輪，以在低電壓條件期間使發(fā)電機加速減少。該技術(shù)導(dǎo)致具有附加重量和成本的發(fā)電機的動態(tài)性能降低。備選技術(shù)是對電制動提供制動電阻器來耗散電阻器中的電力以便在故障條件期間使發(fā)電機的加速停止。然而，電制動技術(shù)中的大部分包括昂貴的電力電子器件，其使系統(tǒng)的成本大大增加。
[0008]因此，需要有解決一個或多個上述問題的有效且廉價的故障穿越(FRT)發(fā)電系統(tǒng)的改進系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本文描述的一個實施例，電磁制動系統(tǒng)包括:導(dǎo)電盤，其稱合于發(fā)電系統(tǒng)的可旋轉(zhuǎn)軸，其中該可旋轉(zhuǎn)軸操作地耦合于原動機與發(fā)電機之間；控制器，用于從發(fā)電系統(tǒng)接收至少一個狀態(tài)信號并且用于基于該至少一個狀態(tài)信號產(chǎn)生控制信號；和感應(yīng)單元，用于在由控制信號命令調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度時在導(dǎo)電盤上施加電磁制動力。
[0010]根據(jù)本文描述的另一個實施例，方法包括:接收代表可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度、電力網(wǎng)中的電壓、發(fā)電機處的電流、由原動機生成的機械動力、發(fā)電機的轉(zhuǎn)子角、由發(fā)電機生成的電力或其組合的至少一個狀態(tài)信號；基于該至少一個狀態(tài)信號確定控制信號；以及在由控制信號命令調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度時在可旋轉(zhuǎn)軸上施加電磁制動力。
[0011]根據(jù)本文描述的另一個實施例，發(fā)電系統(tǒng)包括:原動機，用于形成機械動力；發(fā)電機，其通過可旋轉(zhuǎn)軸操作地耦合于該原動機用于基于該機械動力產(chǎn)生電流并且將該電流供應(yīng)給電力網(wǎng)；和電磁制動單元，其操作地耦合于可旋轉(zhuǎn)軸用于調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度。
[0012]提供一種電磁制動系統(tǒng)，其包括:
導(dǎo)電盤，其耦合于發(fā)電系統(tǒng)的可旋轉(zhuǎn)軸，其中所述可旋轉(zhuǎn)軸操作地耦合于原動機與發(fā)電機之間；
控制器，用于從所述發(fā)電系統(tǒng)接收至少一個狀態(tài)信號并且用于基于所述至少一個狀態(tài)信號產(chǎn)生控制信號；
感應(yīng)單元，用于在由所述控制信號命令調(diào)節(jié)所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度時在所述導(dǎo)電盤上施加電磁制動力。
[0013]優(yōu)選的,所述感應(yīng)單元包括:
多個感應(yīng)器；
電源，用于供應(yīng)交流和直流中的至少一個給所述感應(yīng)器以在所述導(dǎo)電盤中感應(yīng)渦流；
以及
電開關(guān)，其耦合于所述感應(yīng)器與所述電源之間用于如由所述控制信號命令的那樣調(diào)節(jié)所述交流和所述直流中的至少一個。
[0014]優(yōu)選的，所述感應(yīng)器靠近所述導(dǎo)電盤設(shè)置來跨所述導(dǎo)電盤形成第一磁場，其中形成的第一磁場在所述導(dǎo)電盤旋轉(zhuǎn)通過所述第一磁場時在所述導(dǎo)電盤中感應(yīng)所述渦流。
[0015]優(yōu)選的，所述導(dǎo)電盤中感應(yīng)的渦流形成第二磁場，其與所述第一磁場相對來阻止所述導(dǎo)電盤的旋轉(zhuǎn)。
[0016]優(yōu)選的，所述至少一個狀態(tài)信號代表所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度、所述電力網(wǎng)中的電壓、所述發(fā)電機處的電流、由所述原動機生成的機械動力、所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子角、由所述發(fā)電機生成的電力或其組合。
[0017]優(yōu)選的，所述控制器配置成促使所述控制信號在所述電力網(wǎng)中的電壓是故障電壓時啟動和調(diào)節(jié)所述電磁制動力。
[0018]優(yōu)選的，所述控制器配置成促使所述控制信號在所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度在閾值速度之上以及所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子角在閾值角之上中的至少一個時啟動和調(diào)節(jié)所述電磁制動力。
[0019]優(yōu)選的，所述控制器配置成促使所述控制信號在由所述原動機生成的機械動力在第一閾值功率之上或由所述發(fā)電機生成的電力在第二閾值功率之下時施加所述電磁制動力。
[0020]優(yōu)選的，所述控制器配置成促使所述控制信號在所述發(fā)電機處的電流在閾值電流之上時啟動和調(diào)節(jié)所述電磁制動力。
[0021]優(yōu)選的，所述控制器配置成促使所述控制信號以基于接收的狀態(tài)信號來停止或調(diào)節(jié)由所述原動機生成的動力。
[0022]提供一種方法，其包括:
接收代表可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度、電力網(wǎng)中的電壓、發(fā)電機處的電流、由原動機生成的機械動力、發(fā)電機的轉(zhuǎn)子角、由發(fā)電機生成的電力或其組合的至少一個狀態(tài)信號；
基于所述至少一個狀態(tài)信號確定控制信號；以及
在由所述控制信號命令調(diào)節(jié)所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度時在所述可旋轉(zhuǎn)軸上施加電磁制動力。
[0023]優(yōu)選的,在所述可旋轉(zhuǎn)軸上施加所述電磁制動力包括:
