(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-18
(54)【発明の名称】発電機およびそれを動作させる方法
(51)【国際特許分類】
H02P 9/00 20060101AFI20230411BHJP
【FI】
H02P9/00 F
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022559352
(86)(22)【出願日】2021-03-16
(85)【翻訳文提出日】2022-09-28
(86)【国際出願番号】 US2021022516
(87)【国際公開番号】W WO2022197287
(87)【国際公開日】2022-09-22
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390041542
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】100129779
【氏名又は名称】黒川 俊久
(74)【代理人】
【識別番号】100151286
【氏名又は名称】澤木 亮一
(72)【発明者】
【氏名】ニディシュリ,タパディア
(72)【発明者】
【氏名】トレイ,デイヴィッド・アラン
【テーマコード(参考)】
5H590
【Fターム(参考)】
5H590AB02
5H590CA14
5H590CE01
5H590FB01
5H590FC21
5H590FC26
5H590HA00
5H590HA04
(57)【要約】
発電機およびそれを動作させるための方法が提供される。したがって、発電機は、界磁巻線アセンブリを支持する回転不能部品と、それに対して回転するように配置された回転可能部品と、を含む。発電機はまた、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合されたアーマチュア巻線アセンブリを含む。発電機はまた、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合された抵抗アセンブリを含む。抵抗アセンブリは、アーマチュア巻線アセンブリの少なくとも2つの別個の相巻線を電気的に結合する。抵抗アセンブリはまた、電気的障害に応答してアーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するように構成される。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発電機(300)であって、
界磁巻線アセンブリ(310)を支持する回転不能部品(308)と、
前記発電機(300)の動作中に前記回転不能部品(308)に対して回転するように配置された回転可能部品(302)と、
前記発電機(300)の動作中に前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合されたアーマチュア巻線アセンブリ(304)であって、少なくとも2つの別個の相巻線(318)を含み、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々が、対応する巻線端子(406)に結合された第1の端部(320)と、第2の端部(322)と、を有する、アーマチュア巻線アセンブリ(304)と、
前記発電機(300)の動作中に前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合された抵抗アセンブリ(500)であって、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の前記第2の端部(322)の各々を互いに電気的に結合し、電気的障害に応答して前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)に抵抗を導入するように構成された抵抗アセンブリ(500)と、
を含む発電機(300)。
【請求項2】
前記抵抗アセンブリ(500)は、
前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の前記第2の端部(322)の各々の間に配置された相巻線接触器(502)であって、前記第2の端部(322)の各々は、電気的障害徴候の非存在下で閉位置に向けられたときに前記相巻線接触器(502)によって電気的に結合され、それによって公称状態電気結合部(503)を形成し、開位置では、前記相巻線接触器(502)は、前記障害徴候の存在下で前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)の前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々を電気的に分離し、それによって前記公称状態電気結合部(503)を切断する、相巻線接触器(502)
をさらに含む、請求項1に記載の発電機(300)。
【請求項3】
前記抵抗アセンブリ(500)は、
前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)の前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々の前記第2の端部(322)に電気的に結合された少なくとも1つの抵抗素子(504)であって、前記開位置において、前記相巻線接触器(502)が、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々から前記対応する少なくとも1つの抵抗素子(504)への電流の流れを容易にする、少なくとも1つの抵抗素子(504)
をさらに含む、請求項2に記載の発電機(300)。
【請求項4】
前記抵抗アセンブリ(500)は、
前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々に結合された前記少なくとも1つの抵抗素子(504)の間に配置された少なくとも1つの障害接触器(506)であって、前記少なくとも1つの障害接触器(506)は、閉位置に向けられたときに前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々の間に障害状態電気結合部(507)を形成し、前記障害状態電気結合部(507)は、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)および前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)に結合された前記対応する少なくとも1つの抵抗素子(504)を通る電流の流れを容易にする、少なくとも1つの障害接触器(506)
をさらに含む、請求項3に記載の発電機(300)。
【請求項5】
前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)は、3つの別個の相巻線(318)を有する三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)である、請求項4に記載の発電機(300)。
【請求項6】
前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)は第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ(328)であり、前記抵抗アセンブリ(500)は第1の抵抗アセンブリ(508)であり、前記発電機(300)は、
前記発電機(300)の動作中に前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合された少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)であって、前記第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ(328)との電気結合部の非存在を有し、3つの別個の相巻線(318)を含み、各相巻線(318)が、対応する巻線端子(406)に結合された第1の端部(320)と、第2の端部(322)と、を有する、少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)と、
前記発電機(300)の動作中に前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合された少なくとも第2の抵抗アセンブリ(510)であって、前記第2の端部(322)の各々を互いに電気的に結合し、前記第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)の電気的障害に応答して前記第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)に抵抗を導入するように構成された、少なくとも第2の抵抗アセンブリ(510)と、
をさらに含む、請求項5に記載の発電機(300)。
【請求項7】
前記界磁巻線アセンブリ(310)および前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)の少なくとも一方が、超伝導コイル(312)を有する超伝導巻線アセンブリである、請求項1に記載の発電機(300)。
【請求項8】
前記界磁巻線アセンブリ(310)は超伝導界磁巻線アセンブリであり、前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)は非超伝導アーマチュア巻線アセンブリである、請求項7に記載の発電機(300)。
【請求項9】
前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)に動作可能に結合され、前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)の各相巻線(318)の電流の大きさを監視するように構成されたセンサシステム(324)
をさらに含む、請求項1に記載の発電機(300)。
【請求項10】
発電機(300)を制御するための方法(600)であって、前記発電機(300)は、界磁巻線アセンブリ(310)を支持する回転不能部品(308)と、前記回転不能部品(308)に対して回転するように配置された回転可能部品(302)と、を有し、前記方法(600)は、
コントローラ(200)に結合されたセンサシステム(324)を介して、三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)の相巻線(318)に影響を及ぼす電気的障害に対応する電気的障害徴候を検出するステップであって、前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)は、前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合されている、ステップと、
前記電気的障害に応答して、抵抗アセンブリ(500)を介して前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)に抵抗を導入するステップであって、前記抵抗アセンブリ(500)は、前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合されている、ステップと、
を含む方法(600)。
【請求項11】
前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)は、3つの別個の相巻線(318)をさらに含み、各相巻線(318)は、対応する巻線端子(406)に結合された第1の端部(320)と、第2の端部(322)と、を有し、前記抵抗アセンブリ(500)は、前記第2の端部(322)の各々の間に配置された相巻線接触器(502)を含み、前記第2の端部(322)の各々は、前記相巻線接触器(502)が電気的障害徴候の非存在下で閉位置に向けられたときに前記相巻線接触器(502)によって電気的に結合され、それによって公称状態電気結合部(503)を形成し、前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)に前記抵抗を導入するステップは、
