永磁發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)的制作方法
【專利摘要】一種發(fā)電系統(tǒng)，其包括發(fā)電部分。所述發(fā)電部分包括：永磁(PM)發(fā)電機，其被配置來在至少兩個速度下操作；和電壓調(diào)節(jié)器，其與所述PM發(fā)電機通信。所述電壓調(diào)節(jié)器被安置來通過將所述PM發(fā)電機配置來在所述至少兩個速度的期望速度下操作而調(diào)節(jié)來自所述PM發(fā)電機的功率輸出。
【專利說明】永磁發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本文中公開的主題大致涉及發(fā)電領(lǐng)域，且更特定地涉及發(fā)電系統(tǒng)中的電壓調(diào)節(jié)。
[0002]相關(guān)技術(shù)描述
[0003]—般而言,發(fā)電系統(tǒng)基于被安置來響應(yīng)于發(fā)電機的強制操作而發(fā)電的感應(yīng)發(fā)電機。生成的電力接著被施加或傳遞到任何多種電動設(shè)施。取決于電動設(shè)施的規(guī)格，可具有可能安全施加的特定范圍的電壓和/或頻率。例如，根據(jù)由國際標準化組織(INTERNATIONALORGANIZATION FOR STANDARDIZATION)設(shè)定的ISO標準1496 (其全部內(nèi)容在此以引用的方式并入本文中)，冷藏運輸集裝箱必須在特定操作包線下通電。例如，為了容納可能需要添加到系統(tǒng)/包線(例如，柴油機微粒過濾器)的其它組件，需要更小的發(fā)動機/發(fā)電機，繼而需要更大效率。因而，精確的電壓調(diào)節(jié)對于滿足這些需求是必不可少的。
發(fā)明概要
[0004]根據(jù)本發(fā)明的實例實施方案，發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電部分。發(fā)電部分包括永磁(PM)發(fā)電機，其被配置來在至少兩個速度下操作；和電壓調(diào)節(jié)器，其與PM發(fā)電機通信。電壓調(diào)節(jié)器被安置來通過將PM發(fā)電機配置來在所述至少兩個速度的期望速度下操作而調(diào)節(jié)從PM發(fā)電機的功率輸出。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的額外實施方案，一種調(diào)節(jié)電壓從被配置來在至少兩個速度下操作的永磁(PM)發(fā)電機的功率輸出的方法包括測量PM發(fā)電機處的功率輸出，確定功率輸出是否在預(yù)定范圍內(nèi)，和如果功率輸出高于預(yù)定范圍，那么將PM發(fā)電機的速度減小到所述至少兩個速度的最低速度。
[0006]本發(fā)明的其它方面、特征和技術(shù)將從下文的描述并結(jié)合附圖變得更顯而易見。
[0007]附圖簡述
[0008]現(xiàn)在參考附圖，其中相同元件在多個圖中的標號相同:
[0009]圖1示出根據(jù)實例實施方案的發(fā)電系統(tǒng)；和
[0010]圖2圖示根據(jù)實例實施方案的電壓調(diào)節(jié)的方法。
【具體實施方式】
[0011]在本文中詳細描述發(fā)電系統(tǒng)和調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)電壓的方法的實施方案。發(fā)電系統(tǒng)可用于在其它電力(即，終端、輸電線等等)不可用時對(例如)冷藏貨運集裝箱供電。
[0012]轉(zhuǎn)到圖1，示出發(fā)電系統(tǒng)。系統(tǒng)100包括發(fā)電部分110和與發(fā)電部分110電通信的貨運集裝箱/冷藏部分108。貨運集裝箱/冷藏部分108可包括如ISO標準1496中描述的貨運集裝箱，且可包括電動冷藏設(shè)施，其被配置來響應(yīng)于從外部源和/或發(fā)電部分110供應(yīng)的電力而冷藏貨運集裝箱。
[0013]發(fā)電部分110包括與發(fā)動機102機械通信的永磁(PM)發(fā)電機101。PM發(fā)電機101可以是被定額來根據(jù)期望的額定值而供電的任何適當(dāng)?shù)挠来虐l(fā)電機。發(fā)動機102可以是發(fā)動機的任何適當(dāng)設(shè)置，例如，汽油、柴油、渦輪或任何其它適當(dāng)裝置。[0014]發(fā)電部分110還包括與發(fā)動機102操作通信的發(fā)動機控制103。發(fā)動機控制103可以是被安置和配置來控制發(fā)動機102的操作的發(fā)動機控制裝置或發(fā)動機控制器。例如，發(fā)動機控制103可以是計算裝置，其被配置來修改施加到發(fā)動機102的燃料/空氣混合物、發(fā)動機102的點燃特性，和/或發(fā)動機102的任何其它適當(dāng)操作特性，使得發(fā)動機102的速度由發(fā)動機控制103來控制。根據(jù)本發(fā)明的實例實施方案，發(fā)動機控制103被配置來使發(fā)動機102操作在至少兩個不同的穩(wěn)態(tài)速度設(shè)定下。例如，高速設(shè)定和低速設(shè)定。然而，應(yīng)容易理解，可根據(jù)任何期望的實施而并入額外速度設(shè)定，且因此實例實施方案不應(yīng)限于恰好兩個速度。