跨耦合于所述可旋轉(zhuǎn)軸的導(dǎo)電盤形成第一磁場；
在所述導(dǎo)電盤旋轉(zhuǎn)通過所述第一磁場時在所述導(dǎo)電盤中感應(yīng)渦流；以及使用所述導(dǎo)電盤中的感應(yīng)渦流用于形成第二磁場，其與所述第一磁場相對來阻止所述導(dǎo)電盤的旋轉(zhuǎn)。
[0024]優(yōu)選的，所述導(dǎo)電盤周圍形成所述第一磁場包括將交流和直流中的至少一個發(fā)送到多個感應(yīng)器，其中所述交流和所述直流中的至少一個對應(yīng)于所述控制信號。
[0025]優(yōu)選的，所述方法進一步包括:
確定所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度是否在閾值速度之上以及所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子角是否在閾值角之上中的至少一個；
如果是這樣的話，將所述控制信號發(fā)送到所述感應(yīng)單元用于在所述可旋轉(zhuǎn)軸上施加所述電磁制動力來維持所述發(fā)電機與所述電力網(wǎng)之間的同步。
[0026]優(yōu)選的，所述方法進一步包括:
確定所述電力網(wǎng)中的電壓是否是故障電壓；
如果是這樣的話，將所述控制信號發(fā)送到所述感應(yīng)單元用于在所述可旋轉(zhuǎn)軸上施加所述電磁制動力。
[0027]優(yōu)選的，所述方法進一步包括:
確定由所述原動機生成的機械動力是否在第一閾值功率之上或由所述發(fā)電機生成的電力是否在第二閾值功率之下； 如果是這樣的話，將所述控制信號發(fā)送到所述感應(yīng)單元用于在所述可旋轉(zhuǎn)軸上施加所述電磁制動力。
[0028]優(yōu)選的，所述方法進一步包括:
確定所述發(fā)電機處的電流是否在閾值電流之上；
如果是這樣的話，將所述控制信號發(fā)送到所述感應(yīng)單元用于在所述可旋轉(zhuǎn)軸上施加所述電磁制動力。
[0029]優(yōu)選的，所述方法進一步包括:
確定由所述原動機生成的機械動力是否在第一閾值功率之上或由所述發(fā)電機生成的電力是否在第二閾值功率之下；
如果是這樣的話，發(fā)送所述控制信號來持續(xù)預(yù)定時段地調(diào)節(jié)所述機械動力的產(chǎn)生。
[0030]提供一種發(fā)電系統(tǒng),其包括:
原動機，用于形成機械動力；
發(fā)電機，其通過可旋轉(zhuǎn)軸操作地耦合于所述原動機用于基于所述機械動力產(chǎn)生電流并且將所述電流供應(yīng)給電力網(wǎng)；以及
電磁制動單元，其操作地耦合于所述可旋轉(zhuǎn)軸用于調(diào)節(jié)所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度。
[0031]優(yōu)選的,所述電磁制動單元包括:
導(dǎo)電盤，其耦合于所述可旋轉(zhuǎn)軸；以及 控制器，用于執(zhí)行以下步驟:
接收至少一個信號，其代表所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度、所述電力網(wǎng)中的電壓、所述發(fā)電機處的電流、由所述原動機生成的機械動力、所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子角、由所述發(fā)電機生成的電力或其組合；以及
基于所述至少一個信號確定控制信號，其中所述控制信號代表所述發(fā)電系統(tǒng)中的故障條件；和
感應(yīng)單元，用于基于確定的控制信號在所述導(dǎo)電盤上施加電磁制動力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]當下列詳細描述參照附圖(其中所有圖中相似的符號代表相似的組件)閱讀時，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)勢將變得更好理解，其中:
圖1是圖示電壓驟降的深度和清除時間的電網(wǎng)碼限定的電壓分布的標繪圖。
[0033]圖2是根據(jù)本公開的方面利用電磁制動系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)的圖示。
[0034]圖3是根據(jù)本公開的方面的詳細電磁制動系統(tǒng)的圖示。
[0035]圖4是根據(jù)本公開的方面的另一個詳細電磁制動系統(tǒng)的圖示。
[0036]圖5是根據(jù)本公開的方面圖示用于在發(fā)電系統(tǒng)中維持發(fā)電機與電力網(wǎng)之間的同步的方法的流程圖。
[0037]圖6是根據(jù)本公開的方面的導(dǎo)電盤的一側(cè)上的感應(yīng)器的圖示。
[0038]圖7是根據(jù)本公開的方面的導(dǎo)電盤的兩側(cè)上的感應(yīng)器的圖示。
[0039]圖8是根據(jù)本公開的方面的耦合于單個電路的感應(yīng)器的圖示。以及 圖9是根據(jù)本公開的方面的耦合于多個電路的感應(yīng)器的圖示?！揪唧w實施方式】
[0040]如將在下文詳細描述的，呈現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)中的示范性電磁制動系統(tǒng)的各種實施例和用于在發(fā)電系統(tǒng)中維持發(fā)電機與電力網(wǎng)之間的同步的方法。通過采用在下文描述的方法和電磁制動系統(tǒng)的各種實施例，以非常低的成本向發(fā)電系統(tǒng)提供LVRT (低電壓穿越)或FRT(故障穿越)能力。
[0041]圖1圖示在故障事件期間在發(fā)電系統(tǒng)的連接點(POC)處的電壓極限曲線的示例的標繪圖100。電網(wǎng)碼要求發(fā)電系統(tǒng)在沒有斷開的情況下穿越這樣的故障事件。根據(jù)電網(wǎng)碼要求，電網(wǎng)當局預(yù)期發(fā)電機在POC處出現(xiàn)一定幅度和持續(xù)時間的電壓驟降時保持連接。電網(wǎng)碼要求旨在防止大量發(fā)電機的突然斷開，這有促使電壓驟降并且對系統(tǒng)穩(wěn)定性具有負面影響。電網(wǎng)碼因此需要所有發(fā)電機保持連接到電力網(wǎng)，只要POC處的電壓等于或高于示出的電壓極限曲線即可。然而，這是一個示范性情況，并且電壓極限曲線形狀可因國家或電網(wǎng)當局而不同。在一個示例中，故障可由于閃電和風暴而引起。這些故障可引起一定幅度和持續(xù)時間的“電壓驟降”，其取決于故障的類型和嚴重程度以及故障距POC的距離。