前記電気的障害徴候の存在下で前記公称状態電気結合部(503)を電気的に切断するように、各相巻線接触器(502)を開位置に移行させるステップ
を含む、請求項10に記載の方法(600)。
【請求項12】
前記抵抗アセンブリ(500)は、前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)の各相巻線(318)の前記第2の端部(322)に電気的に結合された少なくとも1つの抵抗素子(504)をさらに含み、前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)に前記抵抗を導入するステップは、
前記相巻線接触器(502)の前記開位置に応答して、前記相巻線(318)の各々から前記対応する少なくとも1つの抵抗素子(504)への電流の流れを容易にするステップ
をさらに含む、請求項11に記載の方法(600)。
【請求項13】
前記抵抗アセンブリ(500)は、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々に結合された前記少なくとも1つの抵抗素子(504)の間に配置された少なくとも1つの障害接触器(506)をさらに含み、前記少なくとも1つの障害接触器(506)は、前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)に前記抵抗を導入するステップは、
前記少なくとも1つの障害接触器(506)を閉位置に向けることによって、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々の間に障害状態電気結合部(507)を形成するステップであって、前記障害状態電気結合部(507)は、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)および前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)に結合された前記対応する少なくとも1つの抵抗素子(504)を通る電流の流れを容易にする、ステップ
をさらに含む、請求項12に記載の方法(600)。
【請求項14】
前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)は第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ(328)であり、前記抵抗アセンブリ(500)は第1の抵抗アセンブリ(508)であり、前記発電機(300)は、少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)と、前記回転可能部品(302)に固定的に結合された少なくとも第2の抵抗アセンブリ(510)と、をさらに含み、前記障害徴候は、前記第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ(328)に影響を及ぼす電気的障害に対応し、前記少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)は障害徴候の非存在を有し、前記方法(600)は、
前記コントローラ(200)を介して、前記少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)内の電流をゼロまで減少させるステップと、
前記第1の抵抗アセンブリ(508)の前記少なくとも1つの障害接触器(506)を開位置に移行させるステップと、
前記少なくとも1つの障害接触器(506)の前記開位置への前記移行に続いて、前記コントローラ(200)を介して、前記発電機(300)の発電を再開するように前記少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)の前記電流を増加させるステップと、
を含む、請求項13に記載の方法(600)。
【請求項15】
前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)に前記抵抗を導入するステップは、
前記相巻線(318)の電流の制御された放電を所定の電流レベルまで開始するステップ
をさらに含む、請求項10に記載の方法(600)。
【請求項16】
前記所定の電流レベルは、前記相巻線(318)のゼロ電流レベルに対応する、請求項15に記載の方法(600)。
【請求項17】
アセンブリである前記界磁巻線アセンブリ(310)および前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)の少なくとも一方が、超伝導コイル(312)を有する超伝導巻線アセンブリである、請求項10に記載の方法(600)。
【請求項18】
風力タービン(100)であって、
電力コンバータ(404)を介して送電網(402)に動作可能に結合された超伝導発電機(300)を含み、前記超伝導発電機(300)は、
超伝導界磁巻線アセンブリ(310)を支持する回転不能部品(308)と、
前記発電機(300)の動作中に前記回転不能部品(308)に対して回転するように配置された回転可能部品(302)と、
前記発電機(300)の動作中に前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合された三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)であって、3つの別個の相巻線(318)を含み、各相巻線(318)が、対応する巻線端子(406)に結合された第1の端部(320)と、前記コンバータ(404)に電気的に結合された第2の端部(322)と、を有する、三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)と、
前記発電機(300)の動作中に前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合された抵抗アセンブリ(500)であって、前記第2の端部(322)の各々を互いに電気的に結合し、電気的障害に応答して前記三相アーマチュア巻線に抵抗を導入するように構成された抵抗アセンブリ(500)と、
を含む、風力タービン(100)。
【請求項19】
前記抵抗アセンブリ(500)は、
前記第2の端部(322)の各々の間に配置された相巻線接触器(502)であって、前記第2の端部(322)の各々は、前記相巻線接触器(502)が障害徴候の非存在下で閉位置に向けられたときに前記相巻線接触器(502)によって電気的に結合され、それによって公称状態電気結合部(503)を形成し、開位置では、前記相巻線接触器(502)は、前記障害徴候の存在下で前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)の前記3つの別個の相巻線(318)の各々を電気的に分離し、それによって前記公称状態電気結合部(503)を切断する、相巻線接触器(502)
を含む、請求項18に記載の風力タービン(100)。
【請求項20】
前記抵抗アセンブリ(500)は、
前記別個の相巻線(318)の各々に結合された前記少なくとも1つの抵抗素子(504)の間に配置された少なくとも1つの障害接触器(506)であって、前記少なくとも1つの障害接触器(506)は、閉位置に向けられたときに前記別個の相巻線(318)の各々の間に障害状態電気結合部(507)を形成し、前記障害状態電気結合部(507)は、前記別個の相巻線(318)および前記別個の相巻線(318)に結合された前記対応する少なくとも1つの抵抗素子(504)を通る電流の流れを容易にする、少なくとも1つの障害接触器(506)
をさらに含む、請求項19に記載の風力タービン(100)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して発電機に関し、より詳細には、電気的障害に応答して抵抗を導入するように構成された抵抗アセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
風力タービンは、環境的に安全で比較的安価な代替的なエネルギー源としてますます注目されている。この関心の高まりに伴い、信頼性が高く効率的な風力タービンを開発するための多大な努力がなされている。
【0003】
一般に、風力タービンは、ロータハブを介してタービンの主軸に結合された複数のブレードを含む。ロータハブは、管状タワーまたは基部の上部に位置決めされる。ユーティリティグレードの風力タービン(すなわち、電力を送電網に提供するように設計された風力タービン)は、大型ロータ(例えば、直径100メートル以上)を有することができる。ロータブレードは、風力エネルギーを、ロータに回転可能に結合された発電機を駆動する回転トルクまたは力に変換する。
【0004】
低リアクタンス機械(例えば、超伝導発電機)が風力タービン設備、特に沖合設備で使用するために研究されている。これらの機械は、アーマチュアコイル、冷却システム、およびアーマチュア内のコイル間に配置された非磁性歯の超伝導界磁巻線およびアセンブリを使用する。特定の設計では、超伝導発電機は、従来の機械(例えば、従来の非超伝導発電機)構成とは異なり、クライオスタット内部に超伝導界磁コイルを有するクライオスタットを含む超伝導界磁アセンブリ内で回転するアーマチュアアセンブリを含む。
【0005】
特定の構成では、従来のまたは低リアクタンスの機械の巻線端子での短絡は、機械の電流およびトルクの増加をもたらし得る。例えば、低リアクタンス機械は、通常、従来の機械で予想され得るように、アーマチュアに磁気歯を使用しない。磁気歯がないと、機械のリアクタンスが低下する可能性がある。したがって、障害の場合には、巻線インピーダンスは、機械が受ける電流およびトルクを決定することができる。低リアクタンス機械におけるそのような障害トルクは、機械の定格トルクを大幅に超える(例えば、10倍)可能性がある。そのような著しく増加したトルクに耐えるように機械の構造要素を強化することは、機械の重量およびコストを許容可能であり得るおよび/または実現不可能であり得るものを超えて増加させる可能性がある。
【0006】
上記を考慮して、当技術分野は、電気的障害に応答して新しい改良された発電機およびそれを動作させる方法を絶えず求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【発明の概要】
【0008】
本発明の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されており、または説明から明らかとなり、または本発明の実施を通して学ぶことができる。
【0009】
一態様では、本開示は発電機に関する。発電機は、界磁巻線アセンブリを支持する回転不能部品と、発電機の動作中に回転不能部品に対して回転するように配置された回転可能部品と、を含むことができる。発電機はまた、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合されたアーマチュア巻線アセンブリを含むことができる。アーマチュア巻線アセンブリは、少なくとも2つの別個の相巻線を含むことができる。相巻線の各々は、対応する巻線端子に結合された第1の端部と、第2の端部と、を有することができる。さらに、発電機は、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合された抵抗アセンブリを含むことができる。抵抗アセンブリは、相巻線の第2の端部の各々を互いに電気的に結合することができる。抵抗アセンブリは、電気的障害に応答してアーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するように構成されてもよい。
【0010】
一実施形態では、抵抗アセンブリは、相巻線接触器を含むことができる。相巻線接触器は、相巻線の第2の端部の各々の間に配置されてもよく、その結果、相巻線接触器が電気的障害徴候の非存在下で閉位置に向けられたときに、第2の端部の各々が相巻線接触器によって電気的に結合される。さらに、相巻線接触器が開位置にあるときに、相巻線接触器は、障害徴候の存在下でアーマチュア巻線アセンブリの相巻線の各々を電気的に分離する。
