BR102018073471A2

BR102018073471A2 - Gerador de corrente alternada de frequência variável de velocidade independente

Info

Publication number: BR102018073471A2
Application number: BR102018073471-7A
Authority: BR
Inventors: Lijun Gao; Shengyi Liu
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2019-06-18
Also published as: EP3487063A1; JP7403217B2; BR102018073471B1; TWI768115B; KR20190058290A; US10425026B2; US20190158002A1; EP3487063B1; JP2019118254A; KR102577148B1; TW201931758A; CN109818539A

Abstract

a presente invenção refere-se a um aparelho gerador de corrente alternada (ca) de frequência variável de velocidade independente que pode incluir um rotor e um estator, o rotor configurado para girar em relação ao estator. o aparelho pode incluir ainda uma fonte de campo magnético ligada ao rotor e configurada para gerar um primeiro campo magnético rotativo após a rotação do rotor, onde uma frequência de rotação do primeiro campo magnético rotativo é dependente de uma frequência de rotação do rotor. o aparelho pode também incluir um enrolamento do rotor principal ligado ao rotor e configurado para gerar um segundo campo magnético rotativo após a rotação do rotor, onde uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo é independente da frequência de rotação do rotor.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para GERADOR DE CORRENTE ALTERNADA DE FREQUÊNCIA VARIÁVEL DE VELOCIDADE INDEPENDENTE.

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção refere-se em geral ao campo de geradores de corrente alternada (CA) e, em particular, geradores de CA de frequência variável de velocidade independente.

FUNDAMENTO [0002] Aeronaves e outros veículos normalmente incluem sistemas que dependem de fontes de potência de CA. Em uma aeronave típica, a potência de CA pode ser gerada por rotação de um movedor primário ligado a um gerador (por exemplo, um gerador de ímã permanente). Os enrolamentos de potência trifásicos podem ser usados dentro do gerador para converter um campo magnético girado pelo movedor primário no sinal de potência de CA. Como tal, a frequência, amplitude e fase de potência inicialmente geradas por um único gerador típico podem depender de uma frequência de rotação do movedor primário.

[0003] Para gerar uma fonte de potência de CA com uma frequência variável ou independente, um trem de propulsão elétrica da aeronave típico pode incluir dois estágios de conversão de potência: primeiro, de um sinal de potência de CA gerado para um sinal de potência de corrente contínua (CC); em segundo lugar, do sinal de potência de CC para um sinal de potência de CA de frequência independente, que pode ser usado para acionar um motor para propulsão ou para outros dispositivos alimentados por CA dentro do veículo. Ter dois estágios do conversor pode diminuir a eficiência de geração de potência de CA e adicionar peso significativo aos sistemas da aeronave. Outras desvantagens podem existir.

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SUMÁRIO [0004] São descritos sistemas e métodos que podem superar pelo menos uma das desvantagens identificadas acima. Por exemplo, um aparelho gerador de CA de frequência variável de velocidade independente pode incluir um rotor e um estator, onde uma frequência de rotação de um campo magnético rotativo associada a um enrolamento principal do rotor é independente de uma frequência de rotação do rotor.

[0005] Em uma modalidade, um aparelho gerador de CA de frequência variável de velocidade independente inclui um rotor e um estator, o rotor configurado para girar em relação ao estator. O aparelho inclui ainda uma fonte de campo magnético ligada ao rotor e configurada para gerar um primeiro campo magnético rotativo após a rotação do rotor, onde uma frequência de rotação do primeiro campo magnético rotativo é dependente de uma frequência de rotação do rotor. O aparelho também inclui um enrolamento do rotor principal ligado ao rotor e configurado para gerar um segundo campo magnético rotativo após a rotação do rotor, onde uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo é independente da frequência de rotação do rotor.

[0006] Em algumas modalidades, a fonte de campo magnético inclui um ímã permanente. Em algumas modalidades, o aparelho inclui um enrolamento piloto ligado ao estator e configurado para converter o primeiro campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA.

[0007] Em algumas modalidades, o aparelho inclui uma unidade de controle do gerador configurada para modular o sinal de potência de CA para gerar um sinal de potência de CA de alta frequência para transmissão ao rotor, onde uma frequência do sinal de potência de CA de alta frequência é maior que a frequência de rotação do rotor. Em algumas modalidades, o aparelho inclui um transformador de alta frequência configurado para transmitir um sinal de potência de CA de alta frequência do estator para o rotor. Em algumas modalidades, o transformador de

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3/27 alta frequência inclui um primeiro enrolamento de transformador de potência ligado ao estator e um segundo enrolamento de transformador de potência ligado ao rotor, onde o primeiro enrolamento de transformador de potência é configurado para transferir o sinal de potência de CA de alta frequência para o segundo enrolamento de transformador. Em algumas modalidades, o transformador de alta frequência omite os mecanismos de transmissão de potência entre o estator e o rotor.

[0008] Em algumas modalidades, o aparelho inclui um retificador ligado ao rotor e configurado para converter um sinal de potência de CA de alta frequência em um sinal de potência de CC. Em algumas modalidades, o aparelho inclui um inversor ligado ao rotor e configurado para converter um sinal de potência de CC em um sinal de potência de CA do campo principal, em que o enrolamento de campo do rotor principal é acionado com o sinal de potência de CA do campo principal. Em algumas modalidades, o aparelho inclui uma unidade de controle do gerador acoplada ao inversor e configurada para controlar o sinal de potência de CA do campo principal, controlando desse modo uma velocidade de rotação, uma direção, uma amplitude ou qualquer combinação destas do segundo campo magnético rotativo em relação ao rotor. Em algumas modalidades, a unidade de controle do gerador inclui circuitos de controle ligados ao estator e circuitos de controle ligados ao rotor, onde o circuito de controle ligado ao rotor inclui pelo menos um controlador proporcional integral derivativo (PID). Em algumas modalidades, o pelo menos um controlador PID é acoplado ao inversor para controlar uma frequência do segundo campo magnético rotativo, e o circuito de controle ligado ao rotor inclui um controlador PID adicional acoplado ao inversor para controlar uma magnitude do segundo campo magnético rotativo. Em algumas modalidades, o circuito de controle ligado ao estator é acoplado de forma comunicativa ao circuito de controle ligado ao rotor atra

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4/27 vés de um acoplador de sinal de controle que inclui pelo menos um primeiro disco de comunicação ligado ao estator e pelo menos um segundo disco de comunicação ligado ao rotor. Em algumas modalidades, o primeiro disco de comunicação inclui uma fonte de sinal de luz e o segundo disco de comunicação inclui um fototransistor. Em algumas modalidades, o aparelho inclui um enrolamento do estator principal configurado para converter o segundo campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA.