[0042]此外，標繪圖100示出:水平軸112 (其代表以毫秒計的時間)和垂直軸114，其代表以百分比計的電壓。故障在O毫秒處出現(xiàn)。在故障之前，系統(tǒng)處于正常條件，因此POC處(即，O毫秒前)的故障前電壓116是100%或每單位I。當出現(xiàn)故障事件時，O毫秒處的電壓118可在故障開始時下降95%以低至5%。典型地，需要發(fā)電機甚至在電壓下降到低至5%時保持與電力網(wǎng)的連接。應(yīng)該注意POC處的電壓取決于故障距POC的電距離、故障的類型和嚴重程度等。在一個實施例中，電壓下降可小于95%。在另一個實施例中，電壓下降在POC處的零阻抗故障情況下可高達100%。
[0043]當POC處的電壓由于某些故障事件而跌落時，如在圖1中圖示的，由發(fā)電機注入電網(wǎng)內(nèi)的電力的量可能減少。同時，如果由原動機生成的機械動力不減少，由原動機輸送到發(fā)電機的機械動力變得大于由發(fā)電機注入電網(wǎng)的電力。輸送到發(fā)電機的機械動力與取自發(fā)電機的電力中的差被變換成使發(fā)動機和發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量加速的動能。這進而使轉(zhuǎn)子的速度增加到同步速度之上，這導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)子角增加。轉(zhuǎn)子角的增加最終將導(dǎo)致在發(fā)電機與電網(wǎng)之間失去同步。而且，發(fā)電機可能跳閘并且可能不滿足需要的電網(wǎng)碼。這可以通過將轉(zhuǎn)子速度減少至同步速度或閾值速度或減少到同步速度或閾值速度以下并且隨之在失去同步之前使轉(zhuǎn)子角停止增加并且將發(fā)電系統(tǒng)帶回到穩(wěn)定的操作點而避免。轉(zhuǎn)子速度的減少需要按時使旋轉(zhuǎn)質(zhì)量減速。在電網(wǎng)碼電壓分布的示例中，故障事件持續(xù)時間示出為150ms。在150ms處，清除故障或區(qū)域保護中的一個被啟用，從而電壓上升到20%。此外在500ms處，啟用其他區(qū)域保護并且電壓在1500ms內(nèi)回到90%。
[0044]參考圖2，根據(jù)本公開的方面，描繪具有電磁制動單元212的發(fā)電系統(tǒng)200。發(fā)電系統(tǒng)200典型地用于將機械動力轉(zhuǎn)換成電力。例如，在風系統(tǒng)中，穿過風輪機的風的動能被轉(zhuǎn)換成機械動力。該轉(zhuǎn)換的機械動力進而用于產(chǎn)生電力。
[0045]在圖2的實施例中，發(fā)電系統(tǒng)200包括原動機202、可旋轉(zhuǎn)軸204、導(dǎo)電盤206、發(fā)電機208和電磁制動單元212。發(fā)電機208向電力網(wǎng)210提供電力。原動機202可配置成形成機械動力。原動機202典型地包括轉(zhuǎn)子(未示出),例如風輪機、燃氣輪機、燃氣發(fā)動機或柴油發(fā)動機。此外，原動機202通過可旋轉(zhuǎn)軸204機械耦合于發(fā)電機208。在一個示例中，可旋轉(zhuǎn)軸204包括第一端214和第二端216?？尚D(zhuǎn)軸204的第一端214稱合于原動機202,而可旋轉(zhuǎn)軸204的第二端216耦合于發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子。而且，在一個實施例中，可旋轉(zhuǎn)軸204可包括一個或多個齒輪箱(未示出)?？尚D(zhuǎn)軸204典型地用于將來自原動機202的機械動力運送到發(fā)電機208。例如，在原動機202處生成的機械動力可用于以預(yù)定速度使可旋轉(zhuǎn)軸204旋轉(zhuǎn)?？尚D(zhuǎn)軸204的該旋轉(zhuǎn)進而使發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生電力。在一個實施例中，發(fā)電機208可包括三相發(fā)電機。
[0046]此外，在發(fā)電機208處產(chǎn)生的電力被傳遞到電力網(wǎng)210。要注意發(fā)電機208和電力網(wǎng)210的連接點218稱為連接點(P0C)。在一些實施例中，發(fā)電機208可通過電力電子轉(zhuǎn)換器(未不出)|禹合于電力網(wǎng)210,并且在其他實施例中，發(fā)電機208可在沒有任何電力電子轉(zhuǎn)換器的情況下耦合于電力網(wǎng)210。在另一個實施例中，發(fā)電機208可在具有或沒有電力電子器件的情況下通過變壓器(未示出)耦合于電力網(wǎng)210。電力網(wǎng)210收集從一個或多個發(fā)電機產(chǎn)生的電力并且將收集的電力傳輸?shù)讲煌奈恢糜糜谝粋€或多個應(yīng)用。
[0047]在圖2的示范性實施例中，導(dǎo)電盤206剛性地耦合于可旋轉(zhuǎn)軸204。用于導(dǎo)電盤206的傳導(dǎo)材料可包括但不限于，銅、鋁和/或鋼。典型地，不同的材料提供不同的轉(zhuǎn)矩-速度特性，因此，進一步的自由度對于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員實現(xiàn)需要的制動能力是可用的。導(dǎo)電盤206可以是小且輕的盤，其對發(fā)電機208的慣性幾乎沒有影響或具有可忽略的影響。在一個示范性實施例中，導(dǎo)電盤206可具有大約1.5cm的厚度和大約90cm的外徑以在額定電流供應(yīng)下提供大約HkNm的轉(zhuǎn)矩能力。要注意導(dǎo)電盤206的尺寸可根據(jù)應(yīng)用的類型而不同，并且從而，它們不應(yīng)視為限于示范性的那些。由于導(dǎo)電盤206剛性地耦合于可旋轉(zhuǎn)軸204，可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度可通過控制導(dǎo)電盤206的旋轉(zhuǎn)速度而受控制。