[0015]發(fā)電部分110還包括與PM發(fā)電機101和發(fā)動機控制103通信的電壓調(diào)節(jié)器104。電壓調(diào)節(jié)器104可以是被配置來調(diào)節(jié)/限制在PM發(fā)電機101處生成的電力的電壓過沖的電控制裝置。例如，電壓調(diào)節(jié)器104可被布置為負反饋控制回路。這通過PM發(fā)電機101的至少一個相位輸出連接與電壓調(diào)節(jié)器104之間的電通信而促進，以精確地確定電壓輸出。此夕卜，電流傳感器105可提供從至少一個相位輸出到電壓調(diào)節(jié)器104的電流測量。因此，通過發(fā)電部分110生成的電力的特性可在電壓調(diào)節(jié)器104處被處理。如果這些特性從預(yù)定或期望的范圍變化，那么電壓調(diào)節(jié)器104可將適當(dāng)速度改變值傳送到發(fā)動機控制103，其相應(yīng)地改變速度。此外，電壓調(diào)節(jié)器104還可通過直接在PM發(fā)電機101的相位輸出107或通過PM發(fā)電機101處的電壓抑制來抑制過電壓而調(diào)節(jié)電壓。
[0016]發(fā)電部分110還包括保護電路106，其被安置和配置來限制PM發(fā)電機101的輸出107上的過流/過壓情況。例如，保護電路106可包括斷路器、熔絲、保護繼電器和/或任何其它適當(dāng)裝置。
[0017]在下文中，參考圖2詳細描述電壓調(diào)節(jié)的方法。
[0018]圖2示出根據(jù)實例實施方案的PM發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)方法。方法200可被體現(xiàn)為存儲在計算機可讀存儲介質(zhì)上的計算機可執(zhí)行指令，當(dāng)由計算機處理器或等效裝置執(zhí)行時所述指令指導(dǎo)裝置執(zhí)行方法200。方法200還可被體現(xiàn)為通用計算機處理器或簡化計算機處理器(例如，微控制器、FPGA等等)中的控制回路，所述控制回路指導(dǎo)所述處理器執(zhí)行如所描述的方法。此外，方法可被體現(xiàn)為任何上述形式且通過電壓調(diào)節(jié)器104執(zhí)行，從而配置發(fā)電部分110來以實質(zhì)上類似于方法200的方式控制系統(tǒng)100。
[0019]轉(zhuǎn)到圖2，方法200包括在方框201測量PM發(fā)電機101的輸出。測量可包括通過圖1中所示的通信介質(zhì)和/或連接的任何一個來監(jiān)測頻率、電流輸出和/或電壓輸出。通過測量PM發(fā)電機101的輸出，可通過電壓調(diào)節(jié)器104促進精確的電壓調(diào)節(jié)。
[0020]方法200還包括在方框202接收速度輸入或反饋。速度輸入可基于PM發(fā)電機101的頻率輸出而接收或計算，或可從發(fā)動機控制103接收。速度可對比于目標速度范圍(其在本文中稱為“限制”或“法規(guī)限制”)。例如，如果系統(tǒng)100將根據(jù)上述的ISO標準來實施，那么可能期望將速度與期望范圍對比，且作為響應(yīng)來配置系統(tǒng)100以在調(diào)整的速度下操作。此外，速度可為發(fā)動機102的至少兩個可用速度的選定速度。例如，發(fā)動機102可被配置來根據(jù)至少兩個預(yù)配置的穩(wěn)態(tài)速度而執(zhí)行。速度選擇可通過直接在用戶界面(例如，鍵盤、開關(guān)等等)的用戶輸入或通過基于發(fā)動機102效率的自動化過程來促進。例如，如果由于低水平的可用燃料而期望限制燃料消耗，那么自動化過程可能推薦比發(fā)動機102的當(dāng)前速度相對更有效的默認速度。[0021]方法200還包括在方框203配置發(fā)動機102以在選定速度下操作。為了配置選定速度，電壓調(diào)節(jié)器104可指導(dǎo)發(fā)動機控制103來調(diào)整發(fā)動機102速度以匹配選定速度或以相對接近于選定速度來操作。
[0022]方法200還包括在方框204確定PM發(fā)電機101的實際輸出是否在如上所述的限制內(nèi)。如果實際輸出在限制內(nèi)，那么方法返回當(dāng)方框201以繼續(xù)監(jiān)測PM發(fā)電機101輸出。
[0023]如果實際輸出不在限制內(nèi)，那么方法200包括在方框206配置發(fā)動機102以在較低的可用速度下操作，或在僅兩個速度可用的情況中在最低速度下操作。如上所述地進行速度的配置。
[0024]方法200還包括在方框207確定PM發(fā)電機101的實際輸出是否在如上所述的限制內(nèi)。如果實際輸出在限制內(nèi)，那么方法200返回當(dāng)方框201以繼續(xù)監(jiān)測PM發(fā)電機101輸出。