[0009] Em uma modalidade, um método para geração de CA de frequência variável de velocidade independente inclui gerar, em uma fonte de campo magnético ligada a um rotor, um primeiro campo magnético rotativo após a rotação do rotor, em que uma frequência de rotação do primeiro campo magnético rotativo depende de uma frequência de rotação do rotor. O método inclui ainda gerar, em um enrolamento do rotor principal ligado ao rotor, um segundo campo magnético rotativo após a rotação do rotor, em que uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo é independente da frequência de rotação do rotor. O método também inclui converter o segundo campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA em um enrolamento do estator principal ligado a um estator.

[0010] Em algumas modalidades, o método inclui converter o primeiro campo magnético rotativo no sinal de potência de CA, modular o sinal de potência de CA para gerar um sinal de potência de CA de alta frequência, transmitir o sinal de potência de CA de alta frequência a partir do estator para o rotor, converter o sinal de potência de CA de alta frequência em um sinal de potência de CC e converter o sinal de potência de CC em um sinal de potência de CA do campo principal, onde o enrolamento do rotor principal é acionado com o sinal de potência de CA do campo principal. Em algumas modalidades, o método inclui receber um sinal de frequência de referência de uma unidade de controle do

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5/27 gerador, gerar um primeiro sinal de frequência intermediária que é uma diferença do sinal de frequência de referência e um sinal de frequência do rotor associado à frequência de rotação do rotor, gerar um segundo sinal de frequência intermediária que é uma diferença do primeiro sinal de frequência intermediária e um sinal de frequência de campo principal associado a uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo em relação ao rotor e converter o segundo sinal de frequência intermediária em um sinal de controle do inversor para direcionar um inversor para alterar um sinal de potência de CA de campo principal para acelerar ou desacelerar a rotação do segundo campo magnético rotativo em relação ao rotor.

[0011] Em algumas modalidades, o primeiro sinal de frequência intermediária é passado do estator para o rotor através de um acoplador de sinal de controle que inclui pelo menos um primeiro disco de comunicação ligado ao estator e pelo menos um segundo disco de comunicação ligado ao rotor. Em algumas modalidades, a geração do segundo campo magnético rotativo inclui ainda determinar um sinal do primeiro sinal de frequência intermediária e gerar um segundo sinal de controle do inversor para direcionar o inversor a girar o segundo campo magnético rotativo em uma direção correspondente ao sinal do sinal intermediário em relação ao rotor. Em algumas modalidades, o método inclui receber um sinal de tensão de referência da unidade de controle do gerador, gerar um sinal de tensão intermediária que é uma diferença entre o sinal de tensão de referência e um sinal de tensão associado ao sinal de potência de CA e converter o sinal de tensão intermediária em um sinal de controle do inversor para direcionar o inversor a alterar um sinal de potência de CA do campo principal para aumentar ou diminuir uma magnitude do segundo campo magnético rotativo.

[0012] Em uma modalidade, um dispositivo de rotor de gerador de CA inclui uma fonte de campo magnético configurada para gerar um

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6/27 primeiro campo magnético rotativo após a rotação de um rotor, em que uma frequência de rotação do primeiro campo magnético rotativo é dependente de uma frequência de rotação do rotor. O dispositivo inclui ainda um enrolamento do rotor principal configurado para gerar um segundo campo magnético rotativo após a rotação do rotor, onde uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo é independente da frequência de rotação do rotor.

[0013] Em algumas modalidades, o dispositivo inclui ainda um enrolamento de transformador de potência configurado para receber um sinal de potência de CA de alta frequência, um retificador configurado para converter o sinal de potência de CA de alta frequência em um sinal de potência de CC e um inversor configurado para converter o sinal de potência de CC em um sinal de potência de CA do campo principal, onde o enrolamento do rotor principal é acionado com o sinal de potência de CA do campo principal.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0014] A Figura 1 é um diagrama esquemático que representa uma modalidade de um aparelho gerador de CA de frequência variável de velocidade independente.

[0015] A Figura 2 é um diagrama em blocos que representa uma modalidade de um sistema de controle de sinal para um gerador de CA de frequência variável de velocidade independente.

[0016] A Figura 3 é um diagrama que representa uma modalidade de um acoplador de sinal de controle para um aparelho gerador de CA de frequência variável independente.

[0017] A Figura 4 é um diagrama de fluxo que representa uma modalidade de um método para geração de CA de frequência variável de velocidade independente.

[0018] A Figura 5 é um diagrama de fluxo que representa uma modalidade de um método de controle de um campo magnético rotativo

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7/27 para geração de CA de frequência variável de velocidade independente. [0019] Embora a invenção seja suscetível a várias modificações e formas alternativas, as modalidades específicas foram mostradas a título de exemplo nos desenhos e serão aqui descritas em detalhe. No entanto, deve ser entendido que a invenção não se destina a ser limitada às formas particulares descritas. Em vez disso, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas que caiam dentro do escopo da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0020] Referindo-se à Figura 1, é representada uma modalidade de um aparelho gerador de CA de frequência variável de velocidade independente 100. O aparelho 100 pode incluir um rotor 102 e um estator 104. A Figura 1 ilustra as características do rotor 102 e do estator 104 em diferentes estágios de geração de CA. Por exemplo, os componentes do rotor 102 e do estator 104 podem corresponder a um estágio de gerador de ímã permanente piloto (PMG) 106, um estágio de transformador de alta frequência (HF) 108, um estágio de controle de campo 110, e um estágio da máquina principal 112.

[0021] O rotor 102 pode ser girado por um movedor primário 118. Por exemplo, o movedor primário pode ser um motor de turbina ou outro mecanismo para aplicar rotação. O rotor 102 pode incluir uma fonte de campo magnético 120. Em algumas modalidades, a fonte de campo magnético 120 pode ser um ímã permanente. O aparelho 100 pode ainda incluir um enrolamento piloto 122 posicionado no estator 104.