[0048]在發(fā)電系統(tǒng)200的操作期間，由于系統(tǒng)200中的一個或多個故障事件，POC 218處的電壓可跌落到預(yù)定水平之下，如在圖1中描繪的。當在系統(tǒng)200中出現(xiàn)這樣的電壓跌落/下降時，由發(fā)電機208注入電網(wǎng)210的電力可能減少。如果由原動機202生成的機械動力相應(yīng)地不減少，則過剩的機械動力變換成使發(fā)動機/原動機202和發(fā)電機208的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量加速的動能。因此，發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子速度可增加，從而導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)子角增加，這可導(dǎo)致在發(fā)電機208與電力網(wǎng)210之間失去同步。因此，發(fā)電機208將跳閘并且未能遵從需要的電網(wǎng)碼。
[0049]為了解決這些缺點/問題，采用電磁制動單元212來幫助發(fā)電系統(tǒng)200調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度。此外，通過調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度，電磁制動單元212可維持發(fā)電機208與電力網(wǎng)210之間的同步。特別地，電磁制動單元212從發(fā)電系統(tǒng)200接收至少一個狀態(tài)信號。該狀態(tài)信號可代表可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度、電力網(wǎng)210中的電壓、發(fā)電機208處的電流、由原動機202生成的機械動力、發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子角、由發(fā)電機208生成的電力或其組合。發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子角限定為發(fā)電機208的定子電壓與電力網(wǎng)210的電壓之間的電角。而且，該狀態(tài)信號可指示發(fā)電系統(tǒng)200中的一個或多個故障事件/條件。
[0050]此外，電磁制動單元212可基于接收的狀態(tài)信號產(chǎn)生控制信號。該產(chǎn)生的控制信號用于對可旋轉(zhuǎn)軸204施加電磁制動力來調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度，這進而防止在發(fā)電機208與電力網(wǎng)210之間失去同步。維持發(fā)電機208與電力網(wǎng)210之間的同步的方面將參考圖3和4更詳細地解釋。從而，通過采用電磁制動單元212控制可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度并且維持發(fā)電機208與電力網(wǎng)210之間的同步。這進而有助于發(fā)電系統(tǒng)200遵從需要的電網(wǎng)碼，其包括LVRT電網(wǎng)碼。[0051]參考圖3，根據(jù)本公開的方面，描繪發(fā)電系統(tǒng)300中實現(xiàn)的詳細電磁制動單元的圖示。電磁制動單元212包括速度傳感器302、控制器304和感應(yīng)單元306。在一個實施例中，速度傳感器302電耦合于可旋轉(zhuǎn)軸204來確定可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度。特別地，速度傳感器302將速度信號308 (其代表可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度)發(fā)送到控制器304。除速度信號外，控制器304還可從例如發(fā)電系統(tǒng)300的原動機202、發(fā)電機208和電力網(wǎng)210的組件接收至少一個狀態(tài)信號。該狀態(tài)信號可代表由原動機202生成的機械動力、由發(fā)電機208生成的電流、電力網(wǎng)210中的電壓、發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子角、由發(fā)電機208生成的電力或其組
八
口 ο
[0052]在圖3的示范性實施例中，控制器304可接收狀態(tài)信號，其包括至少速度信號308、功率信號310、317、電流信號312、電壓信號314、轉(zhuǎn)子信號316或其組合。
[0053]在更特定的實施例中，控制器304從電力網(wǎng)210接收電壓信號314。電壓信號314可代表在電力網(wǎng)210中出現(xiàn)的一個或多個故障事件。在一個示例中，電壓信號314可指示POC或電力網(wǎng)210處的故障電壓，如在圖1中描繪的。在一個實施例中，可在電力網(wǎng)210中米用一個或多個電壓傳感器(未不出)來確定電壓信號314。
[0054]備選地或另外，控制器304可從發(fā)電機208接收電流信號312。電流信號312可代表由發(fā)電機208產(chǎn)生的電流。而且，電流信號312可指示發(fā)電機208處的電流是在閾值電流之上還是之下。在一個實施例中，一個或多個電流傳感器(未示出)可設(shè)置在發(fā)電機208上或發(fā)電機208的輸出端處來確定電流信號312。
[0055]備選地或另外，控制器304可從發(fā)電機208接收轉(zhuǎn)子信號316。轉(zhuǎn)子信號316可代表發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子角。轉(zhuǎn)子角可通過整合軸204的變化速度和預(yù)定同步速度而測量。更具體地，轉(zhuǎn)子角可指示發(fā)電機208的定子電壓與電力網(wǎng)210中的電壓之間的電角。在一個實施例中，可在發(fā)電機208和/或電力網(wǎng)210中采用一個或多個傳感器(未示出)來確定轉(zhuǎn)子信號316。在另一個實施例中，用于確定電流信號312的傳感器還可用于確定轉(zhuǎn)子信號316。