【0011】
追加の実施形態では、抵抗アセンブリはまた、アーマチュア巻線アセンブリの相巻線の各々の第2の端部に電気的に結合された少なくとも1つの抵抗素子を含むことができる。開位置にあるとき、相巻線接触器は、相巻線の各々から対応する抵抗素子への電流の流れを容易にすることができる。
【0012】
さらなる実施形態では、抵抗アセンブリはまた、少なくとも2つの別個の相巻線の各々に結合された少なくとも1つの抵抗素子の間に配置された少なくとも1つの障害接触器を含むことができ、少なくとも1つの障害接触器は、閉位置に向けられたときに少なくとも2つの別個の相巻線の各々の間に障害状態電気結合部を形成し、障害状態電気結合部は、少なくとも2つの別個の相巻線およびそれに結合された対応する少なくとも1つの抵抗素子を通る電流の流れを容易にする。
【0013】
さらに別の実施形態では、アーマチュア巻線アセンブリは、3つの別個の相巻線を有する三相アーマチュア巻線アセンブリであってもよい。
【0014】
一実施形態では、三相アーマチュア巻線アセンブリは第1の三相アーマチュア巻線アセンブリであってもよく、抵抗アセンブリは第1の抵抗アセンブリであってもよい。そのような実施形態では、発電機はまた、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合された第2の三相アーマチュア巻線アセンブリを含むことができる。第2の三相アーマチュア巻線アセンブリは、第1の三相アーマチュア巻線アセンブリとの電気結合部の非存在を有してもよい。第2の三相アーマチュア巻線アセンブリは、3つの別個の相巻線を含むことができる。各相巻線は、対応する巻線端子に結合された第1の端部と、第2の端部と、を有することができる。発電機はまた、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合された第2の抵抗アセンブリを含むことができる。第2の抵抗アセンブリは、第2の端部の各々を互いに電気的に結合することができる。第2の抵抗アセンブリは、第2の三相アーマチュア巻線アセンブリの電気的障害に応答して第2の三相アーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するように構成されてもよい。
【0015】
追加の実施形態では、界磁巻線アセンブリおよび/またはアーマチュア巻線アセンブリは、超伝導コイルを有する超伝導巻線アセンブリであってもよい。
【0016】
さらなる実施形態では、界磁巻線アセンブリは超伝導界磁巻線アセンブリであってもよく、アーマチュア巻線アセンブリは非超伝導アーマチュア巻線アセンブリであってもよい。
【0017】
さらに別の実施形態では、発電機は、アーマチュア巻線アセンブリに動作可能に結合され、アーマチュア巻線アセンブリの各相巻線の電流の大きさを監視するように構成されたセンサシステムを含むことができる。
【0018】
別の態様では、本開示は、発電機を制御するための方法に関する。発電機は、界磁巻線アセンブリを支持する回転不能部品と、回転不能部品に対して回転するように配置された回転可能部品と、を有してもよい。したがって、本方法は、コントローラに結合されたセンサを介して、三相アーマチュア巻線アセンブリの相巻線に影響を及ぼす電気的障害に対応する電気的障害徴候を検出するステップを含むことができる。三相アーマチュア巻線アセンブリは、回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合されてもよい。さらに、電気的障害に応答して、本方法は、抵抗アセンブリを介して三相アーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するステップを含むことができる。抵抗アセンブリは、それと共に回転する回転可能部品に固定的に結合されてもよい。
【0019】
一実施形態では、三相アーマチュア巻線アセンブリは、3つの別個の相巻線を含むことができる。各相巻線は、対応する巻線端子に結合された第1の端部と、第2の端部と、を有することができる。抵抗アセンブリは、第2の端部の各々の間に配置された相巻線接触器を含むことができる。さらに、本方法に従って三相アーマチュアに抵抗を導入するステップは、電気的障害徴候の存在下で三相アーマチュア巻線アセンブリの各相巻線を電気的に分離するように、各相巻線接触器を開位置に移行させるステップを含むことができる。
【0020】
追加の実施形態では、抵抗アセンブリは、三相アーマチュア巻線アセンブリの各相巻線の第2の端部に電気的に結合された少なくとも1つの抵抗素子を含むことができる。したがって、抵抗を三相アーマチュア巻線アセンブリに導入するステップは、相巻線接触器の開位置に応答して、各相巻線から対応する抵抗素子への電流の流れを容易にするステップを含むことができる。
【0021】
さらなる実施形態では、抵抗アセンブリはまた、少なくとも2つの別個の相巻線の各々に結合された少なくとも1つの抵抗素子の間に配置された少なくとも1つの障害接触器を含むことができ、少なくとも1つの障害接触器は、閉位置に向けられたときに少なくとも2つの別個の相巻線の各々の間に障害状態電気結合部を形成する。
【0022】
さらに別の実施形態では、三相アーマチュア巻線アセンブリは第1の三相アーマチュア巻線アセンブリであってもよく、抵抗アセンブリは第1の抵抗アセンブリであってもよい。発電機はまた、第2の三相アーマチュア巻線アセンブリと、回転可能部品に固定的に結合された第2の抵抗アセンブリと、を含むことができる。さらに、障害徴候は、第1の三相アーマチュア巻線アセンブリに影響を及ぼす電気的障害に対応することができ、第2の三相アーマチュア巻線アセンブリは障害徴候の非存在を有してもよい。そのような実施形態では、本方法は、コントローラを介して、第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ内の電流をゼロまで減少させるステップを含むことができる。さらに、本方法は、第1の抵抗アセンブリの障害接触器を開位置に移行させるステップを含むことができる。障害接触器が開位置に移行した後に、コントローラを介して、第2の三相アーマチュア巻線アセンブリの電流を増加させて、発電機の発電を再開する。
【0023】
一実施形態では、三相アーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するステップは、相巻線の電流の制御された放電を所定の電流レベルまで開始するステップを含むことができる。
【0024】
追加の実施形態では、所定の電流レベルは、相巻線のゼロ電流レベルに対応してもよい。
【0025】
さらなる実施形態では、界磁巻線アセンブリおよび/または三相アーマチュア巻線アセンブリは、超伝導コイルを有する超伝導巻線アセンブリであってもよい。
【0026】
さらに別の態様では、本開示は風力タービンに関する。風力タービンは、電力コンバータを介して送電網に動作可能に結合された超伝導発電機を含むことができる。超伝導発電機は、超伝導界磁巻線アセンブリを支持する回転不能部品を含むことができる。超伝導発電機はまた、発電機の動作中に回転不能部品に対して回転するように配置された回転可能部品を含むことができる。さらに、超伝導発電機は、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合された三相アーマチュア巻線アセンブリを含むことができる。三相アーマチュア巻線アセンブリは、3つの別個の相巻線を含むことができる。各相巻線は、対応する巻線端子に結合された第1の端部と、第2の端部と、を有することができる。各巻線端子は、コンバータに電気的に結合されてもよい。さらに、発電機は、発電機の動作中に回転するように回転可能部品に固定的に結合された抵抗アセンブリを含むことができる。抵抗アセンブリは、第2の端部の各々を互いに電気的に結合することができる。抵抗アセンブリは、電気的障害に応答して三相アーマチュア巻線に抵抗を導入するように構成されてもよい。追加の実施形態では、超伝導発電機は、本明細書に記載の方法、ステップ、構成要素および/または特徴のいずれかを含むことができる。
【0027】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによってよりよく理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、明細書と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【0028】
本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【
図1】本開示による発電機を有する風力タービンの一実施形態の斜視図である。
【
図2】本開示による超伝導発電機を有する風力タービンのナセルの一実施形態の斜視内部図である。
【
図3】本開示による風力タービンと共に使用するための電気システムの一実施形態の概略図である。
【
図4】本開示による
図3の電気システムの一部の概略図である。
【
図5】本開示によるコントローラの一実施形態の概略図である。
【
図6】本開示による発電機を制御するための方法の一実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
本明細書および図面における符号の反復使用は、本発明の同じまたは類似の特徴もしくは要素を表すことを意図している。
【0031】
ここで、本発明の実施形態を詳細に参照するが、その1つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本発明の限定としてではなく、本発明の例示として提供される。実際、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、本発明において様々な修正および変更が行われ得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または記載された特徴は、またさらなる実施形態をもたらすために、別の実施形態と共に使用することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に含まれるそのような修正および変更を包含することが意図されている。
【0032】
「結合した」、「固定された」、「取り付けられた」、などの用語は、本明細書において特に明記されない限り、直接的な結合、固定、または取り付け、ならびに1つまたは複数の中間の構成要素または特徴を介する間接的な結合、固定、または取り付けの両方を指す。
【0033】
一般に、本開示は、発電機の巻線端子における電気的障害に応答してモータ/発電機(発電機)(例えば、従来のまたは低リアクタンスの機械)によって発生するトルクを低減することができるシステムおよび方法に関する。したがって、発電機は、回転不能部品および回転可能部品を含むことができる。回転可能部品は、発電機が動作しているときに回転不能部品に対して回転するように構成されてもよい。したがって、回転可能部品と回転不能部品とは同軸であってもよい。例えば、一実施形態では、回転可能部品は回転不能部品に外接してもよい。しかしながら、追加の実施形態では、回転不能部品が回転可能部品に外接してもよい。
【0034】
回転可能部品は、回転可能部品に取り付けられ、回転可能部品と共に回転するアーマチュア巻線アセンブリを含むことができる。アーマチュア巻線アセンブリは、いくつかの個々の相巻線を有することができる。各相巻線の一端は、対応する巻線端子に結合されてもよく、巻線端子は、電力コンバータ、変圧器、または他の同様の電気部品に結合される。巻線端子に対向する相巻線の対向する端部は、互いに電気的に結合されてもよい。例えば、3つの別個の相巻線をY接続部で接合して、三相アーマチュア巻線アセンブリを形成することができる。Y接続部はまた、回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に取り付けられてもよいことを理解されたい。