[0022] Durante o estágio PMG piloto 106, o movedor primário 118 pode girar o rotor 102 em relação ao estator 104. Conforme o rotor 102 gira, a fonte de campo magnético 120 e o seu campo magnético associado, estando ligado ao rotor 102, pode girar também. O enrolamento piloto 122 pode ser configurado de tal modo que a rotação da fonte de campo magnético 120 gera um sinal de potência de CA trifásico. O sinal

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8/27 de potência de CA trifásico pode ter uma frequência que corresponde e depende da frequência de rotação do rotor 102.

[0023] O aparelho 100 pode ainda incluir uma unidade de controle do gerador 124. A unidade de controle do gerador 124 pode executar múltiplas funções de controle dentro do aparelho 100. Para executar as funções, a unidade de controle do gerador 124 pode incluir um circuito modulador de potência (não mostrado). A unidade de controle do gerador 124 pode também incluir um processador (não mostrado) configurado para gerar sinais de controle. Por exemplo, a unidade de controle do gerador 124 pode incluir uma unidade de processamento central (CPU), uma unidade de processamento gráfico (GPU), um sinal de processador digital (DSP), um controlador de interface periférico (PIC), outro tipo de microprocessador e/ou combinações dos mesmos. Ele pode ser implementado como um circuito integrado, um arranjo de porta programável em campo (FPGA), um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), uma combinação de circuitos de portas lógicas, outros tipos de componentes de design elétricos digitais ou analógicos ou combinações dos mesmos.

[0024] O aparelho 100 pode incluir um primeiro enrolamento de transformador de HF 126 posicionado no estator 104 e um segundo enrolamento de transformador de HF 128 posicionado no rotor 102. Juntos, os enrolamentos de transformador de HF 126, 128 podem constituir um transformador de HF para transmitir potência do estator 104 para o rotor 102. Durante o estágio de transformador de HF 108, a unidade de controle do gerador 124 pode modular o sinal de potência de CA trifásico recebido do enrolamento piloto 122 para gerar um sinal de potência de CA trifásico de HF. Tal como aqui utilizado, alta frequência significa que uma frequência do sinal é superior à frequência de rotação do rotor 102. À medida que a frequência do sinal de potência trifásico de HF aumenta, os efeitos da rotação do rotor 102 tornam-se menos significativos. Isto

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9/27 permite que o sinal de potência trifásico de alta frequência seja transmitido do primeiro enrolamento de transformador de HF 126 para o segundo enrolamento de transformador de HF 128 sem interferências significativas ou perdas de potência causadas pela rotação do rotor 102. Porque a potência é transmitida através dos enrolamentos do transformador de HF 126, 128, o estágio de transformador de HF 108 pode omitir os mecanismos de transmissão de potência de contato entre o estator 104 e o rotor 102. Por exemplo, enquanto os mecanismos de transmissão de potência típicos podem incluir um anel deslizante ou mecanismo de transmissão de potência de contato similar, o aparelho 100 omite esses mecanismos de contato. Ao eliminar o contato entre o estator 104 e o rotor 102, podem ser evitados problemas de desempenho, tais como arqueamento, desgaste e resistência ao contato. Isso pode resultar em maior confiabilidade, menores custos de manutenção, menos tempo de inatividade e perda de potência reduzida. Outras vantagens podem existir.

[0025] O aparelho 100 pode também incluir um retificador 130 e um inversor 132. A unidade de controle do gerador 124 pode se comunicar com o inversor 132 através de um acoplador de sinal de controle 136. Durante o estágio de controle de campo 110, o sinal de potência trifásico de HF pode ser transmitido a partir do segundo transformador de HF enrolamento de transformador de HF 128 no retificador 130. O retificador 130 pode converter o sinal de potência de CA trifásico de HF em um sinal de potência de CC. O sinal de potência de CC pode então ser transmitido para o inversor 132. O inversor 132 pode ser configurado para receber sinais de controle da unidade de controle do gerador 124 através do acoplador de sinal de controle 136. Com base nos parâmetros de comutação definidos pela unidade de controle do gerador 124 através dos sinais de controle, o inversor 132 pode converter o sinal de potência de CC em um sinal de potência de CA trifásico. Ao controlar a

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10/27 comutação dentro do inversor 132, a unidade de controle do gerador 124 pode controlar uma frequência, uma fase, uma amplitude e/ou outros atributos do sinal de potência de CA trifásico.

[0026] O aparelho 100 pode incluir um enrolamento do rotor principal 134 e um enrolamento do estator principal 138. Durante o estágio da máquina principal 112, o sinal de potência de CA trifásico do inversor 132 pode acionar o enrolamento de campo do rotor principal 134 para produzir um campo magnético que gira em relação ao rotor 102. Ao controlar o sinal de potência de CA trifásico, a unidade de controle do gerador 124 pode controlar uma direção, frequência de rotação, amplitude e/ou fase do campo magnético em relação ao rotor 102. Com a rotação adicional do rotor 102, um campo magnético rotativo, pode ser gerado com uma frequência de rotação que é independente da frequência de rotação do rotor 102. Como tal, a frequência do sinal de potência de CA trifásico gerado no enrolamento do estator principal 138 também pode ser independente da frequência de rotação do rotor 102. Embora o enrolamento de campo do rotor principal 134 seja descrito como um enrolamento trifásico, as pessoas versadas na técnica, que têm o benefício desta descrição, irão entender que configurações de enrolamentos alternativos, incluindo mais de três fases, podem ser usadas para gerar o campo magnético rotativo em relação ao rotor 102.

[0027] O aparelho 100 pode incluir uma linha de distribuição de potência 140 para prover potência aos sistemas e/ou dispositivos (não mostrados). Em algumas modalidades, a linha de distribuição de potência 140 pode prover potência a um veículo, tal como, mas não limitado a, uma aeronave ou espaçonave, e pode ser utilizada para acionar um motor de propulsão.

[0028] Um benefício do aparelho 100 é que criando um campo magnético no enrolamento de campo do rotor principal 134 que gira em relação ao rotor 102, um sinal de potência de CA trifásico pode ser gerado

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11/27 no enrolamento do estator principal 138 tendo uma frequência, uma fase e uma magnitude que são independentes de uma frequência ou fase de rotação do rotor 102 e independente da força de um ímã permanente ligado ao rotor 102. Outras vantagens podem existir.