[0056]備選地或另外，控制器304可從發(fā)電系統(tǒng)300的原動機202接收功率信號310。該功率信號310可代表由原動機202生成的機械動力。而且，功率信號310可指示生成的機械動力是在第一閾值功率之上還是之下。在一個實施例中，一個或多功率傳感器(未不出)可在原動機202中使用來確定功率信號310。
[0057]備選地或另外，控制器304可從POC 218接收電力信號317。電力信號317可代表由發(fā)電機208生成的電力。而且，功率信號310可指示生成的電力是在第二閾值功率之上還是之下。在一個實施例中，控制器304可基于由發(fā)電機208產(chǎn)生的電壓和電流來確定電力。
[0058]當從發(fā)電系統(tǒng)300接收這些信號308、310、312、314、316、317中的一個或多個時，控制器304可產(chǎn)生控制信號318來啟動和/或調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)軸204上的電磁制動力/功率。在一個實施例中，施加在可旋轉(zhuǎn)軸204上的電磁制動力的量與控制信號318的幅度成比例。在示范性實施例中，控制信號318可基于這些信號308、310、312、314、316、317中的一個或這些信號308、310、312、314、316、317的組合而產(chǎn)生。
[0059]在一個實施例中，控制器304可基于接收的電壓信號314確定在電力網(wǎng)210中是否出現(xiàn)了故障事件。如果是這樣的話，控制器304產(chǎn)生控制信號318，其對應(yīng)于電力網(wǎng)210的故障事件。電壓信號314可指示電力網(wǎng)210中的故障事件。
[0060]在另一個實施例中，控制器304可基于接收的速度信號308確定可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度是否在閾值速度之上。如果是這樣的話，控制器304產(chǎn)生控制信號318，其對應(yīng)于可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度。而且，控制器304可產(chǎn)生控制器信號318，其對應(yīng)于可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度中的改變。例如，如果軸204的旋轉(zhuǎn)速度是1510 rpm并且閾值速度是1500rpm，產(chǎn)生控制信號318來使旋轉(zhuǎn)速度減少lOrpm。
[0061]在再另一個實施例中，控制器304可基于接收的功率信號310確定由原動機202生成的機械動力是否在第一閾值功率之上。如果是這樣的話，控制器304可產(chǎn)生控制信號318，其對應(yīng)于由原動機202生成的機械動力。而且，控制器304可產(chǎn)生控制信號318，其對應(yīng)于在第一閾值功率之上的機械動力的量。在該實施例中，產(chǎn)生的控制信號318可用于在導(dǎo)電盤206上施加制動來使軸204的旋轉(zhuǎn)速度減少。
[0062]米用相似的方式,控制器304可基于接收的功率信號310確定由原動機202生成的機械動力是否在第一閾值功率之下。如果是這樣的話，控制器304可產(chǎn)生控制信號318，其對應(yīng)于由原動機202生成的機械動力。在該實施例中，產(chǎn)生的控制信號318可用于將作用于導(dǎo)電盤206上的制動力去除。在一個實施例中，電力信號317可用作用于確定控制信號318的第一閾值功率。
[0063]在另一個實施例中，控制器304可基于接收的電力信號317確定由發(fā)電機208生成的電力是否在第二閾值電力之下。如果是這樣的話，控制器304可產(chǎn)生控制信號318，其對應(yīng)于由發(fā)電機208生成的電力。而且，控制器304可產(chǎn)生控制信號318，其對應(yīng)于在第二閾值電力之下的電力的量。在該實施例中，產(chǎn)生的控制信號318可用于在導(dǎo)電盤206上施加制動來使軸204的旋轉(zhuǎn)速度減少。在一個實施例中，從原動機202接收的功率信號310可用作用于確定控制信號318的第二閾值電力。
[0064]在一個或多個實施例中，控制器304可基于接收的電流信號312確定發(fā)電機208處的電流是否在閾值電流之上。如果是這樣的話，控制器304可產(chǎn)生控制信號318，其對應(yīng)于發(fā)電機208處的電流。而且，控制器304可產(chǎn)生控制信號318，其對應(yīng)于在閾值電流之上的電流的量。
[0065]在另一個實施例中，控制器304可基于接收的轉(zhuǎn)子信號316確定發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子角是否在閾值轉(zhuǎn)子角之上。如果是這樣的話，控制器302可產(chǎn)生控制信號318，其對應(yīng)于發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子角。
[0066]此外,在再另一個實施例中，控制器304可基于從發(fā)電系統(tǒng)300接收的信號308、310、312、314、316、317的一些組合來產(chǎn)生控制信號318。在一個示例中，控制器304可僅當存在下列條件的每個時產(chǎn)生控制信號318:電力網(wǎng)210中的電壓在閾值電壓之下，發(fā)電機電流在閾值電流之上，以及軸204的旋轉(zhuǎn)速度在閾值速度之上。否則，控制器318可忽略這些接收的信號308、310、312、314、316，并且不產(chǎn)生控制信號318。在組合方法的另一個示例中，如果電力網(wǎng)處的電壓低于正常電壓的50%并且發(fā)電機電流高于正常電流10%，控制器304可產(chǎn)生控制信號318。要注意正常電壓和正常電流指它們在系統(tǒng)300中沒有出現(xiàn)故障事件/條件時正常條件期間系統(tǒng)300中的相應(yīng)電壓和電流。