【0035】
電気的障害に応答して発電機によって生成されるトルクの低減を容易にするために、発電機は抵抗アセンブリを含むことができる。抵抗アセンブリは、アーマチュア巻線アセンブリと同様に、発電機が動作しているときに回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に取り付けられてもよい。抵抗アセンブリは回転可能部品に直接固定的に取り付けられてもよいので、抵抗アセンブリとアーマチュア相巻線アセンブリと回転可能部品との間の向きも固定されてよい。したがって、抵抗アセンブリは、発電機動作中に、それらの間にスリップリングおよび/またはブラシを使用することを必要とせずに、アーマチュア相巻線アセンブリに結合されたままであってもよい。追加の構成要素の使用を必要とせずに抵抗アセンブリとアーマチュア巻線アセンブリとの間の接続を維持することは、発電機の信頼性の向上およびコストの削減をもたらすことができることを理解されたい。
【0036】
抵抗アセンブリは、いくつかの接触器および抵抗素子(例えば、電圧が印加されたときに電流に対抗する成分)を含むことができる。抵抗素子は、巻線端子とは反対側の相巻線の各々の端部に結合されてもよい。電気的障害の徴候がない場合、接触器の一部は、相巻線の各々の端部を互いに結合し、それによって抵抗素子を排除する回路経路を確立することができる。言い換えれば、発電機が正常に動作しているとき、接触器の一部はY接続部を形成することができる。しかしながら、電気的障害(例えば、巻線端子における短絡)が検出されると、接触器が開かれ、それによってY接続部を切断することができる。Y接続部の切断は、相巻線の各々を互いに分離すること、および巻線の各々の電流に抵抗素子を導入することによって巻線の各々のインピーダンスを増加させること、の両方を行うことができる。言い換えれば、電気的障害の徴候がない場合、接続部の低インピーダンスに起因してアーマチュア巻線アセンブリの電流がY接続部を通って流れることができるが、障害の徴候がある場合、Y接続部の開放は、電流経路内に抵抗素子を含む二次結合の確立に応答して抵抗素子を通って電流が流れることをもたらし得る。
【0037】
電気的障害の場合、巻線インピーダンスは、アーマチュア巻線アセンブリの電流を決定することができることを理解されたい。アーマチュア巻線アセンブリの電流は、発電機が受ける障害トルクを決定することができる。例えば、発電機が超伝導発電機である場合、アーマチュアに非磁性歯を使用することにより、発電機のリアクタンスが低下する可能性がある。これは、巻線端子での三相短絡を伴う発電機の定格トルクの10倍を超える障害トルクをもたらす可能性がある。このように、障害が発生したときに巻線インピーダンスを外部から増加させることにより、障害電流および対応する障害トルクを低減することができる。潜在的な最大障害トルクを制限することにより、発電機の定格トルクよりも大幅に大きいトルクに耐えるように発電機の構造要素を形成する必要性を排除することができる。これにより、本明細書に開示した要素を利用せずに必要とされ得るよりも複雑さ、重量、および/または体積が低減された発電機をもたらすことができる。
【0038】
ここで図面を参照すると、
図1は、本開示による発電機300を含むことができる風力タービン100の一実施形態の斜視図を示す。発電機300は、少なくとも1つの超伝導巻線を有する超伝導発電機または従来の(例えば、非超伝導)発電機のいずれかであってもよいことを理解されたい。風力タービン100における発電機300の利用は、非限定的な例として提供されることをさらに理解されたい。したがって、発電機300は、風力タービン100での使用に限定されず、電気的障害に応じて発生するトルクの制限が望ましい場合がある任意の適切な発電機または電動モータとして構成することができる。
【0039】
一実施形態では、風力タービン100は、一般に、支持面104から延びるタワー102を含むことができる。一実施形態では、支持面は、陸上風力タービン用などの陸上であってもよい。追加の実施形態では、支持面は、沖合風力タービン用など、水または海底から発する基礎であってもよい。ナセル106はタワー102に取り付けられてもよく、ロータ108はナセル106に結合されてもよい。ロータ108は、回転可能なハブ110と、ハブ110に結合され、そこから外側に延在する少なくとも1つのロータブレード112とを含むことができる。例えば、図示した実施形態では、ロータ108は、3つのロータブレード112を含む。しかしながら、追加の実施形態では、ロータ108は、3つより多いまたは少ないロータブレード112を含むことができる。各ロータブレード112は、ロータ108の回転を容易にし、運動エネルギーが風から使用可能な機械的エネルギー、続いて電気エネルギーに変換され得るように、ハブ110の周りに離間して配置され得る。例えば、ハブ110は、発電機300に回転可能に結合されて、電気エネルギーを生成することができる。
【0040】
風力タービン100はまた、ナセル106内にコントローラ200を含むことができる。しかしながら、他の実施形態では、コントローラ200は、風力タービン100の任意の他の構成要素内に、または風力タービンの外側の場所に配置されてもよい。さらに、コントローラ200は、構成要素を制御するために、風力タービン100の任意の数の構成要素に通信可能に結合され得る。したがって、コントローラ200は、コンピュータまたは他の適切な処理ユニットを含むことができる。したがって、いくつかの実施形態では、コントローラ200は、実装されると、風力タービン制御信号の受信、送信、および/または実行などの様々な異なる機能を実行するようにコントローラ200を構成する適切なコンピュータ可読命令を含むことができる。
【0041】
ここで
図2を参照すると、超伝導発電機300を含むナセル106の一実施形態の簡略化された内部図が示されている。図示するように、発電機300は、ロータ108によって生成された回転エネルギーから電力を生成するためにハブ110に結合され得る。支持管114は、ハブ110に直接接続され、回転可能部品302(少なくとも1つのアーマチュア巻線アセンブリ304およびヨークまたは本体306を含む)を支持する。したがって、回転可能部品302は、ロータ108によって生成された回転エネルギーに応答して回転するように構成され得る。
【0042】
一実施形態では、回転可能部品302は、軸線(A)を中心に回転不能部品308と同軸になるように配置されてもよい。したがって、回転可能部品302および回転不能部品308は、ロータ108と同軸であってもよい。一実施形態では、アーマチュア巻線アセンブリ304は、軸線(A)を中心に回転可能部品302と共に回転不能部品308によって支持された界磁巻線アセンブリ310を中心に回転するように構成されてもよい。
【0043】
図2に示すように、発電機300が超伝導発電機として構成される実施形態では、界磁巻線アセンブリ310は、超伝導界磁巻線アセンブリ310であってもよい。したがって、界磁巻線アセンブリ310は、レーストラック形状に形成された一群のワイヤであり得る超伝導コイル312を含んでもよい。
【0044】
一実施形態では、超伝導コイル312は、回転不能部品308の構造などによってレーストラック形状を保持するように拘束されてもよい。したがって、各超伝導コイル312は、回転不能部品308の凹部/通路314に支持されてもよい。各凹部/通路314は、ヘリウム浴を介して、または極低温の工学分野内の他の公知の方法によって、各超伝導コイル312を極低温に冷却することを容易にすることができる。
【0045】
超伝導コイル312は、一実施形態では、回転不能部品308の周りに延在する環状アレイに並んで配置されてもよい。例えば、36個のコイル312が、発電機300のステータ界磁巻線として機能する界磁巻線の環状アレイを形成することができる。
【0046】
一実施形態では、超伝導コイル312はそれぞれ、ヘリウム用の冷却導管を含み得るレーストラック形態の周りに螺旋状に巻かれた(NbTiまたは他の超伝導)ワイヤから形成されてもよい。超伝導界磁巻線アセンブリは、回転不能部品308に封入され、冷却凹部/通路314を介して極低温剤を受け取る超伝導コイル磁石316を含むことができる。
【0047】
図2にさらに示すように、極低温剤再凝縮器116、118は、再凝縮器内の極低温剤冷却液が超伝導界磁巻線の上方に少なくとも部分的に上昇して、界磁巻線アセンブリ310への極低温剤の重力供給をもたらすことを条件として、ナセル106内に収容されてもよい。あるいは、再凝縮器116、118は、ナセルの上部に取り付けられてもよい。
【0048】
一実施形態では、発電機300の超伝導コイル312は、超伝導コイル312の絶対0付近、例えば10ケルビン(K)まで、好ましくは4Kまでの冷却を可能にするために断熱されてもよい。超伝導コイル312を冷却するために、回転不能部品308は、液体ヘリウム(He)または他の同様の極低温液体(極低温剤と呼ばれる)を受け入れるための断熱導管を含むことができる。したがって、従来の二段再凝縮器116は、重力フィードを使用して極低温剤、例えば液体Heを供給するために、ナセルの上部領域、ナセルの頂部、またはタワーの頂部、および界磁巻線アセンブリ310の上方に取り付けられてもよい。さらに、一実施形態では、第2の再凝縮器118は、回転不能部品308の一部に第2の冷却液、例えば液体窒素またはネオンを供給してもよい。
【0049】
超伝導発電機として構成された発電機300のさらなる態様は、米国特許出願第17/122,210号に記載されている。したがって、2020年12月15日に出願された「Rotating Cooling System for Wind Turbine Generator」と題する米国特許出願第17/122,210号は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0050】
ここで
図3を参照すると、発電機300を使用する例示的な電気システム400が示されている。図示するように、発電機300は、ロータ108などの回転エネルギー源に結合されて、回転エネルギーから電力を生成することができる。したがって、一実施形態では、電気システム400は、ロータ108の運動エネルギーなどの回転エネルギーを、接続された送電網402に許容可能な形態の電気出力に変換するための様々な構成要素を含むことができる。例えば、一実施形態では、発電機300は、前述したように、
図3に示すように回転不能部品308に外接する回転可能部品302を有する超伝導発電機として構成することができる。しかしながら、追加の実施形態では、発電機300は、発電機ステータおよび発電機ロータを有する二重給電誘導発電機などの従来の発電機として構成されてもよい。そのような実施形態では、発電機ステータは、発電機ロータを囲むことができる。
【0051】
電気出力および許容可能な形態を接続された送電網402に提供するために、発電機300は、複数の巻線端子406で電力コンバータ404に電気的に結合されてもよい。このような構成において、発電機300は、多相電力(例えば、三相電力)をコンバータ404に出力してもよい。
【0052】
一実施形態では、コンバータ404は、スイッチングデバイスとして絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)を使用する三相パルス幅変調(PWM)構成の通常動作モード用に構成することができる。絶縁ゲート整流サイリスタ、MOSFET、バイポーラトランジスタ、シリコン制御整流器、および/または他の適切なスイッチングデバイスなどの他の適切なスイッチングデバイスを使用することができる。例えば、本開示による一実施形態では、コンバータ404は、IGBTの対および対応するダイオードの対を含むことができ、これは、DC入力を所望の振幅および周波数を有するAC出力に変換するために使用することができる。
【0053】