[0029] Referindo-se à Figura 2, é representado um sistema de sinal de controle 200 para um gerador de CA de frequência variável de velocidade independente. O sistema de sinal de controle 200 é representado funcionalmente como incluindo os pontos de soma 206, 218, 244, funções de valor absoluto 212, 234 e uma função de sinal 250. Embora representado funcionalmente, cada um destes elementos pode ser implementado utilizando componentes estruturais. Por exemplo, um primeiro ponto de soma 206 pode ser implementado como um hardware lógico (portas lógicas digitais ou um circuito comparador analítico) ou um software executando dentro da unidade de controle do gerador 124 (mostrada na Figura 1). Um segundo ponto de soma 218 pode ser implementado usando hardware lógico e/ou um processador ligado ao rotor 102. Da mesma forma, um terceiro ponto de soma 244 pode ser implementado como hardware lógico e/ou software executando dentro da unidade de controle do gerador 124. As funções de valor absoluto 212, 234 e a função de sinal 250 também podem ser implementadas como hardware lógico e/ou software em execução em um processador ligado ao rotor 102.

[0030] Embora a Figura 1 represente a unidade de controle do gerador 124 como ligada ao estator 104, múltiplos componentes do controlador podem ser ligados ao rotor 102. Por exemplo, o ponto de soma 218, as funções de valor absoluto 212, 234 e a função de sinal 250 podem ser consideradas como parte da unidade de controle do gerador 124, mas podem ser implementadas como um circuito ligado ao rotor

102.

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12/27 [0031] O sistema 200 pode receber um sinal de frequência de referência 202. O sinal de frequência de referência 202 pode representar uma frequência desejada para uma fonte de potência de CA. Em particular, a fonte de potência de CA pode ser usada para aplicações aeroespaciais e pode fornecer potência para um motor de propulsão e/ou outros sistemas e dispositivos. O sinal de frequência de referência 202 pode ser um sinal de entrada constante conectado por cabo na unidade de controle do gerador 124 ou pode ser uma entrada ajustável. Por exemplo, o sistema 200 pode ser configurado para emitir frequências variáveis para satisfazer as necessidades de uma carga particular. Nos casos em que uma frequência constante é desejada, ela pode ultrapassar uma frequência fixa. Em outros casos, por exemplo, quando a carga é motor, o sistema 200 pode emitir frequências variáveis para satisfazer a necessidade de alteração de velocidade. O sinal de frequência de referência 202 pode ser gerado através de um software executando em um processador (por exemplo, um processador da unidade de controle do gerador 124) ou através de outra lógica e/ou hardware. Em um exemplo ilustrativo, o sinal de frequência de referência 202 pode ser igual a 400 Hz. Esta frequência é apenas para fins ilustrativos. Como explicado acima, o sinal de frequência de referência 202 pode ser estático ou dinâmico e pode ser modificado com base em uma carga particular.

[0032] O sinal de frequência de referência 202 pode ser combinado com um sinal de frequência do rotor 204 em um primeiro ponto de soma 206, e pode produzir um primeiro sinal intermediário 208 que representa uma diferença entre o sinal de frequência de referência 202 e o sinal de frequência do rotor 204. Conceitualmente, o primeiro sinal intermediário 208 pode representar uma mudança desejada na frequência de rotação de um campo magnético rotativo a partir de uma frequência de rotação medida do rotor 102. Em relação ao exemplo ilustrativo acima, se o sinal

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13/27 de frequência do rotor 204 for igual a 300 Hz, então o primeiro o sinal intermediário 208 seria igual a 100 Hz, o que representa um aumento desejado na frequência da frequência de rotação (isto é, 300 Hz) do rotor 102 de modo a igualar o sinal de frequência de referência 202 (isto é, 400 Hz). O primeiro sinal intermediário 208 pode ser transmitido a partir de um estator (por exemplo, o estator 104) para o rotor 102 através do acoplador de sinal de controle 136.

[0033] No rotor 102, o primeiro sinal intermediário 208 pode ser introduzido em uma função de valor absoluto 212 para gerar um sinal de magnitude 214 do primeiro sinal intermediário 208. Em um segundo ponto de soma 218, o sinal de magnitude 214 do primeiro sinal intermediário 208 pode ser combinado com um sinal de magnitude 216 de um sinal de frequência de campo principal 232 para produzir um segundo sinal intermediário 220. O segundo sinal intermediário 220 pode representar uma diferença entre as magnitudes do primeiro sinal intermediário 208 e o sinal de frequência de campo principal 232. Em outras palavras, o segundo sinal intermediário 220 pode representar uma mudança desejada na frequência de rotação de um campo magnético rotativo principal em relação a uma frequência de rotação atual do campo magnético rotativo principal no enrolamento do campo principal do rotor 134. Continuando o exemplo acima, se o principal sinal de frequência de campo 232 for igual a 90 Hz, então o segundo sinal intermediário 220 seria igual a 10 Hz, o que representa um aumento desejado na frequência de rotação de um campo magnético rotativo em relação ao rotor 102. [0034] Por outras palavras, no exemplo ilustrativo, o campo magnético rotativo principal pode estar a girar a uma frequência de 90 Hz em relação ao rotor 102, e o rotor 102 pode estar girando a uma frequência de 300 Hz em relação ao estator 104. Portanto, o campo magnético rotativo principal pode estar girando a uma frequência de 390 Hz em rela

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14/27 ção ao estator 104. Para produzir um sinal de potência com uma frequência de 400 Hz, a frequência de rotação do campo magnético rotativo principal precisaria aumentar em 10 Hz. Como tal, neste exemplo, o segundo sinal intermediário 220 seria igual a 10 Hz.

[0035] O segundo sinal intermediário 220 pode ser provido a um primeiro controlador proporcional integral derivativo (PID) 222. O primeiro controlador PID 222 pode converter o segundo sinal intermediário 220 em um sinal de controle do inversor 224 que direciona um inversor 132 para ajustar uma corrente trifásica 228 provida a um enrolamento de campo principal do rotor 134. A corrente trifásica 228, quando passada através do enrolamento de campo principal do rotor 134 pode criar um campo magnético rotativo, onde uma frequência, magnitude e fase do campo magnético rotativo depende de uma frequência, magnitude e fase da corrente trifásica 228. Ao ajustar a corrente trifásica 228, o inversor 132 pode controlar uma rotação do campo magnético rotativo em relação ao rotor 102, separando desse modo a frequência de rotação do campo magnético rotativo a partir de uma frequência de rotação do rotor 102. O primeiro controlador PID 222 pode fazer parte da unidade de controle do gerador 124 e pode ser acoplado ao rotor 102.