[0067]在一個實施例中，控制器可另外基于從發(fā)電系統(tǒng)300接收的信號308、310、312、314、316、317中的一個或多個來產(chǎn)生控制信號320。向原動機202提供控制信號320來持續(xù)確定時段地控制或調(diào)節(jié)機械動力的產(chǎn)生。在一個示例中，如果在發(fā)電系統(tǒng)中檢測到故障(例如，電力網(wǎng)210中的故障電壓)，控制器304可發(fā)送控制信號320來持續(xù)確定時段地停止或調(diào)節(jié)原動機202處的機械動力的產(chǎn)生。此外，一旦清除故障或故障持續(xù)原動機202的最大中斷時段，控制器304可將另一個控制信號發(fā)送到原動機202來重新開始產(chǎn)生機械動力并且快速恢復(fù)全機械動力。通過另外控制原動機202處的動力產(chǎn)生，制動系統(tǒng)212的尺寸和制動能力以及有關(guān)的電力電子器件和電源可大大減少。
[0068]當確定控制信號318時，控制器304可配置成驅(qū)動感應(yīng)單元306來啟動和/或調(diào)節(jié)導(dǎo)電盤206上的電磁制動力。在一個實施例中，電磁制動力可根據(jù)由控制器304提供的控制信號318的幅度來調(diào)節(jié)或改變。而且，在一個或多個情形中，控制器304可驅(qū)動感應(yīng)單元306來去除施加在導(dǎo)電盤206上的電磁制動力。例如，如先前指出的，如果原動機202的機械動力在第一閾值功率之下并且發(fā)電機的負荷角在閾值極限之下，或更一般地，已經(jīng)清除故障事件，控制信號318可提供給感應(yīng)單元306來停止或去除作用于導(dǎo)電盤206上的電磁制動力。在該情況下，控制器304提前確定軸204的旋轉(zhuǎn)速度可由于原動機202的機械動力的下降而降低。從而,通過去除導(dǎo)電盤206上的電磁制動力，發(fā)電系統(tǒng)300可具有額外的時間來維持發(fā)電機208與電網(wǎng)210之間的同步。
[0069]在圖3的實施例中，感應(yīng)單元306通信地耦合于控制器304來接收控制信號318并且基于控制信號318施加電磁力。特別地,感應(yīng)單兀306跨導(dǎo)電盤206形成第一磁場。在一個實施例中，該第一磁場對應(yīng)于接收的控制信號318的幅度。
[0070]此外，耦合于可旋轉(zhuǎn)軸204的導(dǎo)電盤206通過該形成的第一磁場旋轉(zhuǎn)。更具體地，第一磁場的振幅和/或方向可在導(dǎo)電盤206正沿可旋轉(zhuǎn)軸204旋轉(zhuǎn)時改變。由于第一磁場中的這些變化(其與導(dǎo)電盤206的每個部分聯(lián)系起來)，在導(dǎo)電盤206中感應(yīng)渦流。這些感應(yīng)的渦流可進一步形成第二磁場，其與第一磁場相對來阻止導(dǎo)電盤206的旋轉(zhuǎn)。通過阻止導(dǎo)電盤206的旋轉(zhuǎn)，可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度被控制在閾值速度之下來維持發(fā)電機208與電力網(wǎng)210之間的同步。在一個示例中，如果可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度在閾值速度之上，由電磁制動系統(tǒng)212阻止導(dǎo)電盤206的旋轉(zhuǎn)來維持發(fā)電機208與電力網(wǎng)210之間的同步。而且，當阻止導(dǎo)電盤206的旋轉(zhuǎn)時，發(fā)電機208處的加速功率可作為熱而跨導(dǎo)電盤206耗散。施加電磁力的方面將參考圖4更詳細地解釋。從而，通過施加和/或調(diào)節(jié)電磁制動力，調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度，這進而有助于發(fā)電機208維持與電力網(wǎng)210的同步并且遵從電網(wǎng)碼要求。
[0071]圖4是根據(jù)本公開的方面的發(fā)電系統(tǒng)400中的另一個詳細的電磁制動單元的圖示，其示出實施例的額外細節(jié)，其中感應(yīng)單元306包括電源402、電開關(guān)404和感應(yīng)器406。感應(yīng)器406可包括靠近導(dǎo)電盤206設(shè)置的一個或多個電繞組。如本文使用的“靠近”意指足夠接近導(dǎo)電盤使得可以實現(xiàn)描述的制動功能。在一個非限制性示例中，感應(yīng)器位于距導(dǎo)電盤大約5mm處。這些繞組經(jīng)由電開關(guān)404耦合于電源402來從電源402接收交流(AC)或直流(DC)電流。在一個實施例中，感應(yīng)器406可布置在面向?qū)щ姳P206的一個或多個層中。而且，感應(yīng)器406可布置在面向?qū)щ姳P206的一側(cè)或?qū)щ姳P206的兩個側(cè)的一個或多個組中。而且，這些感應(yīng)器406的組可連接到單個電路或多個電路。在另一個實施例中，感應(yīng)器406的組中的每個可獨立連接到不同的電路(并行地)來改進制動動作的響應(yīng)時間，并且還旨在使感應(yīng)器406的組更好地匹配可用開關(guān)404和電源402。[0072]此外，電開關(guān)404配置成調(diào)節(jié)由電源402提供給感應(yīng)器406的AC或DC電流。在一個實施例中，電開關(guān)404可包括“絕緣柵雙極晶體管”(IGBT)開關(guān)，其可由發(fā)送到該開關(guān)的柵極端子的控制信號318控制。特別地，開關(guān)404根據(jù)從控制器304接收的控制信號318在ON狀態(tài)與OFF狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。更具體地，控制信號318可包括一個或多個脈沖，其取決于導(dǎo)電盤206上所需要的電磁制動力的量。如果向開關(guān)404的柵極端子提供控制信號318的正脈沖，開關(guān)轉(zhuǎn)向ON狀態(tài)。相似地，如果向開關(guān)404的柵極端子提供控制信號318的負脈沖或不向其提供控制信號318，開關(guān)404轉(zhuǎn)向OFF狀態(tài)。當開關(guān)404處于ON狀態(tài)時，向感應(yīng)器406提供AC或DC電流，當開關(guān)404處于OFF狀態(tài)時，不向感應(yīng)器406提供AC或DC電流。從而，根據(jù)控制信號318中的脈沖序列，電開關(guān)404調(diào)節(jié)從電源402接收的AC或DC電流。例如，如果將開關(guān)404接通或關(guān)斷100次并且接通或關(guān)斷時段相同，開關(guān)404提供總電流的50%。