一実施形態では、コンバータ404は、コントローラ200に結合されてもよい。コントローラ200は、コンバータ404の動作を制御するコンバータコントローラとして構成されてもよい。例えば、コントローラ200は、コンバータ404に制御コマンドを送信して、コンバータ404で使用されるスイッチング素子の変調を制御して、所望の発電機トルク設定点、有効電力出力および/または無効電力出力を確立することができる。
【0054】
図3にさらに示すように、電気システム400は、一実施形態では、相互接続点を介して発電機300を送電網402に結合する変圧器408を含むことができる。変圧器408は、一実施形態では、高電圧(例えば、12kVACより高い)一次巻線410を含む二巻線変圧器であってもよい。高電圧一次巻線410は、送電網402に結合することができる。変圧器408はまた、コンバータ404に結合された中電圧(例えば、6kVAC)二次巻線412を含むことができる。変圧器408は、様々な実施形態において、任意の他の適切な数の巻線を有することができることを理解されたい。
【0055】
ここで
図4を参照すると、電気システム400の一部414の概略図が示されている。図示するように、アーマチュア巻線アセンブリ304は、発電機300の動作中に回転可能部品302と共に回転するように、回転可能部品に固定的に結合されてもよい。アーマチュア巻線アセンブリ304は、少なくとも2つの別個の相巻線318(例えば、3つの別個の相巻線318)を含むことができる。相巻線318は、例えば、誘導素子として構成されてもよい。各相巻線318は、対応する巻線端子406に結合された第1の端部320を有することができる。一実施形態では、相巻線318の各々はまた、第2の端部322を含んでもよい。
【0056】
一実施形態では、相巻線318は非超伝導性であってもよいことを理解されたい。例えば、一実施形態では、超伝導発電機300は、発電機300の動作中にアーマチュア巻線アセンブリ304の非超伝導相巻線318が回転不能部品308の超伝導界磁巻線アセンブリ310の周りを回転するように構成されてもよい。しかしながら、一実施形態では、相巻線318は、超伝導コイル312を有する超伝導巻線であってもよいことをさらに理解されたい。
【0057】
一実施形態では、発電機300は、抵抗アセンブリ500を含むことができる。抵抗アセンブリ500は、回転可能部品302に固定的に結合されてもよい。抵抗アセンブリ500は、回転可能部品302に固定的に結合されているため、発電機300の動作中に回転可能部品302と共に回転することができる。抵抗アセンブリ500は、電気的障害(例えば、巻線端子406における短絡)に応答してアーマチュア巻線アセンブリ304に抵抗を導入するように構成されてもよい。
【0058】
図4に示すように、抵抗アセンブリ500は、相巻線318の第2の端部322の各々の間に配置された相巻線接触器502を含むことができる。相巻線接触器502を実装するのに適した複数のシステムおよび/または方法が存在してもよいことを理解されたい。例えば、相巻線接触器502は、一実施形態では、半導体スイッチを使用することができる。追加の実施形態では、相巻線接触器502は、電気機械式リレーを使用してもよい。
【0059】
相巻線接触器は、少なくとも2つの別個の相巻線の第2の端部の各々の間に配置され、第2の端部の各々は、電気的障害徴候の非存在下で閉位置に向けられたときに相巻線接触器によって電気的に結合され、それによって公称状態電気結合部を形成し、開位置では、相巻線接触器は、障害徴候の存在下でアーマチュア巻線アセンブリの少なくとも2つの別個の相巻線の各々を電気的に分離し、それによって公称状態電気結合部を切断する。
【0060】
一実施形態では、相巻線接触器502は、相巻線318の第2の端部322を互いに電気的に結合し、それによって閉位置に向けられたときに公称状態電気結合部503を形成することができる。相巻線接触器502は、発電機300が通常動作モードにあるときに閉位置に向けられてもよい(例えば、公称状態電気結合部503が確立されてもよい)。例えば、相巻線接触器502は、電気的障害徴候の非存在下で閉位置に向けられてもよい。
【0061】
相巻線接触器502が閉位置にあるときに形成される公称状態電気結合部503は、例えば、相巻線318の各々の間のY接続部であってもよい。Y接続部は、アーマチュア巻線アセンブリ304の電流に最小抵抗の経路を提供することができ、したがって、抵抗アセンブリ500の抵抗素子504への電流の通過を妨げることができることを理解されたい。
【0062】
したがって、開位置にあるとき、相巻線接触器502は、アーマチュア巻線アセンブリ304の相巻線318の各々を互いに電気的に分離することができる。例えば、障害徴候が検出される実施形態では、相巻線接触器502は、Y接続部によって提示される最小抵抗の経路を排除し、それによって公称状態電気結合部503を切断するために開位置に向けられてもよい。したがって、相巻線接触器502の開口部は、アーマチュア巻線アセンブリ304の電流を抵抗素子504に導入することができる。
【0063】
例えば、一実施形態では、電気システム400は、電気システム400の電気的状態を監視するように構成されたセンサシステム324を含むことができる。したがって、センサシステム324は、コントローラ200に通信可能に結合することができる。センサシステム324およびコントローラ200は、電力コンバータ404に動作可能に結合することができることを理解されたい。そのような実施形態では、センサシステム324およびコントローラ200は、電力コンバータ404内の他の機能をサポートする電力コンバータ404内のハードウェアを利用することができる。一実施形態では、センサシステム324は、アーマチュア巻線アセンブリ304の各相巻線318の電流の大きさを監視するように構成することができる。したがって、センサシステム324は、相巻線318に影響を及ぼす電気的障害に対応する電気的障害徴候を検出することができる。電気的障害の検出に応答して、コントローラ200は、相巻線接触器502を開いて公称状態電気結合部503を切断し、アーマチュア巻線アセンブリ304に抵抗を導入することができる。
【0064】
引き続き
図4を参照すると、一実施形態では、抵抗アセンブリ500は、相巻線318の各々の第2の端部322に結合された少なくとも1つの抵抗素子504を含むことができる。このように配置されると、相巻線接触器502が開位置にあるとき、電流は、相巻線318の各々から対応する抵抗素子504に流れることができる。したがって、抵抗素子の抵抗値は、選択された抵抗値が電気的障害に応答して許容可能な電圧スパイクをもたらすように、電圧スパイクの大きさに基づいて選択されてもよい。
【0065】
抵抗素子504は、アーマチュア巻線アセンブリ304に抵抗を導入するのに適した任意の電気部品であってもよいことを理解されたい。例えば、抵抗素子504は、抵抗および/または十分に高い抵抗を有する導体であってもよい。さらに、抵抗素子504は、第2の端部322の各々に結合された複数の抵抗素子504を含んでもよい。例えば、一実施形態では、所望の抵抗値を達成するために、複数の抵抗器を直列に結合することができる。
【0066】
一実施形態では、抵抗アセンブリ500はまた、少なくとも1つの障害接触器506を含むことができる。障害接触器506は、各相巻線318に結合された抵抗素子504の間に配置されてもよい。障害接触器506は、電気的障害の検出に応答して閉位置に向けられたときに、各相巻線318の間に障害状態電気結合部507を形成することができる。このように、障害状態電気結合部507は、相巻線318およびそれに結合された対応する抵抗素子504を通る電流の流れを容易にすることができる。言い換えれば、電気的障害が検出された場合、相巻線接触器502は、相巻線318間の公称状態電気結合部503を切断するために開かれてもよく、新しい接続(例えば、障害状態電気結合部507)が、障害接触器506を閉じることによって確立されてもよい。したがって、電気的障害の検出は、相巻線接触器502の開放に関連して、相巻線318の実効抵抗を増加させるために、障害接触器506の閉鎖をもたらすことができる。
【0067】
障害状態電気結合部507の確立は、抵抗素子504を含む相巻線318間の電流経路を確立することができることを理解されたい。次いで、抵抗素子の導入は、相巻線318の電流の所定の電流レベルへの制御された放電を容易にすることができる。一実施形態では、所定の電流レベルは、ゼロ電流レベルに対応してもよい。
【0068】
図4にさらに示すように、一実施形態では、電気システム400は、第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ328および第1の抵抗アセンブリ508を含むことができる。そのような実施形態では、発電機300の電気システム400は、発電機300の動作中に回転可能部品302と共に回転するように、回転可能部品に固定的に結合された少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ330を含むことができる。第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ330は、第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ328から電気的に絶縁されてもよい。例えば、第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ328と第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ330との間に電気結合部の非存在があってもよい。第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ330は、3つの別個の相巻線318を含んでもよい。各相巻線318は、対応する巻線端子406に結合された第1の端部320と、第2の端部322と、を有してもよい。第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ328に影響を与える電気的障害は、第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ330に影響を与えなくてもよいことを理解されたい。
【0069】
一実施形態では、電気システム400はまた、少なくとも第2の抵抗アセンブリ510を含んでもよい。第2の抵抗アセンブリ510は、回転可能部品302に固定的に結合されてもよい。第2の抵抗アセンブリ510は、回転可能部品302に固定的に結合されているため、発電機300の動作中に回転可能部品302と共に回転することができる。
【0070】
一実施形態では、第2の抵抗アセンブリ510は、Y接続部を形成するように第2の端部322の各々を互いに電気的に結合してもよい。さらに、第2の抵抗アセンブリ510は、第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ330の電気的障害に応答して第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ330に抵抗を導入するように構成されてもよい。第2の抵抗アセンブリ510は、本明細書に記載の抵抗アセンブリ500の構成要素、特徴、および/または要素のいずれかを含んでもよいことを理解されたい。
【0071】
一実施形態では、電気システム400は、追加の三相巻線および対応する構成要素を含むことができることを理解されたい。言い換えれば、電気システム400は、単一または二重の三相巻線構成に限定されず、むしろ任意の適切な数の三相巻線で構成されてもよい。
【0072】
ここで
図6を参照すると、発電機を制御するための方法600の一実施形態の流れ図が示されている。方法600は、例えば、
図4を参照して上述した抵抗アセンブリ500を使用して実施することができる。
図6は、図示および説明の目的のために特定の順序で実行されるステップを示している。当業者であれば、本明細書で提供される開示を使用して、本明細書に開示する方法600またはあらゆる他の方法の様々なステップは、本開示の範囲から逸脱することなく様々な方法で適合、修正、再配置、同時に実行または修正することができることを理解するであろう。