[0036] A partir da corrente trifásica 228, o sinal de frequência de campo principal 232 pode ser medido e derivado para uso como um sinal de feedback no segundo ponto de soma 218. O sinal de frequência de campo principal 232 pode ser passado através de uma função de valor absoluto 234 para produzir o sinal de magnitude 216 do sinal de frequência de campo principal 232 utilizado no segundo ponto de soma 218. Do mesmo modo, um codificador de velocidade do rotor pode medir e derivar um sinal de frequência do rotor 204 com base em uma frequência de rotação do rotor 102. O codificador de velocidade do motor pode incluir primeira parte 236 ligada ao rotor e uma segunda parte 237 ligada ao estator. Em algumas modalidades, a primeira parte pode ser

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15/27 uma fonte magnética ou óptica e a segunda parte 237 pode ser um detector configurado para calcular a frequência de rotação do rotor 102 com base nos sinais recebidos a partir da fonte magnética ou óptica. O sinal de frequência do rotor 204 pode ser provido como um sinal de feedback usado no primeiro ponto de soma 206.

[0037] O primeiro sinal intermediário 208 também pode ser passado para a função de sinal 250. A função de sinal 250 pode converter o primeiro sinal intermediário 208 em um sinal de direção 252. O sinal de direção 252 pode indicar uma direção de rotação desejada de um campo magnético rotativo em relação ao rotor 102. Um sinal de direção negativa pode indicar que a frequência de rotação desejada é menor que a frequência de rotação do rotor 102. Um sinal de direção positiva pode indicar que a frequência de rotação desejada é maior que uma frequência de rotação do rotor 102. O sinal de direção 252 pode ser utilizado pelo inversor 132 para controlar a corrente trifásica 228 para implementar uma direção de rotação desejada do campo magnético rotativo em relação ao rotor 102.

[0038] O sistema 200 pode ainda receber um sinal de tensão de referência 238. O sinal de tensão de referência 238 pode representar uma tensão desejada para uma fonte de potência de CA. Em particular, a fonte de potência de CA pode ser usada para aplicações aeroespaciais e pode fornecer potência para um motor de propulsão e/ou outros sistemas e dispositivos. O sinal de tensão de referência 238 pode ser um sinal de entrada constante conectado por cabo na unidade de controle do gerador 124 ou pode ser uma entrada ajustável. Pode ser gerado através de um software em execução em um processador (por exemplo, um processador da unidade de controle do gerador 124) ou através de outra lógica e/ou hardware. Em um exemplo ilustrativo, o sinal de tensão de referência 238 pode ser igual a 105 VAC ou 230 VAC.

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16/27 [0039] O sinal de tensão de referência 238 pode ser combinado com um sinal de tensão de saída do estator 242 em um terceiro ponto de soma 244, e pode produzir um terceiro sinal intermediário 240 que representa uma diferença entre o sinal de tensão de referência 238 e o sinal de tensão de saída do estator 242. Conceitualmente, o terceiro sinal intermediário 240 pode representar uma alteração desejada na tensão produzida em um enrolamento de estator de estágio principal 138 pelo campo magnético rotativo no enrolamento de campo principal do rotor 134. O terceiro sinal intermediário 240 pode ser transmitido a partir do estator (por exemplo, o estator 104) para o rotor 102 através do acoplador de sinal de controle 136.

[0040] O terceiro sinal intermediário 240 pode ser provido a um segundo controlador PID 246. O segundo controlador PID 246 pode converter o terceiro sinal intermediário 240 em um sinal de controle de inversor 248 que direciona um inversor 132 para ajustar a corrente trifásica 228 provida a um enrolamento de campo principal do rotor 134. Em particular, uma magnitude da corrente trifásica 228 pode ser ajustada para aumentar ou diminuir a magnitude do campo magnético rotativo, resultando assim em uma tensão maior ou menor produzida no enrolamento do estator de estágio principal 138. Como com o primeiro controlador PID 222, o segundo controlador PID 246 pode fazer parte da unidade de controle do gerador 124 e pode ser acoplado ao rotor 102.

[0041] Uma vantagem do sistema 200 é que cada fase, magnitude e frequência de um campo magnético rotativo pode ser controlada no enrolamento de campo principal do rotor 134 de modo a produzir uma fonte de potência elétrica de CA no enrolamento do estator de estágio principal 138 que tem uma frequência, fase e tensão que é independente da frequência do rotor 102. Outras vantagens podem existir.

[0042] Referindo-se à Figura 3, é representada uma modalidade de um acoplador de sinal de controle 136 para um aparelho gerador de CA

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17/27 de frequência variável independente. O acoplador de sinal de controle 136 pode incluir um primeiro transceptor 302 e um segundo transceptor 304. Em algumas modalidades, o acoplador de sinal de controle 136 pode ser configurado para comunicação unidirecional. Nesse caso, o primeiro transceptor 302 pode atualmente ser um transmissor enquanto o segundo transceptor 304 pode atualmente ser um receptor, e viceversa.

[0043] O acoplador de sinal de controle 136 pode ainda incluir um primeiro disco de comunicação 306, que pode ser ligado a um estator (por exemplo, o estator 104), e um ou mais segundo disco de comunicação 308, que podem ser ligados a um rotor 102. Em algumas modalidades, o primeiro disco de comunicação 306 pode incluir uma fonte de luz (por exemplo, um emissor) e o segundo disco de comunicação 308 pode incluir um detector de luz (por exemplo, um fototransistor).

[0044] Durante a operação, um sinal de controle 310 pode ser enviado para o primeiro transceptor 302. Enquanto o rotor 102 está girando, o primeiro transceptor 302 pode transmitir dados a partir do primeiro disco de comunicação 306 para um ou mais segundos discos de comunicação 308. As transmissões podem ser cronometradas de tal forma que ocorram enquanto um ou mais segundos discos de comunicação 308 estão voltados para o primeiro disco de comunicação 306. A transmissão pode ser pausada enquanto o um ou mais segundos discos de comunicação 308 estão voltados para o lado oposto. Enquanto a Figura 3 representa quatro segundos discos de comunicação 308, mais ou menos de quatro são possíveis. Ter mais segundos discos de comunicação 308 pode diminuir as interrupções na comunicação.

