CN103809071A

CN103809071A - 用于受控的场变换器的接线配置的检测系统和方法

Info

Publication number: CN103809071A
Application number: CN201310533230.XA
Authority: CN
Inventors: I·S·弗兰普顿
Original assignee: Kohler Co
Current assignee: Kohler Co
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: EP2728738A2; EP2728738B1; US9515592B2; EP2728738A3; US20140125309A1

Abstract

本发明的一些实施例涉及受控的场变换器，其中该变换器被接线为低星形配置（线圈被接线成串联或并联）。第一传感器测量流经变换器内的场的直流电，从而检测变换器内的场的激发能级。例如，第一传感器可以测量场电压、磁场强度、磁通密度、到达旋转励磁器的场的电流、到达旋转励磁器的场的电压、以及用于控制针对永磁励磁器的板载整流器的脉冲宽度调制信号的占空比。在实施例中还可以想到的是，第二传感器测量变换器的RMS输出电压，从而确定变换器的输出特性。

Description

用于受控的场变换器的接线配置的检测系统和方法

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于受控的场变换器的接线配置的检测系统和方法，更具体地，涉及产生交流电且包括多个可重新连接的输出引线的受控的场变换器的接线配置的检测系统和方法。

背景技术

通常的交流发电机中的变换器（alternator）一般以产生单一输出电压电平的方式被接线。以单一配置对变换器进行接线的一个缺点是包括这种变换器的发电机仅能用于需要特定电压（即，设计该变换器所针对的电压）的应用中。

使发电机可以被用于多于一个应用的一种常用方式是利用包括多个可重新连接的输出引线的变换器。这些发电机能够被以多于一种配置的方式被接线，使得包括这样的变换器的系统能够根据特定的接线配置而提供不同电压的电能。

利用包括多个可重新连接的输出引线的变换器的一个缺点是当变换器被错误接线时，该变换器可能被损坏。利用包括多个可重新连接的输出引线的变换器的另一个缺点是必须针对每个接线配置来调整电压调节器，其中该电压调节器用于控制该变换器的场，从而维持该变换器产生的输出电压。

使用具有多个可重新连接的输出引线的变换器的一些系统还包括选线开关。选线开关允许选择针对多个可重新连接的输出引线的有限数量的预定接线配置。选线开关用于减少可能的接线错误。此外，选线开关有时向电压调节器发送用于改变该变换器的目标输出电压的信号。

在此类系统中包含选线开关的缺点包括：（i）与包括选线开关相关联的费用；（ii）包含选线开关和有关接线所需的空间；以及（iii）选线开关所支持的有限数量的接线配置。

附图说明

图1是受控的场变换器的示意图，其中该变换器被接线为低星形配置（线圈是并联的）。

图2是受控的场变换器的示意图，其中该变换器被接线为高星形配置（线圈是串联的）。

图3示出了当变换器被接线为低星形配置和高星形配置时激发能级与变换器的输出特性之间的示意性关系。

图4是受控的场变换器的示意图，其中该变换器被接线为具有三个输出特性传感器的三角形配置。

图5示出了当变换器101被连接为高星形、低星形、三角形配置、以及该变换器不输出任何电流时输出电压与场电流之间的示意性关系。

图6是受控的场变换器的示意图，其中该变换器被接线为高星形配置（线圈是串联的），并且其中在两个引线之间存在未连接状态。

图7是受控的场变换器的示意图，其中该变换器被接线为高星形配置（线圈是串联的），并且其中存在错误地反向接线的线圈。

图8示出了当存在图6所示的未连接状态时的示意性传感器测量。

图9示出了当存在图7所示的反向连接时的示意性传感器测量。

图10是示出了计算机系统形式的机器的图形表达的框图，在该机器中能够执行一组指令，该指令用于使得该机器执行这里讨论的任何的一个或多个方法。

具体实施方式

以下的描述和附图充分示出了使得本领域技术人员能够实现的具体实施例。其它实施例可以包括结构、逻辑、电性、处理等方面的变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在其它实施例的部分和特征中，或被其进行替换。权利要求书中阐述的实施例包括这些权利要求的所有可用的等效替代。