[0025]如果實際輸出不在限制內(nèi)，那么方法200包括在方框208用電壓調(diào)節(jié)器104可用的任何其它電壓調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)電壓。例如，且如上所述，系統(tǒng)100內(nèi)可能具有電力電子器件、夾鉗、速度控制或其它可用調(diào)節(jié)構(gòu)件以以相對常規(guī)的方式促進電壓調(diào)節(jié)。此外，PM發(fā)電機101的操作特性可在運行中改變以促進電壓調(diào)節(jié)。例如，PM發(fā)電機輸出電壓是依賴于溫度的。一般而言，輸出電壓隨著PM發(fā)電機的溫度的上升而下降。因此，也可以通過冷卻或加熱PM發(fā)電機以改變輸出電壓來促進電壓調(diào)節(jié)。
[0026]這種電壓調(diào)節(jié)可被采用來校正PM發(fā)電機101的實際輸出對比于上述的期望限制的任何差異。例如，如果在方框207確定了 PM發(fā)電機101輸出高于期望操作范圍，那么電壓調(diào)節(jié)器104可調(diào)節(jié)PM發(fā)電機101以降低輸出。此外，如果在方框207確定了 PM發(fā)電機101輸出低于期望操作范圍，那么電壓調(diào)節(jié)器104可配置系統(tǒng)100以在更高可用速度下操作且利用不同的電壓調(diào)節(jié)構(gòu)件以降低PM發(fā)電機101的輸出。
[0027]在到達PM發(fā)電機101的期望輸出時，方法繼續(xù)在方框201來監(jiān)測PM發(fā)電機101的輸出。
[0028]如上所述，本發(fā)明的實例實施方案可包括調(diào)節(jié)PM發(fā)電機輸出的系統(tǒng)和方法，從而促進在期望限制內(nèi)的操作。通過使用由可變速度發(fā)動機供電的PM發(fā)電機，控制系統(tǒng)的整個復(fù)雜性可降低，因為可省略許多額外電壓調(diào)節(jié)裝置(包括龐大的電源調(diào)節(jié)器)。有利的是成本和復(fù)雜性對比于常規(guī)系統(tǒng)可能降低。
[0029]本文中使用的術(shù)語僅是出于描述特定實施方案的目的且并非意在限制本發(fā)明。雖然本發(fā)明的描述已出于說明和描述的目的而呈現(xiàn)，但是其并非意在是詳盡的或限于所公開的形式的本發(fā)明。在沒有脫離本發(fā)明的范疇和精神的情況下，迄今尚未描述的許多修改、變化、變更、取代或等效布置將對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員是顯而易見的。此外，雖然已描述了本發(fā)明的各種實施方案，但是應(yīng)理解，本發(fā)明的很多方面可包括僅一些所描述的實施方案。相應(yīng)地，本發(fā)明不應(yīng)被看作受到前述描述所限制，而是僅受到隨附權(quán)利要求的范疇所限制。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電系統(tǒng)，其包括: 發(fā)電部分，其中所述發(fā)電部分包括: 永磁(PM)發(fā)電機，其被配置來在至少兩個速度下操作；和 電壓調(diào)節(jié)器，其與所述PM發(fā)電機通信，其中所述電壓調(diào)節(jié)器被安置來通過將所述PM發(fā)電機配置來在所述至少兩個速度的期望速度下操作而調(diào)節(jié)來自所述PM發(fā)電機的功率輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)電部分還包括與所述PM發(fā)電機機械通信的發(fā)動機，其中所述發(fā)動機被配置來在所述PM發(fā)電機的所述至少兩個速度下操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)電部分還包括與所述發(fā)動機和所述電壓調(diào)節(jié)器通信的發(fā)動機控制，其中所述發(fā)動機控制被配置來指導(dǎo)所述發(fā)動機在所述至少兩個速度中的一個下操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來確定所述PM發(fā)電機的所述功率輸出是否在預(yù)定范圍內(nèi)，且其中如果所述PM發(fā)電機的所述功率輸出高于所述預(yù)定范圍，那么所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來指導(dǎo)所述發(fā)動機控制將所述發(fā)動機的速度減小到所述至少兩個速度的最低速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來確定所述PM發(fā)電機的所述功率輸出是否在預(yù)定范圍內(nèi)，且其中如果所述PM發(fā)電機的所述功率輸出低于所述預(yù)定范圍，那么所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來指導(dǎo)所述發(fā)動機控制將所述發(fā)動機的速度增大到所述至少兩個速度的最高速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