[发明专利]扭转共振频率测量装置及方法

权利要求书

1.一种扭转共振频率测量装置，其包括：

三相永磁式同步发电机；以及

电机侧转换器，与该三相永磁式同步发电机的三相定子绕组相连接，其中，该电机侧转换器具有控制单元，该控制单元先将可使该三相永磁式同步发电机的转子定向(orientation)用的电流输入至该三相定子绕组以带动该转子转至预定方位，再通过将脉冲电流输入该三相定子绕组的第一相定子绕组及第二相定子绕组以激振该转子，并通过该三相定子绕组之第三相定子绕组撷取该转子的激振所产生的反电动势，使该控制单元依据该反电动势的频谱波形计算具有旋转件的动力设备的扭转共振频率。

2.如权利要求1所述的扭转共振频率测量装置，其中，该旋转件与该三相永磁式同步发电机以无拘束(free-free)方式支撑。

3.如权利要求1所述的扭转共振频率测量装置，其中，该旋转件是风力机叶轮及传动链的组合。

4.如权利要求1所述的扭转共振频率测量装置，其中，该电机侧转换器具有对三相定子绕组的电流闭回路控制功能。

5.如权利要求1所述的扭转共振频率测量装置，还包括一直流链电路模块，耦接于该电机侧转换器，用以提供该电机侧转换器的正常运作所需的直流电压电平。

6.如权利要求5所述的扭转共振频率测量装置，其中，该直流链电路模块的另一端耦接电网侧转换器，以使该三相永磁式同步发电机所产生的电功通过该电网侧转换器馈送至电网。

7.如权利要求1所述的扭转共振频率测量装置，其中，该具有旋转件的动力设备是风力机。

8.如权利要求1所述的扭转共振频率测量装置，其中，该控制单元将所取得的该反电动势以快速傅立叶转换(FFT)进行分析而取得具有旋转件的该动力设备的扭转共振频率。

9.如权利要求1所述的扭转共振频率测量装置，其中，该电机侧转换器具有第一相端子、第二相端子及第三相电流端子，以通过该第一相端子撷取该第一相定子绕组的端电压、通过该第二相端子撷取该第二相定子绕组的端电压、以及通过该第三相电流端子撷取该三相永磁式同步发电机的第三相定子绕组的端电压，藉此得到因激振该转子而于该第三相定子绕组上产生的反电动势。

10.如权利要求1所述的扭转共振频率测量装置，其中，该控制单元具有电机侧控制单元及电网侧控制单元。

11.如权利要求10所述的扭转共振频率测量装置，其中，该电机侧控制单元用以控制该电机侧主动整流器，该电网侧控制单元用以控制该电网侧逆变器。

12.如权利要求1所述的扭转共振频率测量装置，其中，该电机侧转换器对该三相永磁同步发电机的三相定子绕组输出直流脉冲电流，使得该三相定子绕组的第一、第二、第三相定子绕组形成的脉冲磁场产生一脉冲转矩。

13.如权利要求8所述的扭转共振频率测量装置，其中，快速傅立叶转换根据第一相(或第二相)脉冲电流及该第三相定子绕组上产生的反电动势，可得到该旋转件的扭转共振频率。

14.如权利要求13所述的扭转共振频率测量装置，其中，该第三相定子绕组并无电流流过，因此利用该第三相定子绕组做为一探察线圈，以测量转子经激振于该第三相定子绕组上所产生的反电动势。

15.一种扭转共振频率测量方法，通过电机侧转换器与三相永磁式同步发电机的转子的交互作用而取得该动力设备的扭转共振频率，该扭转共振频率测量方法包括：

(1)建立该电机侧转换器所需的直流链电压；

(2)令该电机侧转换器将定向用的电流输入该三相永磁式同步发电机以带动该转子转至预定方位；

(3)令该电机侧转换器将脉冲电流输入该三相永磁式同步发电机以激振该转子；以及

(4)撷取该该三相永磁式同步发电机的转子因激振所产生的反电动势，再依据该反电动势的频谱波形计算该动力设备的扭转共振频率。

16.如权利要求15所述的扭转共振频率测量方法，其中，步骤(1)的直流链电压可通过电网、直流电源供应器或电池模块来建立及供电。