现在参考图1-图2来描述用于检测受控的场变换器101的接线配置的示意系统100。受控的场变换器101产生交流电并且包括多个可重新连接的输出引线1-12。

系统100包括第一传感器21和第二传感器22，第一传感器21用于测量变换器101内场的激发能级，第二传感器22用于测量变换器101的输出特性。系统100还包括控制器31，控制器31使用激发能级和输出特性中的至少一者来确定变换器101的多个可重新连接的输出引线1-12的连接配置。

图1是受控的场变换器的示意图，其中该变换器被接线为低星形配置（线圈是并联的）。图2是受控的场变换器的示意图，其中该变换器被接线为高星形配置（线圈是串联的）。

在一些实施例中，第一传感器21测量流经变换器101内的场的直流电，从而检测变换器101内的场的激发能级。作为例子，第一传感器21可以测量场电压、磁场强度、磁通密度、到达旋转励磁器的场的电流、到达旋转励磁器的场的电压、以及用于控制针对永磁励磁器的板载整流器的脉冲宽度调制信号的占空比。

在实施例中还可以想到的是，第二传感器22测量变换器101的RMS输出电压，从而确定变换器101的输出特性。在其它实施例中，第二传感器22可以测量变换器101的RMS输出电流，从而确定变换器101的输出特性。在其它特性之中，额外的输出特性包括有功功率、无功功率、总谐波失真和/或输出电压和/或电流的谐波分量。

控制器31可以包括多个预定的电压范围（例如，存储在数据库中），使得控制器31将第二传感器22测量的变换器101的输出特性与多个预定的电压范围进行比较，从而确定变换器101的接线配置。在一些实施例中，控制器31使用第一传感器21测量的激发能级来确定多个预定的电压范围。

图3示出了当变换器被接线为低星形配置和高星形配置时激发能级与变换器的输出特性之间的示意性关系。应该注意，图3示出了变换器101未输出电流的情况。

在实施例中还可以想到的是，控制器31使用从第一传感器21获得的激发能级以及从第二传感器22获得的输出特性从而决定多个可重新连接的输出引线1-12是否处于合适的接线配置。除了其它因素之外，对于确定上述控制器31使用从第一传感器21获得的一个或两个激发能级以及从第二传感器22获得的输出特性从而决定多个可重新连接的输出引线1-12是否处于合适的接线配置，部分地取决于总体设计以及被包含在系统100中的变换器101的类型。

在图4示出的示例实施例中，第二传感器22测量变换器101的多个可重新连接的输出引线1-12中第一结点5、7处的RMS输出电压。系统100还包括：（i）第三传感器23测量变换器101的多个可重新连接的输出引线1-12中第二结点4、9处的RMS输出电压；以及（ii）第四传感器24测量变换器101的多个可重新连接的输出引线1-12中第三结点6、8处的RMS输出电压。

控制器31在一定电压范围内对从第二传感器22、第三传感器23、第四传感器24获得的RMS输出电压进行分类，从而确定变换器101是在产生三相星形电能、三相三角形电能、还是单相电能。应该注意，除了其它特性之外，第二传感器22、第三传感器23、第四传感器24还可以测量额外的特性，诸如输出电流、有功功率、无功功率、总谐波失真、输出电压和/或电流的谐波分量、电压和/或相位旋转方向之间的相位角。

此外，控制器31可以在一定电压范围内对从第二传感器22、第三传感器23、第四传感器24获得的RMS输出电压进行分类，从而确定变换器101内的多个可重新连接的输出引线1-12是否被配置为使得该变换器101内的电压产生线圈以高星形、低星形、三角形、或单相方式进行连接。

对从第二传感器22、第三传感器23、第四传感器24获得的RMS输出电压进行分类还可以与由第一传感器21测量的场的激发能级有关。图5示出了当变换器101被连接为高星形、低星形、三角形配置时的这种关系的例子。图5示出了该变换器101不供应任何电流时的这种关系。

在图6示出的示意性实施例中，系统100还包括：（i）第五传感器25，其测量变换器101的多个可重新连接的输出引线1-12中第一引线1处的RMS输出电流；（ii）第六传感器26，其测量变换器101的多个可重新连接的输出引线1-12中第二引线2处的RMS输出电流；以及（iii）第七传感器27，其测量变换器101的多个可重新连接的输出引线1-12中第三引线3处的RMS输出电流。