[0045] Uma vantagem do acoplador de sinal de controle 136 é que pode produzir menos atrito em comparação com os acopladores de sinal de contato. Isto pode resultar em menos perda de potência no aparelho 100. Como explicado aqui, ao eliminar o contato entre o estator 104 e o

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18/27 rotor 102, podem ser evitados problemas de desempenho, tais como arqueamento, desgaste e resistência de contato. Isso pode resultar em maior confiabilidade, menores custos de manutenção, menos tempo de inatividade e perda de potência reduzida. Outras vantagens podem existir.

[0046] Referindo-se à Figura 4, é representada uma modalidade de um método 400 para geração de CA de frequência variável de velocidade independente. O método 400 pode incluir gerar, em uma fonte de campo magnético ligada a um rotor, um primeiro campo magnético rotativo após a rotação do rotor, onde uma frequência de rotação do primeiro campo magnético rotativo é dependente de uma frequência de rotação do rotor, em 402. Por exemplo, um primeiro campo magnético rotativo pode ser gerado na fonte de campo magnético 120 quando o rotor 102 gira.

[0047] O método 400 pode ainda incluir a conversão do primeiro campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA, em 404. Por exemplo, o enrolamento piloto 122 pode ser configurado para converter o primeiro campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA que é passado para a unidade de controle do gerador 124.

[0048] O método 400 também pode incluir a modulação de um sinal de potência de CA para gerar um sinal de potência de CA de alta frequência, em 406. Por exemplo, a unidade de controle do gerador 124 pode modular o sinal de potência de CA para gerar um sinal de potência de CA trifásico de HF que é passado para o primeiro enrolamento do transformador de HF 126.

[0049] O método 400 pode incluir a transmissão do sinal de potência de CA de alta frequência do estator para o rotor, em 408. Por exemplo, o primeiro enrolamento de transformador de HF 126 pode transmitir o sinal de potência de CA de HF para o segundo enrolamento do transformador de HF 128.

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19/27 [0050] O método 400 pode ainda incluir a conversão do sinal de potência de CA de alta frequência em um sinal de potência de CC, em 410. Por exemplo, o retificador 130 pode converter o sinal de potência de CA de HF em um sinal de potência de CC que é transmitido ao inversor 132. [0051] O método 400 também pode incluir a conversão do sinal de potência de CC em um sinal de potência de CA do campo principal, onde um enrolamento do rotor principal ligado ao rotor é acionado com o sinal de potência de CA do campo principal, em 412. Por exemplo, o inversor 132 pode converter o sinal de potência de CC em um sinal de potência de CA do campo principal para acionar um enrolamento do rotor principal 134.

[0052] O método 400 pode incluir a geração, no enrolamento do rotor principal, de um segundo campo magnético rotativo na rotação do rotor, onde uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo é independente da frequência de rotação do rotor, em 414. Por exemplo, com base no sinal de potência de CA do campo principal, o enrolamento do rotor principal 134 pode gerar um segundo campo magnético rotativo que gira independentemente do rotor 102.

[0053] O método 400 pode também incluir a conversão do segundo campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA em um enrolamento do estator principal ligado a um estator, em 416. Por exemplo, o enrolamento do estator principal 138 pode converter o segundo campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA para distribuição a vários sistemas de CA.

[0054] Uma vantagem do método 400 é que gerando um segundo campo magnético rotativo que gira independentemente do rotor 102, uma frequência, fase e magnitude de um sinal de potência para um sistema de CA podem ser independentes de uma frequência de rotação do rotor 102. Além disso, podem ser necessários menos estágios de con

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20/27 versão de potência em comparação com sistemas de geração de potência de velocidade constante típicos que incluem estágios adicionais para gerar potência. Ao requerer menos estágios, o método 400 pode ser executado com uma maior eficiência e menores requisitos de peso. Outras vantagens podem existir.

[0055] Referindo-se à Figura 5, é representado um método 500 de controle de um campo magnético rotativo para geração de CA de frequência variável de velocidade independente. O método 500 pode ser usado em conjunto com, ou como parte do método 400 da Figura 4 [0056] O método 500 pode incluir a recepção de um sinal de frequência de referência de uma unidade de controle do gerador, em 502. Por exemplo, o sinal de frequência de referência 202 pode ser recebido na unidade de controle do gerador 124.

[0057] O método 500 pode ainda incluir a geração de um primeiro sinal de frequência intermediária que é uma diferença do sinal de frequência de referência e um sinal de frequência do rotor associado a uma frequência de rotação de um rotor, em 504. Por exemplo, o primeiro sinal intermediário 208 pode ser gerado.

[0058] O método 500 pode também incluir a passagem do primeiro sinal de frequência intermediária a partir de um estator para o rotor através de um acoplador de sinal de controle que inclui pelo menos um primeiro disco de comunicação ligado ao estator e pelo menos um segundo disco de comunicação ligado ao rotor, em 506. Por exemplo, o primeiro sinal intermediário 208 pode ser passado para o rotor 102 através do acoplador de sinal de controle 136, o qual pode incluir o primeiro disco de comunicação 306 e pelo menos um segundo disco de comunicação 308.

[0059] O método 500 pode também incluir a geração de um segundo sinal de frequência intermediária que é uma diferença do primeiro sinal de frequência intermediária e um sinal de frequência de campo

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21/27 principal associado a uma frequência de rotação do segundo campo magnético em relação ao rotor, em 508. Por exemplo, o segundo sinal intermediário 220 pode ser gerado.

[0060] O método 500 pode incluir a conversão do segundo sinal de frequência intermediário em um sinal de controle do inversor para direcionar um inversor a alterar um sinal de potência de CA do campo principal para acelerar ou desacelerar a rotação do segundo campo magnético rotativo em relação ao rotor, em 510. Por exemplo, o segundo sinal intermediário 220 pode ser convertido no sinal de controle do inversor 224 no primeiro controlador PID 222.

[0061] O método 500 pode ainda incluir a determinação de um sinal do primeiro sinal intermediário e a geração de um segundo sinal de controle do inversor para direcionar o inversor a girar o segundo campo magnético rotativo em uma direção correspondente ao sinal do sinal intermediário em relação ao rotor, 512. Por exemplo, o sinal do primeiro sinal intermediário 208 pode ser determinado na função de sinal 250 e passado para o inversor 132.

[0062] O método 500 também pode incluir receber um sinal de tensão de referência da unidade de controle do gerador, em 514. Por exemplo, o sinal de tensão de referência 238 pode ser recebido da unidade de controle do gerador 124.