[0073]根據(jù)本公開的方面，感應(yīng)器406基于從電源402接收的AC或DC電流跨導(dǎo)電盤206形成第一磁場。磁場的強度對應(yīng)于從開關(guān)404接收的調(diào)節(jié)AC或DC電流。該形成的第一磁場進一步在導(dǎo)電盤206中感應(yīng)渦流。特別地，當導(dǎo)電盤206旋轉(zhuǎn)通過形成的第一磁場時在導(dǎo)電盤中感應(yīng)渦流。這些感應(yīng)的渦流可進一步形成第二磁場，其與第一磁場相對來阻止導(dǎo)電盤206的旋轉(zhuǎn)。通過阻止導(dǎo)電盤206的旋轉(zhuǎn)，可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度被控制在閾值速度之下來維持發(fā)電機208與電力網(wǎng)210之間的同步。而且，當阻止導(dǎo)電盤206的旋轉(zhuǎn)時，發(fā)電機208處的加速功率可作為熱而跨導(dǎo)電盤206耗散。從而，通過施加電磁制動力，發(fā)電機208維持與電力網(wǎng)210的同步，這進而遵從電網(wǎng)碼要求。
[0074]參考圖5，描繪根據(jù)本公開的方面的流程圖500，其圖示用于在發(fā)電系統(tǒng)中維持發(fā)電機與電力網(wǎng)之間的同步的方法。為了便于理解本公開，參考圖2-4的組件描述該方法。該方法在步驟502處開始，在這里從發(fā)電系統(tǒng)300接收至少一個狀態(tài)信號，其代表可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度、電力網(wǎng)210中的電壓、發(fā)電機208處的電流、由原動機202生成的機械動力、發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子角、來自發(fā)電機的電力或其組合。為此，控制器304配置成從例如發(fā)電系統(tǒng)300的原動機202、發(fā)電機208和電力網(wǎng)210的組件接收狀態(tài)信號。特別地，控制器304可接收狀態(tài)信號，其包括來自電力網(wǎng)210的電壓信號314、來自發(fā)電機208的電流信號312、來自可旋轉(zhuǎn)軸204的速度信號308、來自原動機202的功率信號310、來自發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子信號316和/或來自發(fā)電機的功率信號317中的至少一個。在示范性實施例中，電壓信號314可指示電力網(wǎng)210中的故障電壓。速度信號308可指示軸204的旋轉(zhuǎn)速度，電流信號312可指示由發(fā)電機208產(chǎn)生的電流，功率信號310可指示由原動機202生成的機械動力，轉(zhuǎn)子信號316可指示發(fā)電機208的轉(zhuǎn)子角，并且功率信號317可指示由發(fā)電機208生成的電力。
[0075]另外，在步驟504處，基于這些接收的狀態(tài)信號308、310、312、314、316、317中的一個或多個確定控制信號318。在一個示例中，控制器304確定可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度是否在來自接收的狀態(tài)信號的閾值速度之上。如果是這樣的話，控制器304產(chǎn)生控制信號318，其對應(yīng)于可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度。在另一個示例中，控制器304可證實狀態(tài)信號來檢測電力網(wǎng)210中的任何故障事件。如果已經(jīng)在電力網(wǎng)210中出現(xiàn)故障事件，控制器304可確定對應(yīng)于故障事件的控制信號318。在一個實施例中，如果在電力網(wǎng)210中未出現(xiàn)故障事件，控制器304可證實可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度。如果可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度在閾值速度之上，控制器304可確定與旋轉(zhuǎn)速度(其增加到閾值速度之上)的量成比例的控制信號318。要注意控制器304可基于信號308、310、312、314、316、317的任何組合產(chǎn)生控制信號318并且不限于上文提到的組合。之后，確定的控制信號318提供給感應(yīng)器306，其靠近導(dǎo)電盤206設(shè)置。
[0076]此外，在步驟506處，當由控制信號318命令調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)軸204的旋轉(zhuǎn)速度時，在可旋轉(zhuǎn)軸204上施加電磁制動力，這進而有助于維持發(fā)電機208與電力網(wǎng)210之間的同步。為此，感應(yīng)單元306可在可旋轉(zhuǎn)軸204上施加電磁制動力。特別地，感應(yīng)單元306可形成第一磁場，其對應(yīng)于從控制器304接收的控制信號318。當導(dǎo)電盤206旋轉(zhuǎn)通過第一磁場時，該第一磁場進一步在導(dǎo)電盤206中感應(yīng)渦流。導(dǎo)電盤206中的感應(yīng)渦流可在導(dǎo)電盤206周圍形成第二磁場。該形成的第二磁場與第一磁場相對來阻止導(dǎo)電盤206的旋轉(zhuǎn)。從而,經(jīng)由導(dǎo)電盤206在可旋轉(zhuǎn)軸204上施加電磁力來維持發(fā)電機208與電力網(wǎng)210之間的同步。
[0077]參考圖6，描繪根據(jù)本公開的方面布置在導(dǎo)電盤206的一側(cè)處的感應(yīng)器406的圖示。感應(yīng)器406可布置在面向?qū)щ姳P206的一個或多個層中。而且，在圖6的實施例中，感應(yīng)器406可布置在面向?qū)щ姳P206的一側(cè)的一個或多個組中。在一個實施例中，包括用于傳導(dǎo)磁通的磁鋼的護鐵盤(未示出)可在感應(yīng)器406的第一側(cè)(其與面向?qū)щ姳P206的第二側(cè)相對)處耦合于感應(yīng)器406。而且，感應(yīng)器406和護鐵盤可由相同的材料件制成和/或用作單個單元。