控制器31可以在一定电流范围内对从第五传感器25、第六传感器26、第七传感器27获得的RMS输出电流进行分类，其中该一定电流范围是根据对第二传感器22、第三传感器23、第四传感器24获得的电压范围的分类进行确定的。因此，控制器31能够检测变换器101的多个可重新连接的输出引线1-12是否被配置为使得该变换器101的输出短路或开路。如图6所示，开路导致第二传感器22测量的相位1上的输出电压损失（例如，参见未连接41）。

在图7示出的示意性实施例中，变换器101被错误接线（即，线圈51被反向接线）。当线圈51反向接线时，第二传感器22未测量到输出电压。图6示出的错误接线与图7示出的错误接线是不同的，在图7中第五传感器25能够测量错误接线的电流，而在图6中第五传感器25无法测量错误接线的电流。

控制器31能够检测各种不同的错误接线配置。此外，控制器31可以使用第五传感器25、第六传感器26、第七传感器27感测的输出电流来区分各种不同的错误接线配置。

图8示出了当存在（图6所示的）未连接状态41时的示意性传感器测量。图9示出了当存在（图7所示的）反向连接51时的示意性传感器测量。

系统100的一个示例应用涉及调整电压调节器61的目标电压。该目标电压调整可以基于变换器101的已检测的接线配置。

应该注意，虽然在示出的示意性实施例中控制器31和电压调节器61被示出为是独立的，但是还可以想象控制器31和电压调节器61是同一控制器的一部分的实施例。

图10是示出了计算机系统1000为示例形式的机器的图形表达的框图，在该机器中能够执行一组指令，该指令用于使得该机器执行这里讨论的任何的一个或多个方法。在一些实施例中，计算机系统1000可以操作为服务器-客户端网络环境下的服务器或客户端，或者可以操作为对等（或分布式的）网络环境下的对等机器。

计算机系统1000可以是服务器计算机、客户端计算机、个人计算机（PC）、台式PC、机顶盒（STB）、个人数字助理（PDA）、蜂窝电话、网页应用、网络路由器、变换器或桥接器、或能够执行规定了由其自身采取的动作的一组指令的任何机器。此外，虽然仅示出了单个机器，术语“机器”应该认为是包括能够独立地或联合地执行一组（或多组）指令从而执行这里讨论的任何的一个或多个方法的机器集合。

示例的计算机系统1000可以包括处理器1060（例如，中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、或其二者）、主存储器1070、及静态存储器1080，所有这些元件通过总线1008彼此连接。计算机系统1000还可以包括视频显示单元1010（例如，液晶显示器（LCD）或阴极射线管（CRT））。计算机系统1000还可以包括人机接口设备1020（例如，键盘、鼠标、本地按钮）。计算机系统1000还可以包括信号测量设备1030、本地数据接口1040（例如，USB）、信号产生设备1050（例如，扬声器）、及网络接口设备1090。

软件1024在被计算机系统1000、主存储器1070、及处理器1060执行期间可以完全地或至少部分地驻留在主存储器1070内和/或处理器1060内。应该注意，软件1024还可以经由网络接口设备1090通过网络被发送或接收。

虽然本地数据接口1040被示出为单个连接，其还可以是用于连接多个设备的网络的一部分。作为例子，本地数据接口1040可以是USB集线器。

因此，本申请描述了计算机化的方法和系统。尽管参考特定实施例已经描述了本发明，但是显然可以对这些实施例进行各种修改和改变而不偏离本发明的更宽的精神和范围。相应地，说明书和附图应被认为是示意性的而非限制性的。

根据美国联邦法规（37C.F.R）的1.72(b)章节的规定，要求摘要使读者确定技术公开内容的特征和精神，从而提供摘要。应该理解，该摘要不用于限制或解释权利要求的范围或含义。随附权利要求被合并到本说明书中，其中每个权利要求以其自身作为一个单独的实施例。

