集成高壓直流發電系統技術方案

本發明專利技術涉及集成高壓直流發電系統。集成高壓直流(HVDC)發電系統(EPGS)包括包含PMG定子和PMG轉子的永磁發電機(PMG)，其中PMG設置在PMG外殼中。還包括電樞繞組，該電樞繞組可操作地連接到PMG和用于轉換來自電樞繞組的高壓AC的第一整流器，其中電樞繞組和與第一升壓電感器通信，其中電樞繞組、第一整流器和第一升壓電感器各自設置在PMG外殼中。電樞繞組可操作地連接到用于轉換來自電樞繞組的高壓AC的第二整流器，其中電樞繞組和與第二升壓電感器通信，其中電樞繞組、第二整流器和第二升壓電感器各自設置在PMG外殼中。

【技術實現步驟摘要】
集成局壓直流發電系統
技術介紹
本專利技術涉及一種發電系統，并且更特別地涉及一種高壓直流(HVDC)發電系統。HVDC發電系統經常采用與有源整流器耦接的永磁發電機(PMG)。這樣的系統的典型拓撲利用PMG定子自感作為升壓電感器并且位置傳感器諸如分解器被用于有源整流器開關換向。有源整流器經常是經由三相電力電纜以及用分解器電纜連接到PMG的獨立線可替換單元(LRU)。這種配置的有源整流器導致整個系統的尺寸增加并且易于產生可靠性問題。另外，盡管用于有源整流器開關換向的基于分解器的位置傳感器是有效的，但是這樣的組件也可能提供可靠性顧慮。
技術實現思路
根據一個實施例，集成高壓直流(HVDC)發電系統(EPGS)包括包含PMG定子和PMG轉子的永磁發電機(PMG),其中PMG被設置在PMG外殼中。還包括電樞繞組,該電樞繞組可操作地連接到PMG和用于轉換來自電樞繞組的高壓AC的第一整流器，其中電樞繞組與第一升壓電感器通信，其中電樞繞組、第一整流器和第一升壓電感器各自設置在PMG外殼中。電樞繞組可操作地連接到 用于轉換來自電樞繞組的高壓AC的第二整流器，其中電樞繞組與第二升壓電感器通信，其中電樞繞組、第二整流器和第二升壓電感器設置在PMG外殼中。根據另一個實施例，一種產生高壓直流(HVDC)電力的方法包括電樞繞組可操作地連接到第一整流器和第二整流器，其中PMG、電樞繞組、第一整流器和第二整流器設置在PMG外殼中。還包括延伸電樞繞組以形成第一升壓電感器，其中第一升壓電感器設置在PMG外殼中。進一步包括延伸電樞繞組以形成第二升壓電感器，其中第二升壓電感器設置在PMG外殼中。更進一步包括用整流器控制器來控制第一整流器和第二整流器。附圖說明被視為本專利技術的主題是在說明書完結時在權利要求中特別地指出和清晰地主張的。本專利技術的前述的和其它的特征以及優點從結合附圖的以下的詳細描述中顯現，在附圖中:圖1圖解地示意了集成高壓直流(HVDC)發電系統(EPGS)。具體實施例方式參考圖1，發電系統(EPGS)被圖解地示意并且通常用參考標記10指代。EPGSlO可操作地連接到將由EPGSlO驅動的至少一個負載12。該至少一個負載12可以是與眾多應用關聯的組件或系統，其中一個這樣的應用包括但不限于車輛，諸如軍用地面車輛。EPGSlO是集成高壓直流(HVDC)系統并包括包含PMG定子16和PMG轉子14a的永磁發電機(PMG) 14。PMG定子16包括電樞繞組25。EPGSlO還包括第一整流器18和第二整流器19。PMG14、PMG電樞繞組25、第一整流器18和第二整流器19全部設置在PMG外殼20中。在PMG外殼20中還設置多個升壓電感器，諸如第一升壓電感器22和第二升壓電感器24，其中第一升壓電感器22和第二升壓電感器24 二者形成PMG電樞繞組25的延伸部分。第一升壓電感器22和第二升壓電感器24中的任一個或兩個可以是三相電感器，然而，這僅僅示意了可以采用的特定電感器。磁通量由永磁體部分提供并與PMG電樞繞組25相互作用以產生PMG電樞繞組25中的反電勢電壓。PMG電樞繞組25的AC輸出的幅值依賴于永磁體的轉動速度并因此未受調整。第一整流器18和第二整流器19整流AC輸出并提供DC輸出。發電機中性點提供公共節點32，其可由被設置在PMG外殼20外部的位置處的控制器30訪問，所述控制器30可操作地與EPGSlO通信，并被配置成基于在公共節點32上以及在電樞繞組25的一相處取得的電壓讀數來檢測PMG轉子的位置。正如領域中已知的，PMG轉子位置的檢測通過采用鎖相環技術而完成。控制器30的實施可以是在固定的或旋轉的參考系中并可跟隨電流參考信號。為了完成交織操作，載波信號被彼此相移了用于產生正弦-三角脈寬調制(PMW)圖案的三角波形的半個(1/2)開關周期。電流參考幅值的幅值是DC總線電壓的函數并且在嵌入在控制器30中的基于PI的電壓調節器的輸出上得到。在示意的實施例中，存在第一有源整流器18和第二有源整流器19，每個包括多個碳化硅(SiC)M0SFET。如 上所述的，第一組升壓電感器22和第二組升壓電感器24中的每個的輸出分別地連接到第一有源整流器18和第二有源整流器19。第一整流器18和第二整流器19的正DC輸出被連接在一起以形成DC總線正干線34a。第一整流器18和第二整流器19的負DC輸出被連接在一起以形成DC總線負干線34b。正和負DC總線干線34a、34b 二者經由電力管理和分配單元(PMAD)40連接到DC負載12。PMAD40可以中斷到負載12的電力流，從而從負載12斷開正干線34a或斷開正和負干線34a、34b 二者。在一個實施例中，第一整流器18和第二整流器19是交織雙向有源整流器。第一整流器18和第二整流器19的交織配置導致相對低的DC總線波動和增加的等效開關頻率。這導致改善的電力質量、開關損耗的降低和較小的DC總線電容。EPGSlO包括電力管理和分配(PMAD)系統40，其可操作地與至少一個負載12通信，該負載12將由EPGSlO驅動并設置在PMG外殼20外部的位置處。PMAD系統40被配置成確保電力可靠地遞送到至少一個負載12并還可操作地與控制器30通信。PMAD系統40選擇性地分配由第一整流器18和第二整流器19整流的經整流的DC輸出并能夠關于至少一個負載12接通和關斷這樣的經整流的DC輸出。PMAD系統40用來將由第一整流器18和第二整流器19提供的輸出電壓與至少一個負載12的特定DC電壓需求匹配。同依賴于分解器以用作PMG轉子位置傳感器并有效地提供有源整流器開關換向的這種系統相比，上述的系統降低了 EPGS系統10的重量。EPGS系統10用SiC M0SFET、交織雙向整流器18、19以及第一升壓電感器22和第二升壓電感器24完成了這樣的功能，其中有源整流器18、19、第一升壓電感器22和第二升壓電感器24全部設置在PMG外殼20中。能夠寬溫度操作的SiCMOSFET位于該PMG外殼20中允許公共冷卻回路的共享并且實現集成DC發電系統10的構造。雖然本專利技術僅結合有限數量的實施例而被詳細地描述，但是應當容易地理解，本專利技術不限于這樣公開的實施例。相反，本專利技術可以被修改成合并此前沒有描述但是與專利技術的精神和范圍相稱的任何數量的變化、更改、替換或等同布置。另外，雖然本專利技術的各種實施例被描述，但是要理解，本專利技術的方面可以僅包括所描述的實施例中的某些。因此，本專利技術不要被看做由前面描述所限制， 而是僅僅由所附權利要求的范圍限制。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集成高壓直流(HVDC)發電系統(EPGS)，包括：永磁發電機(PMG)，包括PMG定子和PMG轉子，其中該PMG設置在PMG外殼中；電樞繞組，可操作地連接到該PMG和用于轉換來自電樞繞組的高壓AC的第一整流器，其中該電樞繞組與第一升壓電感器通信，其中該電樞繞組、該第一整流器和該第一升壓電感器各自設置在該PMG外殼中；以及其中該電樞繞組可操作地連接到用于轉換來自電樞繞組的高壓AC的第二整流器，其中該電樞繞組與第二升壓電感器通信，其中該電樞繞組、該第二整流器和該第二升壓電感器各自設置在該PMG外殼中。