來確定所述PM發(fā)電機的所述功率輸出是否在預(yù)定范圍內(nèi)，且其中如果所述PM發(fā)電機的所述功率輸出高于或低于所述預(yù)定范圍，那么所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來調(diào)節(jié)所述PM發(fā)電機的電壓輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其還包括運輸集裝箱，所述運輸集裝箱包括被配置來冷藏所述運輸集裝箱的內(nèi)容物的電動制冷系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來確定所述PM發(fā)電機的所述功率輸出是否在預(yù)定范圍內(nèi)，其中所述預(yù)定范圍是包括所述制冷系統(tǒng)的適當(dāng)操作的預(yù)定值的范圍，且其中如果所述PM發(fā)電機的所述功率輸出高于所述預(yù)定范圍，那么所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來將所述PM發(fā)電機的速度減小到所述至少兩個速度的最低速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來確定所述PM發(fā)電機的所述功率輸出是否在預(yù)定范圍內(nèi)，其中所述預(yù)定范圍是包括所述制冷系統(tǒng)的適當(dāng)操作的預(yù)定值的范圍，且其中如果所述PM發(fā)電機的所述功率輸出低于所述預(yù)定范圍，那么所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來將所述PM發(fā)電機的速度增大到所述至少兩個速度的最高速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來確定所述PM發(fā)電機的所述功率輸出是否在預(yù)定范圍內(nèi)，其中所述預(yù)定范圍是包括所述制冷系統(tǒng)的適當(dāng)操作的預(yù)定值的范圍，且其中如果所述PM發(fā)電機的所述功率輸出高于或低于所述預(yù)定范圍，那么所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來調(diào)節(jié)所述PM發(fā)電機的電壓輸出。
11.一種被配置來在至少兩個速度下操作的永磁(PM)發(fā)電機的功率輸出的調(diào)節(jié)電壓方法，所述方法包括: 測量所述PM發(fā)電機處的功率輸出；確定所述功率輸出是否在預(yù)定范圍內(nèi)；和 如果所述功率輸出高于所述預(yù)定范圍，那么將所述PM發(fā)電機的速度減小到所述至少兩個速度的最低速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其還包括: 接收對于所述PM發(fā)電機的操作的期望速度；和 指導(dǎo)所述PM發(fā)電機在所述期望速度下操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其還包括: 測量在所述期望速度下操作的所述PM發(fā)電機的新功率輸出； 確定所述新功率輸出是否在預(yù)定范圍內(nèi)；和 如果所述功率輸出高于所述預(yù)定范圍，且所述期望速度是所述至少兩個速度的最高速度，那么將所述PM發(fā)電機的速度減小到所述至少兩個速度的最低速度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其還包括: 測量來自在所述期望速度下操作的所述PM發(fā)電機的新功率輸出； 確定所述新功率輸出是否在預(yù)定范圍內(nèi)；和 如果所述功率輸出高于所述預(yù)定范圍，且所述期望速度是所述至少兩個速度的最低速度，那么通過電壓調(diào)節(jié)減小所述PM發(fā)電機的電壓輸出。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述期望速度是所述至少兩個期望速度中的僅一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述PM發(fā)電機與被配置來執(zhí)行權(quán)利要求11所述的方法的電壓調(diào)節(jié)器操作通信，且其中從與所述電壓調(diào)節(jié)器操作通信的用戶界面接收所述期望速度。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述PM發(fā)電機與被配置來執(zhí)行權(quán)利要求11所述的方法的電壓調(diào)節(jié)器操作通信，且所述電壓調(diào)節(jié)器被配置來指導(dǎo)所述PM發(fā)電機在所述至少兩個速度中的一個下操作。
【文檔編號】H02P9/48GK103650329SQ201280032187
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月27日
【發(fā)明者】J.J.伯基爾 申請人:開利公司