【0073】
(602)に示すように、方法600は、コントローラに結合されたセンサシステムを介して、三相アーマチュア巻線アセンブリの相巻線に影響を及ぼす電気的障害に対応する電気的障害徴候を検出するステップを含むことができる。三相アーマチュア巻線アセンブリは、回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合されてもよい。電気的障害に応答して、方法600は、(604)において、抵抗アセンブリを介して三相アーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するステップを含むことができる。抵抗アセンブリは、回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合されてもよい。様々な実施形態では、方法600はまた、本明細書に記載の方法、ステップ、構成要素および/または特徴のいずれかを含むことができることを理解されたい。
【0074】
例えば、一実施形態では、電気システム400は、第1および第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ328、330と、第1および第2の抵抗アセンブリ508、510と、の両方を含んでもよい。そのような実施形態では、電気的障害が第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ328に影響を及ぼす可能性がある一方で、第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ330は障害徴候の非存在を有してもよい。したがって、電気的障害からの回復は、コントローラ200を介して、第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ330内の電流をゼロまで減少させるステップを含んでもよい。さらに、第1の抵抗アセンブリ508の障害接触器506は、開位置に移行されてもよい。障害接触器506を開位置に移行させるステップは、相巻線318の各々を互いに電気的に切り離すことによって、第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ328の相巻線318の各々を絶縁することができることを理解されたい。障害接触器506の開位置への移行に続いて、コントローラ200は、発電機300の発電を再開するように、第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ330の電流を増加させることができる。
【0075】
ここで
図5を参照すると、コントローラ200内に含まれ得る適切な構成要素の一実施形態の概略図が示されている。例えば、図示するように、コントローラ200は、様々なコンピュータ実装機能(例えば、方法、ステップ、計算などを実行し、本明細書に開示する関連データを格納すること)を実行するように構成された、1つまたは複数のプロセッサ206および関連するメモリデバイス208を含むことができる。さらに、コントローラ200はまた、コントローラ200と電気システム400およびその構成要素との間の通信を容易にするための通信モジュール210を含むことができる。さらに、通信モジュール210は、センサシステム324から送信された信号がプロセッサ206によって理解および処理され得る信号に変換されることを可能にするセンサインターフェース212(例えば、1つまたは複数のアナログ-デジタルコンバータ)を含むことができる。センサは、任意の適切な手段を使用して通信モジュール210に通信可能に結合され得ることを理解されたい。例えば、
図5に示すように、センサシステム324は、有線接続を介してセンサインターフェース212に結合することができる。しかしながら、他の実施形態では、センサシステム324は、当該技術分野で知られている任意の適切な無線通信プロトコルを使用することなどによって、無線接続を介してセンサインターフェース212に結合されてもよい。さらに、通信モジュール210はまた、制御動作を実施するように構成された動作状態制御モジュール214に動作可能に結合されてもよい。例えば、動作状態制御モジュール214は、相巻線接触器502および/または障害接触器506を開位置と閉位置との間で移行させるように構成することができる。
【0076】
一実施形態では、コントローラ200は、タービンコントローラとして構成することができ、風力タービン100と一体化することができる。例えば、コントローラ200は、風力タービン100の動作を指示するように構成することができる。追加の実施形態では、コントローラ200は、コンピューティングデバイスの分散ネットワークを含むことができる。そのような実施形態では、分散コンピューティングデバイスのうちの1つを風力タービン100と統合することができる一方で、追加のコンピューティングデバイスを設計または製造施設などの発電資産から離して配置してもよい。追加の実施形態では、コントローラ200はまた、電力コンバータ404のコントローラであってもよい。
【0077】
本明細書で使用する「プロセッサ」という用語は、コンピュータに含まれるものとして当技術分野で呼ばれている集積回路を指すだけでなく、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)、特定用途向け集積回路、および他のプログラマブル回路も指す。さらに、メモリデバイス208は、一般に、限定はしないが、コンピュータ可読媒体(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM))、コンピュータ可読不揮発性媒体(例えば、フラッシュメモリ)、フロッピーディスク、コンパクトディスク読取り専用メモリ(CD-ROM)、光磁気ディスク(MOD)、デジタル多用途ディスク(DVD)、および/または他の適切なメモリ素子を含むメモリ素子を含んでもよい。そのようなメモリデバイス208は、一般に、適切なコンピュータ可読命令を格納するように構成することができ、適切なコンピュータ可読命令は、プロセッサ206によって実施されると、限定はしないが、本明細書に記載の電気的障害に対応する電気的障害徴候の検出を含む様々な機能、ならびに様々な他の適切なコンピュータ実装機能を実行するようにコントローラ200を構成する。
【0078】
一実施形態では、センサシステム324は、アーマチュア巻線アセンブリ304に影響を及ぼす電気的障害を示すデータを収集するように構成された1つまたは複数のセンサを含むことができる。例えば、センサシステム324は、電気システム400の電気的パラメータ(例えば、電流の大きさ)を監視するように構成することができる。したがって、センサは、電気システム400の構成要素の電気的状態を監視する電流センサ、電圧センサ、温度センサ、電力センサ、および/または周波数計であってもよい。センサ324は、コンバータ制御の目的で相電流も測定するために電力コンバータ404によって使用されてもよいことが理解されよう。
【0079】
本明細書で使用される場合、「監視する」という用語およびその変形は、風力タービン100の様々なセンサが、監視されているパラメータの直接測定またはそのようなパラメータの間接測定を提供するように構成され得ることを示すことも理解されたい。したがって、本明細書に記載のセンサは、例えば、監視されているパラメータに関連する信号を生成するために使用することができ、その後に、電気的障害に応じて発電機300の制御を決定するためにコントローラ200によって利用することができる。
【0080】
さらに、当業者には、異なる実施形態の様々な特徴を相互に交換できることを認識するであろう。同様に、記載された様々な方法ステップおよび特徴、ならびにそれぞれのそのような方法および特徴の他の既知の均等物は、本開示の原理に従って追加的なシステムおよび技術を構築するために、当業者によって混合および適合させることができる。当然のことながら、上述のそのような目的または利点のすべてが、任意の特定の実施形態に従って必ずしも達成され得るとは限らないことを理解されたい。したがって、例えば、当業者には認識されるように、本明細書に記載されたシステムおよび技術は、本明細書で教示または示唆されるように他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示される1つの利点もしくは一群の利点を達成または最適化する態様で具現化または実施してもよい。
【0081】
本明細書は、最良の形態を含んだ本発明の開示のために、また、任意のデバイスまたはシステムの製作および使用、ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含んだ本発明の実施がいかなる当業者にも可能になるように、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者であれば想到できる他の例を含むことができる。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な差異を有さない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図している。
【0082】
本発明のさらなる態様は、以下の条項の主題によって提供される。
【0083】
条項1.発電機であって、界磁巻線アセンブリを支持する回転不能部品と、発電機の動作中に回転不能部品に対して回転するように配置された回転可能部品と、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合されたアーマチュア巻線アセンブリであって、少なくとも2つの別個の相巻線を含み、少なくとも2つの別個の相巻線の各々が、対応する巻線端子に結合された第1の端部と、第2の端部と、を有する、アーマチュア巻線アセンブリと、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合された抵抗アセンブリであって、少なくとも2つの別個の相巻線の第2の端部の各々を互いに電気的に結合し、電気的障害に応答してアーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するように構成された抵抗アセンブリと、を含む発電機。
【0084】
条項2.抵抗アセンブリは、少なくとも2つの別個の相巻線の第2の端部の各々の間に配置された相巻線接触器であって、第2の端部の各々は、電気的障害徴候の非存在下で閉位置に向けられたときに相巻線接触器によって電気的に結合され、それによって公称状態電気結合部を形成し、開位置では、相巻線接触器は、障害徴候の存在下でアーマチュア巻線アセンブリの少なくとも2つの別個の相巻線の各々を電気的に分離し、それによって公称状態電気結合部を切断する、相巻線接触器をさらに含む、条項1に記載の発電機。
【0085】
条項3.抵抗アセンブリは、アーマチュア巻線アセンブリの少なくとも2つの別個の相巻線の各々の第2の端部に電気的に結合された少なくとも1つの抵抗素子をさらに含み、開位置において、相巻線接触器は、少なくとも2つの別個の相巻線の各々から対応する少なくとも1つの抵抗素子への電流の流れを容易にする、条項1または2に記載の発電機。
【0086】
条項4.抵抗アセンブリは、少なくとも2つの別個の相巻線の各々に結合された少なくとも1つの抵抗素子の間に配置された少なくとも1つの障害接触器であって、少なくとも1つの障害接触器は、閉位置に向けられたときに少なくとも2つの別個の相巻線の各々の間に障害状態電気結合部を形成し、障害状態電気結合部は、少なくとも2つの別個の相巻線および少なくとも2つの別個の相巻線に結合された対応する少なくとも1つの抵抗素子を通る電流の流れを容易にする、少なくとも1つの障害接触器をさらに含む、条項1乃至3のいずれか一項に記載の発電機。
【0087】
条項5.アーマチュア巻線アセンブリは、3つの別個の相巻線を有する三相アーマチュア巻線アセンブリである、条項1乃至4のいずれか一項に記載の発電機。
【0088】
