[实用新型]冗余静态励磁系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及高功率电子系统。具体来说，本实用新型涉及用于将机械能转换成电能的发电机(generator)的静态励磁系统(staticexcitation system)以及涉及发电机系统。

背景技术

静态励磁系统用于通过静态部件、例如晶闸管等功率半导体开关及其电子控件来控制发电机的输出电压。静态励磁系统与发电机的励磁绕组连接，并且激发发电机中的磁场以便控制输出电压。

如果静态励磁系统的部件出故障，则有可能整个发电机系统将出故障。静态励磁系统的出故障部件可能必须更换，之后发电机的下一次可能的启动才是可能的。对于大型发电机系统，这可引起极高的费用，因为发电机系统可能停机数小时甚至数天。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种具有极高可用性的静态励磁系统。

根据本实用新型的一个实施例，提供一种具体用于将机械能转换成电能的发电机的静态励磁系统。静态励磁系统包括：第一模块部件，适用于进行用于控制静态励磁系统并且用于调节对发电机励磁的发电机磁场的功能；以及第二模块部件，适用于进行用于控制静态励磁系统并且用于调节对发电机励磁的发电机励磁电流(field current)的功能，其中第二部件是适用于接替第一模块部件的功能的冗余部件。

静态励磁系统包括至少两个或多个模块部件，其中至少一个部件是适用于在另一个模块部件出故障的情况下接替这个部件的所有功能或者至少一个功能的冗余部件。

冗余部件可以是在接替另一个部件的功能之前未使用的部件。冗余部件也可以是静态励磁系统中适用于进行静态励磁系统的某些功能并且适用于进一步进行出故障部件的功能的部件。

模块部件可以是静态励磁系统的模块或组件，其中包括与静态励磁系统的某功能关联的功率半导体和/或控制器。模块部件可以是静态励磁系统中适用于整体调换的子系统。

除了用于进行控制静态励磁系统并且用于调节对发电机励磁的发电机励磁电流的功能的第一和第二模块部件之外，静态励磁系统可包括其它模块部件。

由于该冗余性，静态励磁系统具有高可用性，并且增强(即减小)故障之间的平均时间(MTBF)。此外，静态励磁系统的模块构造可允许系统的模块部件的快速简单更换。还有可能甚至在静态励磁系统的操作期间调换冗余模块部件。

根据本实用新型的一个实施例，第一模块部件包括第一控制通道，以及第二模块部件包括第二控制通道，其中两个控制通道的每个适用于控制静态励磁系统。

控制通道可以是适用于进行静态励磁系统的控制功能的静态励磁系统的模块或子系统。

静态励磁系统的冗余性通过各适用于单独进行控制功能的至少两个、例如第一和第二控制通道来实现。

控制通道可以是静态励磁系统的同样制造的模块。

根据本实用新型的一个实施例，第一控制通道适用于在第二控制通道出故障或失灵的情况下从第二控制通道接替控制静态励磁系统(反过来也是一样)。

例如，在某一时刻，第二控制通道是进行静态励磁系统的控制功能的活动控制通道，而第一控制通道是不活动控制通道。如果活动的第二控制通道故障或者在第二控制通道中检测到将要出故障或失灵，则第一控制通道从第二控制通道接替控制功能，并且成为活动控制通道。此后，第二控制通道可停用，从而成为不活动控制通道。

根据本实用新型的一个实施例，各控制通道经由相应的点对点通信线路与各个其他控制通道连接。即使控制通道其中之一出故障或失灵，其它控制通道可相互通信。

根据本实用新型的一个实施例，第一控制通道适用于监测其功能性，而第二控制通道适用于监测其功能性。每个控制通道适用于其自己监测其功能性。例如，如果活动控制通道检测到其本身的故障或失灵，则它通知另一个控制通道关于该失灵。这可经由这两个控制通道之间相应的点对点通信线路来进行。此后，该另一个控制通道可接替控制静态励磁系统，从而成为活动控制通道。

还可以是另一个控制通道监测活动控制通道的功能性(例如通过点对点通信线路)。如果另一个控制通道检测到活动控制通道的故障或失灵，它可从活动控制通道接替控制功能。

根据本实用新型的一个实施例，每个控制通道适用于通过估量它自己的可用性来监测其功能性。例如，控制通道可通过例如使用内部时钟对其停机时间进行测量或计数。

当活动控制通道具有比冗余通道更低的可用性时，具有较高可用性的控制通道可从之后成为不活动控制通道的活动控制通道接替控制功能。