Claims

1.一种用于检测受控的场变换器的接线配置的系统，其中受控的场变换器产生交流电并且包括多个可重新连接的输出引线，所述系统包括：

第一传感器，用于测量所述变换器内的场的激发能级；

第二传感器，用于测量所述变换器的输出特性；以及

控制器，使用所述激发能级和所述输出特性中的至少一者来确定所述变换器的多个可重新连接的输出引线的连接配置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一传感器测量流经所述变换器内的场的直流电，从而检测所述变换器内的场的激发能级。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二传感器测量所述变换器的RMS输出电压，从而确定所述变换器的所述输出特性。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二传感器测量所述变换器的RMS输出电流，从而确定所述变换器的输出特性。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括多个预定的电压范围，使得所述控制器将所述第二传感器测量的变换器的输出特性与所述多个预定的电压范围进行比较，从而确定所述变换器的接线配置。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，利用所述第一传感器测量的激发能级，所述控制器确定所述多个预定的电压范围，从而基于所述变换器的输出特性确定所述变换器的接线配置。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二传感器测量所述变换器的多个可重新连接的输出引线中第一引线处的RMS输出电压，并且所述系统还包括：

第三传感器，测量所述变换器的多个可重新连接的输出引线中第二引线处的RMS输出电压；

第四传感器，测量所述变换器的多个可重新连接的输出引线中第三引线处的RMS输出电压；以及

其中，所述控制器在一定电压范围内对从所述第二传感器、所述第三传感器、所述第四传感器获得的RMS输出电压进行分类，从而确定所述变换器是在产生三相电能还是单相电能。

8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二传感器测量所述变换器的多个可重新连接的输出引线中第一引线处的RMS输出电压，并且所述系统还包括：

其中，所述控制器在一定电压范围内对从所述第二传感器、所述第三传感器、所述第四传感器获得的RMS输出电压进行分类，从而确定所述变换器的多个可重新连接的输出引线是否被配置为使得该变换器内的电压产生线圈是串联连接还是并联连接。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括：

第五传感器，测量所述变换器的多个可重新连接的输出引线中第一引线处的RMS输出电流；

第六传感器，测量所述变换器的多个可重新连接的输出引线中第二引线处的RMS输出电流；

第七传感器，测量所述变换器的多个可重新连接的输出引线中第三引线处的RMS输出电流；以及

其中，所述控制器在一定电流范围内对从所述第五传感器、所述第六传感器、所述第七传感器获得的RMS输出电流进行分类，其中该一定电流范围是根据对所述第二传感器、所述第三传感器、所述第四传感器获得的电压范围的分类进行确定的，从而所述控制器检测所述变换器的多个可重新连接的输出引线是否被配置成使该变换器的输出被短路。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器使用从所述第一传感器获得的所述激发能级和从所述第二传感器获得的所述输出特性中的至少一者来确定所述多个可重新连接的输出引线是否具有合适的接线配置。

11.一种用于检测受控的场变换器的接线配置的方法，其中受控的场变换器产生交流电并且包括多个可重新连接的输出引线，所述方法包括：

检测所述变换器内的场的激发能级；

确定所述变换器的输出特性；以及

使用所述激发能级和所述输出特性中的至少一者来确定所述变换器的接线配置。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，检测所述变换器内的场的激发能级包括测量流经所述变换器内的场的直流电。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，确定所述变换器的输出特性包括测量所述变换器的RMS输出电压。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，确定所述变换器的输出特性包括测量所述变换器的RMS输出电流。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述激发能级和所述输出特性中的至少一者来确定所述变换器的接线配置包括：测量所述变换器的饱和RMS输出电压，并且在预定的电压范围内对所述饱和RMS输出电压进行分类。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述激发能级和所述输出特性中的至少一者来确定所述变换器的接线配置包括：当所述变换器的输出被电压调节器调整时，测量施加在所述变换器内的场上的直流电电压。

17.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述激发能级和所述输出特性中的至少一者来确定所述变换器的接线配置包括：测量流经所述变换器内的场的直流电，同时测量所述变换器的RMS输出电压并且在基于流经所述场的直流电所确定的电压范围内对所述RMS输出电压进行分类。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，测量所述变换器的RMS输出电压并且在基于流经所述场的直流电所确定的电压范围内对所述RMS输出电压进行分类包括：测量多个RMS输出电压从而确定所述变换器是在产生三相电能还是单相电能。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，测量多个RMS输出电压从而确定所述变换器是在产生三相电能还是单相电能包括：确定所述变换器内的电压产生线圈是串联连接还是并联连接。

20.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述激发能级和所述输出特性中的至少一者来确定所述变换器的接线配置包括：检测所述多个可重新连接的输出引线是否具有合适的接线配置。