条項6.三相アーマチュア巻線アセンブリは第1の三相アーマチュア巻線アセンブリであり、抵抗アセンブリは第1の抵抗アセンブリであり、発電機は、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合された少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリであって、第1の三相アーマチュア巻線アセンブリとの電気結合部の非存在を有し、3つの別個の相巻線を含み、各相巻線が、対応する巻線端子に結合された第1の端部と、第2の端部と、を有する、少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリと、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合された少なくとも第2の抵抗アセンブリであって、第2の端部の各々を互いに電気的に結合し、少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリの電気的障害に応答して第2の三相アーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するように構成された、少なくとも第2の抵抗アセンブリと、をさらに含む、条項1乃至5のいずれか一項に記載の発電機。
【0089】
条項7.界磁巻線アセンブリおよびアーマチュア巻線アセンブリの少なくとも一方が、超伝導コイルを有する超伝導巻線アセンブリである、条項1乃至6のいずれか一項に記載の発電機。
【0090】
条項8.界磁巻線アセンブリは超伝導界磁巻線アセンブリであり、アーマチュア巻線アセンブリは非超伝導アーマチュア巻線アセンブリである、条項1乃至7のいずれか一項に記載の発電機。
【0091】
条項9。アーマチュア巻線アセンブリに動作可能に結合され、アーマチュア巻線アセンブリの各相巻線の電流の大きさを監視するように構成されたセンサシステムをさらに含む、条項1乃至8のいずれか一項に記載の発電機。
【0092】
条項10.発電機を制御するための方法であって、発電機は、界磁巻線アセンブリを支持する回転不能部品と、回転不能部品に対して回転するように配置された回転可能部品と、を有し、方法は、コントローラに結合されたセンサシステムを介して、三相アーマチュア巻線アセンブリの相巻線に影響を及ぼす電気的障害に対応する電気的障害徴候を検出するステップであって、三相アーマチュア巻線アセンブリは、回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合されている、ステップと、電気的障害に応答して、抵抗アセンブリを介して三相アーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するステップであって、抵抗アセンブリは、回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合されている、ステップと、を含む方法。
【0093】
条項11.三相アーマチュア巻線アセンブリは、3つの別個の相巻線をさらに含み、各相巻線は、対応する巻線端子に結合された第1の端部と、第2の端部と、を有し、抵抗アセンブリは、第2の端部の各々の間に配置された相巻線接触器を含み、第2の端部の各々は、相巻線接触器が電気的障害徴候の非存在下で閉位置に向けられたときに相巻線接触器によって電気的に結合され、それによって公称状態電気結合部を形成し、三相アーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するステップは、電気的障害徴候の存在下で公称状態電気結合部を電気的に切断するように、各相巻線接触器を開位置に移行させるステップを含む、条項10に記載の方法。
【0094】
条項12.抵抗アセンブリは、三相アーマチュア巻線アセンブリの各相巻線の第2の端部に電気的に結合された少なくとも1つの抵抗素子をさらに含み、三相アーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するステップは、相巻線接触器の開位置に応答して、相巻線の各々から対応する少なくとも1つの抵抗素子への電流の流れを容易にするステップをさらに含む、条項10または11に記載の方法。
【0095】
条項13.抵抗アセンブリは、少なくとも2つの別個の相巻線の各々に結合された少なくとも1つの抵抗素子の間に配置された少なくとも1つの障害接触器をさらに含み、少なくとも1つの障害接触器は、三相アーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するステップは、少なくとも1つの障害接触器を閉位置に向けることによって、少なくとも2つの別個の相巻線の各々の間に障害状態電気結合部を形成するステップであって、障害状態電気結合部は、少なくとも2つの別個の相巻線および少なくとも2つの別個の相巻線に結合された対応する少なくとも1つの抵抗素子を通る電流の流れを容易にする、ステップをさらに含む、条項10乃至12のいずれか一項に記載の方法。
【0096】
条項14.三相アーマチュア巻線アセンブリは第1の三相アーマチュア巻線アセンブリであり、抵抗アセンブリは第1の抵抗アセンブリであり、発電機は、少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリと、回転可能部品に固定的に結合された少なくとも第2の抵抗アセンブリと、をさらに含み、障害徴候は、第1の三相アーマチュア巻線アセンブリに影響を及ぼす電気的障害に対応し、少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリは障害徴候の非存在を有し、方法は、コントローラを介して、少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ内の電流をゼロまで減少させるステップと、第1の抵抗アセンブリの少なくとも1つの障害接触器を開位置に移行させるステップと、少なくとも1つの障害接触器の開位置への移行に続いて、コントローラを介して、発電機の発電を再開するように少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリの電流を増加させるステップと、を含む、条項10乃至13のいずれか一項に記載の方法。
【0097】
条項15.三相アーマチュア巻線アセンブリに抵抗を導入するステップは、相巻線の電流の制御された放電を所定の電流レベルまで開始するステップをさらに含む、条項10乃至14のいずれか一項に記載の方法。
【0098】
条項16.所定の電流レベルは、相巻線のゼロ電流レベルに対応する、条項10乃至15のいずれか一項に記載の方法。
【0099】
条項17.界磁巻線アセンブリおよび三相アーマチュア巻線アセンブリの少なくとも一方が、超伝導コイルを有する超伝導巻線アセンブリである、条項10乃至16のいずれか一項に記載の方法。
【0100】
条項18.風力タービンであって、電力コンバータを介して送電網に動作可能に結合された超伝導発電機を含み、超伝導発電機は、超伝導界磁巻線アセンブリを支持する回転不能部品と、発電機の動作中に回転不能部品に対して回転するように配置された回転可能部品と、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合された三相アーマチュア巻線アセンブリであって、3つの別個の相巻線を含み、各相巻線が、対応する巻線端子に結合された第1の端部と、コンバータに電気的に結合された第2の端部と、を有する、三相アーマチュア巻線アセンブリと、発電機の動作中に回転可能部品と共に回転するように回転可能部品に固定的に結合された抵抗アセンブリであって、第2の端部の各々を互いに電気的に結合し、電気的障害に応答して三相アーマチュア巻線に抵抗を導入するように構成された抵抗アセンブリと、を含む、風力タービン。
【0101】
条項19.抵抗アセンブリは、第2の端部の各々が障害徴候の非存在下で閉位置に向けられた相巻線接触器によって電気的に結合されるように、第2の端部の各々の間に配置された相巻線接触器を含み、相巻線接触器の開位置は、障害徴候の存在下で三相アーマチュア巻線の各相巻線を電気的に分離する、条項18に記載の風力タービン。
【0102】
条項20.抵抗アセンブリは、別個の相巻線の各々に結合された少なくとも1つの抵抗素子の間に配置された少なくとも1つの障害接触器であって、少なくとも1つの障害接触器は、閉位置に向けられたときに別個の相巻線の各々の間に障害状態電気結合部を形成し、障害状態電気結合部は、少なくとも2つの別個の相巻線および別個の相巻線に結合された対応する少なくとも1つの抵抗素子を通る電流の流れを容易にする、少なくとも1つの障害接触器をさらに含む、条項18または19に記載の風力タービン。
【符号の説明】
【0103】
100 風力タービン
102 タワー
104 支持面
106 ナセル
108 ロータ
110 ハブ
112 ロータブレード
114 支持管
116 極低温剤再凝縮器
118 極低温剤再凝縮器、第2の再凝縮器
200 コントローラ
206 プロセッサ
208 メモリデバイス
210 通信モジュール
212 センサインターフェース
214 動作状態制御モジュール
300 超伝導発電機
302 回転可能部品
304 アーマチュア巻線アセンブリ
306 本体
308 回転不能部品
310 超伝導界磁巻線アセンブリ
312 超伝導コイル
314 凹部/通路
316 超伝導コイル磁石
318 相巻線
320 第1の端部
322 第2の端部
324 センサシステム、センサ
328 第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ
330 第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ
400 電気システム
402 送電網
404 電力コンバータ
406 巻線端子
408 変圧器
410 高電圧一次巻線
412 中電圧二次巻線
414 一部
500 抵抗アセンブリ
502 相巻線接触器
503 公称状態電気結合部
504 抵抗素子
506 障害接触器
507 障害状態電気結合部
508 第1の抵抗アセンブリ
510 第2の抵抗アセンブリ
600 方法
【手続補正書】
【提出日】2022-09-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発電機(300)であって、
界磁巻線アセンブリ(310)を支持する回転不能部品(308)と、
前記発電機(300)の動作中に前記回転不能部品(308)に対して回転するように配置された回転可能部品(302)と、
前記発電機(300)の動作中に前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合されたアーマチュア巻線アセンブリ(304)であって、少なくとも2つの別個の相巻線(318)を含み、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々が、対応する巻線端子(406)に結合された第1の端部(320)と、第2の端部(322)と、を有する、アーマチュア巻線アセンブリ(304)と、
前記発電機(300)の動作中に前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合された抵抗アセンブリ(500)であって、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の前記第2の端部(322)の各々を互いに電気的に結合し、電気的障害に応答して前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)に抵抗を導入するように構成された抵抗アセンブリ(500)と、
を含む発電機(300)。
【請求項2】
前記抵抗アセンブリ(500)は、