[0063] O método 500 pode incluir a geração de um sinal de tensão intermediária que é uma diferença entre o sinal de tensão de referência e um sinal de tensão associado ao sinal de potência de CA, em 516. Por exemplo, o sinal de tensão intermediária 240 pode ser gerado.

[0064] O método 500 pode ainda incluir a conversão do sinal de tensão intermediária em um sinal de controle do inversor para direcionar o inversor a alterar um sinal de potência de CA do campo principal para aumentar ou diminuir uma magnitude do segundo campo magnético rotativo, em 518. Por exemplo, o sinal de tensão intermediária 240 pode

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22/27 ser convertido no sinal de controle do inversor 248.

[0065] Além disso, a invenção compreende modalidades de acordo com as seguintes cláusulas:

[0066] Cláusula 1: Um aparelho gerador de corrente alternada (CA) de frequência variável de velocidade independente compreendendo: um rotor e um estator, o rotor configurado para girar em relação ao estator; uma fonte de campo magnético ligada ao rotor e configurada para gerar um primeiro campo magnético rotativo após a rotação do rotor, em que uma frequência de rotação do primeiro campo magnético rotativo depende de uma frequência de rotação do rotor; e um enrolamento do rotor principal ligado ao rotor e configurado para gerar um segundo campo magnético rotativo após a rotação do rotor, em que uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo é independente da frequência de rotação do rotor.

[0067] Cláusula 2: O aparelho da cláusula 1, em que a fonte do campo magnético inclui um ímã permanente.

[0068] Cláusula 3: O aparelho da cláusula 1 compreendendo ainda: um enrolamento piloto ligado ao estator e configurado para converter o primeiro campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA.

[0069] Cláusula 4: O aparelho da cláusula 3 compreendendo ainda: uma unidade de controle do gerador configurada para modular o sinal de potência de CA para gerar um sinal de potência de CA de alta frequência para transmissão ao rotor, em que uma frequência do sinal de potência de CA de alta frequência é maior que a frequência de rotação do rotor.

[0070] Cláusula 5: O aparelho da cláusula 1 compreendendo ainda um transformador de alta frequência configurado para transmitir um sinal de potência de CA de alta frequência a partir do estator para o rotor.

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23/27 [0071] Cláusula 6: O aparelho da cláusula 5, em que o transformador de alta frequência inclui um primeiro enrolamento de transformador de potência ligado ao estator e um segundo enrolamento de transformador de potência ligado ao rotor, em que o primeiro enrolamento de transformador de potência é configurado para transferir o sinal de potência de CA de alta frequência para o segundo enrolamento do transformador de potência.

[0072] Cláusula 7: O aparelho da cláusula 5, em que o transformador de alta frequência omite os mecanismos de transmissão de potência entre o estator e o rotor.

[0073] Cláusula 8: O aparelho da cláusula 1 compreendendo ainda: um retificador ligado ao rotor e configurado para converter um sinal de potência de CA de alta frequência em um sinal de potência de corrente contínua.

[0074] Cláusula 9: O aparelho da cláusula 1 compreendendo ainda: um inversor ligado ao rotor e configurado para converter um sinal de potência de corrente contínua em um sinal de potência de CA do campo principal, em que o enrolamento de campo do rotor principal é acionado com o sinal de potência de CA do campo principal.

[0075] Cláusula 10: O aparelho da cláusula 9 compreendendo ainda: uma unidade de controle do gerador acoplada ao inversor e configurada para controlar o sinal de potência de CA do campo principal, controlando desse modo uma velocidade de rotação, uma direção, uma amplitude ou qualquer combinação dos mesmos do segundo campo magnético rotativo em relação ao rotor.

[0076] Cláusula 11: O aparelho da cláusula 10, em que a unidade de controle do gerador inclui circuitos de controle ligados ao estator e circuitos de controle ligados ao rotor, em que o circuito de controle ligado ao rotor inclui pelo menos um controlador proporcional integral derivativo (PID).

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24/27 [0077] Cláusula 12: O aparelho da cláusula 11, em que o pelo menos um controlador PID acoplado ao inversor para controlar uma frequência do segundo campo magnético rotativo, e em que o circuito de controle ligado ao rotor inclui um controlador PID adicional acoplado ao inversor para controlar uma magnitude do segundo campo magnético rotativo.

[0078] Cláusula 13: O aparelho da cláusula 11, em que o circuito de controle ligado ao estator é acoplado de forma comunicativa ao circuito de controle ligado ao rotor através de um acoplador de sinal de controle que inclui pelo menos um primeiro disco de comunicação ligado ao estator e pelo menos um segundo disco de comunicação ligado ao rotor. [0079] Cláusula 14: O aparelho da cláusula 13, em que o primeiro disco de comunicação inclui uma fonte de sinal luminoso e em que o segundo disco de comunicação inclui um fototransistor.

[0080] Cláusula 15: O aparelho da cláusula 1 compreendendo ainda: um enrolamento do estator principal configurado para converter o segundo campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA.

[0081] Cláusula 16: Um método para a geração de corrente alternada (CA) de frequência variável de velocidade independente compreendendo: gerar, em uma fonte de campo magnético ligada a um rotor, um primeiro campo magnético rotativo após a rotação do rotor, em que uma frequência de rotação do primeiro campo magnético rotativo depende de uma frequência de rotação do rotor; e gerar, em um enrolamento do rotor principal ligado ao rotor, um segundo campo magnético rotativo após a rotação do rotor, em que uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo é independente da frequência de rotação do rotor; e converter o segundo campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA em um enrolamento do estator principal ligado a um estator.

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25/27 [0082] Cláusula 17: O método da cláusula 16 compreendendo ainda: converter o primeiro campo magnético rotativo no sinal de potência de CA; modular o sinal de potência de CA para gerar um sinal de potência de CA de alta frequência; transmitir o sinal de potência de CA de alta frequência do estator para o rotor; converter o sinal de potência de CA de alta frequência em um sinal de corrente contínua (CC); e converter o sinal de potência de CC em um sinal de potência de CA do campo principal, em que o enrolamento do rotor principal é acionado com o sinal de potência de CA do campo principal.