[0078]此外，在圖7的實施例中，感應(yīng)器406布置在面向?qū)щ姳P的兩個側(cè)的一個或多個組中。采用與關(guān)于圖6討論的相似的方式，護鐵盤(未示出)可耦合于感應(yīng)器406用于傳導(dǎo)磁通。由于感應(yīng)器406布置在導(dǎo)電盤的兩個側(cè)上，施加在導(dǎo)電盤上的制動力的量可顯著改進。
[0079]而且，感應(yīng)器406的一個或多個組可連接到單個電路802，如在圖8中描繪的。該電路802可包括例如圖4的電開關(guān)404和電源402的組件。由于感應(yīng)器406連接到一個電路802，電磁制動系統(tǒng)212中的電力電子器件的成本可大大減少。
[0080]此外，在圖9的實施例中，感應(yīng)器406可連接到多個電路902、904、906、908、910、912、914。特別地，感應(yīng)器406的組中的每個可獨立連接到不同的電路(并行地)來改進制動動作的響應(yīng)時間，并且還旨在使感應(yīng)器406的組更好地匹配可用開關(guān)404和電源402。
[0081]用于使發(fā)電機208與電力網(wǎng)210同步的系統(tǒng)和方法的各種實施例幫助以非常低的成本控制LVRT碼。而且，在發(fā)電系統(tǒng)中采用的電力電子器件就功率而言(例如小于對于1000kW制動功率所需要的IkW功率)并且隨之就大小和價格而言是非常小的。另外，采用小且輕的導(dǎo)電盤，其對發(fā)電機的慣性幾乎沒有影響，并且因此改進發(fā)電機的動態(tài)性能。此外，電磁制動力不依賴于電壓條件和電網(wǎng)強度。
[0082]盡管本文僅圖示和描述本發(fā)明的某些特征，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將想到許多修改和變化。因此，要理解附上的權(quán)利要求意在涵蓋所有這樣的修改和變化，它們落入本發(fā)明的真正精神內(nèi)。
[0083]要素列表
【權(quán)利要求】
1.一種電磁制動系統(tǒng),包括: 導(dǎo)電盤，其耦合于發(fā)電系統(tǒng)的可旋轉(zhuǎn)軸，其中所述可旋轉(zhuǎn)軸操作地耦合于原動機與發(fā)電機之間； 控制器，用于從所述發(fā)電系統(tǒng)接收至少一個狀態(tài)信號并且用于基于所述至少一個狀態(tài)信號產(chǎn)生控制信號； 感應(yīng)單元，用于在由所述控制信號命令調(diào)節(jié)所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度時在所述導(dǎo)電盤上施加電磁制動力。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁制動系統(tǒng)，其中，所述感應(yīng)單元包括: 多個感應(yīng)器； 電源，用于供應(yīng)交流和直流中的至少一個給所述感應(yīng)器以在所述導(dǎo)電盤中感應(yīng)渦流；以及 電開關(guān)，其耦合于所述感應(yīng)器與所述電源之間用于如由所述控制信號命令的那樣調(diào)節(jié)所述交流和所述直流中的至少一個。
3.如權(quán)利要求2所述的電磁制動系統(tǒng)，其中，所述感應(yīng)器靠近所述導(dǎo)電盤設(shè)置來跨所述導(dǎo)電盤形成第一磁場，其中形成的第一磁場在所述導(dǎo)電盤旋轉(zhuǎn)通過所述第一磁場時在所述導(dǎo)電盤中感應(yīng)所述渦流。
4.如權(quán)利要求3所述的電磁制動系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)電盤中感應(yīng)的渦流形成第二磁場，其與所述第一磁場相對來阻止所述導(dǎo)電盤的旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的電磁制動系統(tǒng)，其中，所述至少一個狀態(tài)信號代表所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度、所述電力網(wǎng)中的電壓、所述發(fā)電機處的電流、由所述原動機生成的機械動力、所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子角、由所述發(fā)電機生成的電力或其組合。
6.如權(quán)利要求5所述的電磁制動系統(tǒng)，其中，所述控制器配置成促使所述控制信號在所述電力網(wǎng)中的電壓是故障電壓時啟動和調(diào)節(jié)所述電磁制動力。
7.如權(quán)利要求5所述的電磁制動系統(tǒng)，其中，所述控制器配置成促使所述控制信號在所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度在閾值速度之上以及所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子角在閾值角之上中的至少一個時啟動和調(diào)節(jié)所述電磁制動力。
8.如權(quán)利要求5所述的電磁制動系統(tǒng)，其中，所述控制器配置成促使所述控制信號在由所述原動機生成的機械動力在第一閾值功率之上或由所述發(fā)電機生成的電力在第二閾值功率之下時施加所述電磁制動力。
9.如權(quán)利要求5所述的電磁制動系統(tǒng)，其中，所述控制器配置成促使所述控制信號在所述發(fā)電機處的電流在閾值電流之上時啟動和調(diào)節(jié)所述電磁制動力。
10.如權(quán)利要求5所述的電磁制動系統(tǒng)，其中，所述控制器配置成促使所述控制信號以基于接收的狀態(tài)信號來停止或調(diào)節(jié)由所述原動機生成的動力。
【文檔編號】H02P9/00GK103516272SQ201310263947
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】A.帕諾斯延, S.H.施拉姆, J.E.亨默爾曼, C.M.西勒, F.帕皮尼, 董曉婷, J.休伯 申請人:通用電氣公司