前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の前記第2の端部(322)の各々の間に配置された相巻線接触器(502)であって、前記第2の端部(322)の各々は、電気的障害徴候の非存在下で閉位置に向けられたときに前記相巻線接触器(502)によって電気的に結合され、それによって公称状態電気結合部(503)を形成し、開位置では、前記相巻線接触器(502)は、前記障害徴候の存在下で前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)の前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々を電気的に分離し、それによって前記公称状態電気結合部(503)を切断する、相巻線接触器(502)
をさらに含む、請求項1に記載の発電機(300)。
【請求項3】
前記抵抗アセンブリ(500)は、
前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)の前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々の前記第2の端部(322)に電気的に結合された少なくとも1つの抵抗素子(504)であって、前記開位置において、前記相巻線接触器(502)が、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々から前記対応する少なくとも1つの抵抗素子(504)への電流の流れを容易にする、少なくとも1つの抵抗素子(504)
をさらに含む、請求項1または2に記載の発電機(300)。
【請求項4】
前記抵抗アセンブリ(500)は、
前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々に結合された前記少なくとも1つの抵抗素子(504)の間に配置された少なくとも1つの障害接触器(506)であって、前記少なくとも1つの障害接触器(506)は、閉位置に向けられたときに前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々の間に障害状態電気結合部(507)を形成し、前記障害状態電気結合部(507)は、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)および前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)に結合された前記対応する少なくとも1つの抵抗素子(504)を通る電流の流れを容易にする、少なくとも1つの障害接触器(506)
をさらに含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発電機(300)。
【請求項5】
前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)は、3つの別個の相巻線(318)を有する三相アーマチュア巻線アセンブリである、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発電機(300)。
【請求項6】
前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)は第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ(328)であり、前記抵抗アセンブリ(500)は第1の抵抗アセンブリ(508)であり、前記発電機(300)は、
前記発電機(300)の動作中に前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合された少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)であって、前記第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ(328)との電気結合部の非存在を有し、3つの別個の相巻線(318)を含み、各相巻線(318)が、対応する巻線端子(406)に結合された第1の端部(320)と、第2の端部(322)と、を有する、少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)と、
前記発電機(300)の動作中に前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合された少なくとも第2の抵抗アセンブリ(510)であって、前記第2の端部(322)の各々を互いに電気的に結合し、前記第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)の電気的障害に応答して前記第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)に抵抗を導入するように構成された、少なくとも第2の抵抗アセンブリ(510)と、
をさらに含む、請求項5に記載の発電機(300)。
【請求項7】
前記界磁巻線アセンブリ(310)は、超伝導コイル(312)を有する超伝導界磁巻線アセンブリであり、前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)は、非超伝導アーマチュア巻線アセンブリである、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の発電機(300)。
【請求項8】
前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)に動作可能に結合され、前記アーマチュア巻線アセンブリ(304)の各相巻線(318)の電流の大きさを監視するように構成されたセンサシステム(324)
をさらに含む、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の発電機(300)。
【請求項9】
発電機(300)を制御するための方法(600)であって、前記発電機(300)は、界磁巻線アセンブリ(310)を支持する回転不能部品(308)と、前記回転不能部品(308)に対して回転するように配置された回転可能部品(302)と、を有し、前記方法(600)は、
コントローラ(200)に結合されたセンサシステム(324)を介して、三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)の相巻線(318)に影響を及ぼす電気的障害に対応する電気的障害徴候を検出するステップであって、前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)は、前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合されている、ステップと、
前記電気的障害に応答して、抵抗アセンブリ(500)を介して前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)に抵抗を導入するステップであって、前記抵抗アセンブリ(500)は、前記回転可能部品(302)と共に回転するように前記回転可能部品(302)に固定的に結合されている、ステップと、
を含む方法(600)。
【請求項10】
前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)は、3つの別個の相巻線(318)をさらに含み、各相巻線(318)は、対応する巻線端子(406)に結合された第1の端部(320)と、第2の端部(322)と、を有し、前記抵抗アセンブリ(500)は、前記第2の端部(322)の各々の間に配置された相巻線接触器(502)を含み、前記第2の端部(322)の各々は、前記相巻線接触器(502)が電気的障害徴候の非存在下で閉位置に向けられたときに前記相巻線接触器(502)によって電気的に結合され、それによって公称状態電気結合部(503)を形成し、前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)に前記抵抗を導入するステップは、
前記電気的障害徴候の存在下で前記公称状態電気結合部(503)を電気的に切断するように、各相巻線接触器(502)を開位置に移行させるステップ
を含む、請求項9に記載の方法(600)。
【請求項11】
前記抵抗アセンブリ(500)は、前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)の各相巻線(318)の前記第2の端部(322)に電気的に結合された少なくとも1つの抵抗素子(504)をさらに含み、前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)に前記抵抗を導入するステップは、
前記相巻線接触器(502)の前記開位置に応答して、前記相巻線(318)の各々から前記対応する少なくとも1つの抵抗素子(504)への電流の流れを容易にするステップ
をさらに含む、請求項9または10に記載の方法(600)。
【請求項12】
前記抵抗アセンブリ(500)は、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々に結合された前記少なくとも1つの抵抗素子(504)の間に配置された少なくとも1つの障害接触器(506)をさらに含み、前記少なくとも1つの障害接触器(506)は、前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)に前記抵抗を導入するステップは、
前記少なくとも1つの障害接触器(506)を閉位置に向けることによって、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)の各々の間に障害状態電気結合部(507)を形成するステップであって、前記障害状態電気結合部(507)は、前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)および前記少なくとも2つの別個の相巻線(318)に結合された前記対応する少なくとも1つの抵抗素子(504)を通る電流の流れを容易にする、ステップ
をさらに含む、請求項9乃至11のいずれか一項に記載の方法(600)。
【請求項13】
前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)は第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ(328)であり、前記抵抗アセンブリ(500)は第1の抵抗アセンブリ(508)であり、前記発電機(300)は、少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)と、前記回転可能部品(302)に固定的に結合された少なくとも第2の抵抗アセンブリ(510)と、をさらに含み、前記障害徴候は、前記第1の三相アーマチュア巻線アセンブリ(328)に影響を及ぼす電気的障害に対応し、前記少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)は障害徴候の非存在を有し、前記方法(600)は、
前記コントローラ(200)を介して、前記少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)内の電流をゼロまで減少させるステップと、
前記第1の抵抗アセンブリ(508)の前記少なくとも1つの障害接触器(506)を開位置に移行させるステップと、
前記少なくとも1つの障害接触器(506)の前記開位置への前記移行に続いて、前記コントローラ(200)を介して、前記発電機(300)の発電を再開するように前記少なくとも第2の三相アーマチュア巻線アセンブリ(330)の前記電流を増加させるステップと、
を含む、請求項9乃至12のいずれか一項に記載の方法(600)。
【請求項14】
前記三相アーマチュア巻線アセンブリ(304)に前記抵抗を導入するステップは、
前記相巻線(318)の電流の制御された放電を所定の電流レベルまで開始するステップ
をさらに含む、請求項9乃至13のいずれか一項に記載の方法(600)。
【請求項15】
前記所定の電流レベルは、前記相巻線(318)のゼロ電流レベルに対応する、請求項14に記載の方法(600)。
【国際調査報告】