[0083] Cláusula 18: O método da cláusula 16, em que a geração do segundo campo magnético rotativo compreende: receber um sinal de frequência de referência de uma unidade de controle do gerador; gerar um primeiro sinal de frequência intermediária que é uma diferença do sinal de frequência de referência e um sinal de frequência do rotor associado à frequência de rotação do rotor; gerar um segundo sinal de frequência intermediária que é uma diferença do primeiro sinal de frequência intermediária e um sinal de frequência de campo principal associado a uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo em relação ao rotor; e converter o segundo sinal de frequência intermediária em um sinal de controle de inversor para direcionar um inversor a alterar um sinal de potência de CA do campo principal para acelerar ou desacelerar a rotação do segundo campo magnético rotativo em relação ao rotor.

[0084] Cláusula 19: O método da cláusula 18, em que o primeiro sinal de frequência intermediária é passado do estator para o rotor através de um acoplador de sinal de controle que inclui pelo menos um primeiro disco de comunicação ligado ao estator e pelo menos um segundo disco de comunicação ligado ao rotor.

[0085] Cláusula 20: O método da cláusula 18, em que a geração do segundo campo magnético rotativo compreende ainda: determinar um

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26/27 sinal do primeiro sinal de frequência intermediária; e gerar um segundo sinal de controle do inversor para direcionar o inversor a girar o segundo campo magnético rotativo em uma direção correspondente ao sinal do sinal intermediário em relação ao rotor.

[0086] Cláusula 21: O método da cláusula 18 compreendendo ainda: receber um sinal de tensão de referência da unidade de controle do gerador; gerar um sinal de tensão intermediária que é uma diferença entre o sinal de tensão de referência e um sinal de tensão associado ao sinal de potência de CA; e converter o sinal de tensão intermediária em um sinal de controle do inversor para direcionar o inversor a alterar um sinal de potência de CA do campo principal para aumentar ou diminuir uma magnitude do segundo campo magnético rotativo.

[0087] Cláusula 22: Um dispositivo de rotor gerador de corrente alternada (CA) compreendendo: uma fonte de campo magnético configurada para gerar um primeiro campo magnético rotativo após a rotação de um rotor, em que uma frequência de rotação do primeiro campo magnético rotativo depende de uma frequência de rotação do rotor; e um enrolamento do rotor principal configurado para gerar um segundo campo magnético rotativo após a rotação do rotor, em que uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo é independente da frequência de rotação do rotor.

[0088] Cláusula 23: O dispositivo da cláusula 22 compreendendo ainda: um enrolamento do transformador de potência configurado para receber um sinal de potência de CA de alta frequência; um retificador configurado para converter o sinal de potência de CA de alta frequência em um sinal de corrente contínua (CC); e um inversor configurado para converter o sinal de potência de CC em um sinal de potência de CA do campo principal, em que o enrolamento do rotor principal é acionado com o sinal de potência de CA do campo principal.

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27/27 [0089] Embora tenham sido mostradas e descritas várias modalidades, a presente invenção não é tão limitada e será entendido que inclui todas essas modificações e variações, como seria evidente para um versado na técnica.

Claims

1. Aparelho gerador de corrente alternada (CA) de frequência variável de velocidade independente (100) caracterizado pelo fato de que compreende:

um rotor (102) e um estator (104), o rotor configurado para girar em relação ao estator;

uma fonte de campo magnético (120) ligada ao rotor e configurada para gerar um primeiro campo magnético rotativo (128) após a rotação do rotor, em que uma frequência de rotação do primeiro campo magnético rotativo depende de uma frequência de rotação do rotor; e um enrolamento do rotor principal (134) ligado ao rotor e configurado para gerar um segundo campo magnético rotativo após a rotação do rotor, em que uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo é independente da frequência de rotação do rotor.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de campo magnético inclui um ímã permanente.

3. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

um enrolamento piloto (122) ligado ao estator e configurado para converter o primeiro campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA.

4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um transformador de alta frequência (126, 128) configurado para transmitir um sinal de potência de CA de alta frequência a partir do estator para o rotor.

5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

um retificador (130) ligado ao rotor e configurado para converter um sinal de potência de CA de alta frequência em um sinal de potência de corrente contínua.

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6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

um inversor (132) ligado ao rotor e configurado para converter um sinal de potência de corrente contínua em um sinal de potência de CA do campo principal (140), em que o enrolamento de campo do rotor principal é acionado com o sinal de potência de CA do campo principal.

7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

um enrolamento do estator principal (138) configurado para converter o segundo campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA (140).

8. Método (400) para geração de corrente alternada (CA) de frequência variável de velocidade independente, caracterizado pelo fato de que compreende:

gerar (402), em uma fonte de campo magnético (120) ligada a um rotor (102), um primeiro campo magnético rotativo após a rotação do rotor, em que uma frequência de rotação do primeiro campo magnético rotativo é dependente de uma frequência de rotação do rotor; e gerar (414), em um enrolamento do rotor principal (134) ligado ao rotor, um segundo campo magnético rotativo após a rotação do rotor, em que uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo é independente da frequência de rotação do rotor; e converter (416) o segundo campo magnético rotativo em um sinal de potência de CA em um enrolamento do estator principal (138) ligado a um estator (104).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

converter (404) o primeiro campo magnético rotativo no sinal de potência de CA;

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3/3 modular (406) o sinal de potência de CA para gerar um sinal de potência de CA de alta frequência;

transmitir (408) o sinal de potência de CA de alta frequência a partir do estator para o rotor;

converter (410) o sinal de potência de CA de alta frequência em um sinal de potência de corrente contínua (CC); e converter (412) o sinal de potência de CC em um sinal de potência de CA do campo principal (140), em que o enrolamento do rotor principal é acionado com o sinal de potência de CA do campo principal.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 e 9, caracterizado pelo fato de que a geração do segundo campo magnético rotativo compreende:

receber (502) um sinal de frequência de referência (202) de uma unidade de controle do gerador (124);

gerar (504) um primeiro sinal de frequência intermediária (208) que é uma diferença do sinal de frequência de referência e um sinal de frequência do rotor (204) associado à frequência de rotação do rotor;

gerar (508) um segundo sinal de frequência intermediária (220) que é uma diferença do primeiro sinal de frequência intermediária e um sinal de frequência de campo principal (232) associado a uma frequência de rotação do segundo campo magnético rotativo em relação ao rotor; e converter (510) o segundo sinal de frequência intermediária em um sinal de controle de inversor (224, 248) para direcionar um inversor (132) para alterar um sinal de potência de CA do campo principal (140) para acelerar ou desacelerar a rotação do segundo campo magnético rotativo em relação ao rotor.