【技術特征摘要】
2012.01.31 US 13/362,5071.一種集成高壓直流(HVDC)發電系統(EPGS)，包括: 永磁發電機(PMG)，包括PMG定子和PMG轉子，其中該PMG設置在PMG外殼中； 電樞繞組，可操作地連接到該PMG和用于轉換來自電樞繞組的高壓AC的第一整流器，其中該電樞繞組與第一升壓電感器通信，其中該電樞繞組、該第一整流器和該第一升壓電感器各自設置在該PMG外殼中；以及 其中該電樞繞組可操作地連接到用于轉換來自電樞繞組的高壓AC的第二整流器，其中該電樞繞組與第二升壓電感器通信，其中該電樞繞組、該第二整流器和該第二升壓電感器各自設置在該PMG外殼中。2.如權利要求1所述的集成HVDCEPGS，進一步包括連接到該電樞繞組的中性點的公共節點。3.如權利要求2所述的集成HVDCEPGS，其中整流器控制器被配置成測量該公共節點處的電壓以檢測該PMG轉子的位置。4.如權利要求1所述的集成HVDCEPGS，其中該第一升壓電感器和該第二升壓電感器中的至少一個是三相電感器。5.如權利要求1所述的集成HVDCEPGS，其中該第一整流器和該第二整流器通過使載波信號彼此相移半個開關周期而形成交織雙向的有源整流器。6.如權利要求5所述的集成HVDCEPGS，其中該第一整流器和該第二整流器中的每個包括多個碳化硅(SiC) MOSFET。7.如權利要求1所述的集成HVDCEPGS，進一步包括設置在PMG外殼外部的位置處的電力管理和分配(PM AD)系統。8.如權利要求7所述的集成HVDCEPGS，進一步包括將由集成HVDCEPGS供電的至少一個負載，其中該PMA...

【專利技術屬性】
技術研發人員：G·I·羅斯曼，J·F·吉拉斯，S·J·摩斯，
申請(專利權)人：哈米爾頓森德斯特蘭德公司，
類型：發明
國別省市：