發(fā)電機組的制作方法

專利名稱：發(fā)電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于以第一電壓提供電能的發(fā)電機組，該第一電壓是一具有一確定有效值和一確定頻率的交流電壓，該發(fā)電機組包括一個馬達和與所述馬達相耦接以產(chǎn)生所述電能的發(fā)電機。
這種發(fā)電機組顯然是用于向任何類型的耗電裝置提供電能的;以下將這些耗電裝置簡稱為“耗電裝置”。已知的發(fā)電機組的輸出交流電壓，即它提供給耗電裝置的電壓，直接構(gòu)成了發(fā)電機組的發(fā)電機產(chǎn)生的電壓。
這種輸出電壓的頻率當(dāng)然應(yīng)盡量恒定，而不論耗電裝置所吸收和發(fā)電機組需要提供的電功率如何。
因而，已知的發(fā)電機組的發(fā)電機實際上必須是同步式發(fā)電機，即其所產(chǎn)生的電壓具有與其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比的頻率的發(fā)電機，且該轉(zhuǎn)速必須被調(diào)節(jié)到一恒定值，從而使該頻率具有所需要的值。
轉(zhuǎn)子與發(fā)電機組的馬達的輸出軸相機械耦合，顯然該馬達的轉(zhuǎn)速應(yīng)該被設(shè)定在恒定值。
因此，例如，在具有其轉(zhuǎn)子與馬達的輸出軸直接耦合的雙極發(fā)電機的發(fā)電機組中，若要使發(fā)電機組的輸出電壓的頻率為50Hz，馬達的轉(zhuǎn)速必須被設(shè)定在3000rpm(轉(zhuǎn)/分)，而不論耗電裝置所吸收的電功率是多少。
眾所周知，在要求馬達提供的機械功率迅速變化的情況下，很難精確地設(shè)定馬達的轉(zhuǎn)速，特別是諸如通常用在發(fā)電機組中的內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速。
但是，在發(fā)電機組中，這種機械功率顯然取決于耗電裝置所吸收的電功率，該功率可在非常短的時間內(nèi)在一個很低或甚至為零的值和一個很高或甚至為該發(fā)電機組所能提供的最大功率的值之間變化。
因而，在耗電裝置所吸收的功率的這種變化期間，已知的發(fā)電機組的馬達的轉(zhuǎn)速，即該馬達的輸出電壓的頻率，在實際上不能被保持在所需的恒定值。
發(fā)電機組的輸出電壓的頻率由于其馬達轉(zhuǎn)速的變化而造成的變化，可通過將把馬達與發(fā)電機相連接的慣性飛輪安裝到軸上而得到衰減，但不能被完全消除。但這種飛輪的缺點在于它是沉重且體積很大的部件。
發(fā)電機組的輸出電壓的有效值也必須保持恒定，而不管耗電裝置所吸收的電能如何。
為調(diào)節(jié)該輸出電壓，通常采用已知的發(fā)電機組，它由這樣的發(fā)電機和適當(dāng)電路組成，即該發(fā)電機具有裝有所謂的勵磁繞組的轉(zhuǎn)子，且該電路用于根據(jù)被耗電裝置吸收的電功率調(diào)節(jié)流過這些勵磁繞組的電流。
但在該電功率迅速改變的情況下，流過該勵磁繞組的電流由于繞組的電感而僅有較為緩慢的變化，從而使發(fā)電機提供的電壓值及發(fā)電機組的輸出電壓發(fā)生變化。
由于發(fā)電機所提供的電壓還取決于其馬達的轉(zhuǎn)速，所以由于在上述情況下發(fā)生的轉(zhuǎn)速變化，該電壓隨耗電裝置吸收的功率的改變而發(fā)生的變化進一步惡化了。
簡而言之，在已知發(fā)電機組提供且被耗電裝置吸收的電功率改變的情況下，該發(fā)電機組所提供的電壓的值和頻率都不能保持恒定。
因而，本發(fā)明的一個目的，是提供一種沒有這些缺點的發(fā)電機組，即這樣一種發(fā)電機組，它所提供的交流電壓，即使在它所提供且為耗電裝置吸收的電功率發(fā)生大和/或迅速的變化的情況下，也具有恒定的有效值和頻率。
該目的是借助這樣的發(fā)電機組來實現(xiàn)的，該發(fā)電機組被用于以一第一電壓提供電能，該第一電壓是具有確定的有效值和確定的頻率的交流電壓，該發(fā)電機組包括一馬達和一與所述馬達機械耦合以產(chǎn)生所述電能的發(fā)電機，且其特征在于所述發(fā)電機得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置以便以一第二電壓產(chǎn)生所述電能，而且該發(fā)電機組包括與所述發(fā)電機相電耦合以將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成一第三電壓的第一轉(zhuǎn)換器，該第三電壓是一具有恒定值的直流電壓;與所述第一轉(zhuǎn)換器并聯(lián)連接的可再充電電能源;以及，與所述第一轉(zhuǎn)換器和所述可再充電電能源相電連接的第二轉(zhuǎn)換器，用于從所述第三電壓產(chǎn)生所述第一電壓。
通過以下結(jié)合附圖的描述，可對本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點有進一步的理解。在附圖中

圖1以非限定性例子的方式示意顯示了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機組的一個實施例;
圖2是曲線圖，顯示了馬達依賴于其轉(zhuǎn)速而提供的機械功率;
圖3是綜合了圖1的發(fā)電機組的電路的運行的表;
圖4顯示了圖1的發(fā)電機組中測量到的一些信號隨時間的變化;
圖5以非限定性例子的方式示意顯示了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機組的另一實施例;
圖6、7和8示意顯示了圖5的發(fā)電機組的各種使用方式;
圖9以非限定性例子的方式示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機組又一實施例;
圖10示意地顯示了可用于根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機組的可再充電電源。
在圖1中借助非限定性例子而示意地顯示的、根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機組，被用標(biāo)號1來總體地表示，且被用于產(chǎn)生具有有效值U1和頻率f1的交流電壓V1形式的電能。
該電能被提供給一任何類型的耗電裝置，后者在圖1中以非常示意的方式用標(biāo)號2表示。
如以下將要說明的，根據(jù)發(fā)電機組1的構(gòu)成方式，交流電壓V1可是單相或多相(例如三相)的。
發(fā)電機組1的輸出端的數(shù)目取決于電壓V1的相數(shù)，且與耗電裝置2的端子相連;這些輸出端未單獨地顯示，而是總體地用S代表。
發(fā)電機組1包括馬達3，它在本例中是未被單獨顯示的一汽化器供給的汽油發(fā)動機。
汽化器的蝶形閥的位置由電調(diào)節(jié)信號SM的值，按照以下所述的方式，通過控制電路4來進行控制;該蝶形閥的位置決定著供給發(fā)動機3的燃料和空氣混合物的流動，因而決定著在發(fā)動機3的各個轉(zhuǎn)速下提供給它的機械功率。
將不對控制電路4進行詳細(xì)的描述，因為它可由本領(lǐng)域的專家以若干種方式容易地構(gòu)成，而這些專家知道控制電路4所要進行的各種功能，這些功能將在后面進行描述。本領(lǐng)域的人員會很容易地理解，通過例如將微計算機與適當(dāng)?shù)慕涌陔娐废嘟Y(jié)合并對該微計算機進行編程以執(zhí)行所要求的功能，就能以有利的方式構(gòu)成控制電路4。
發(fā)電機組1還包括一發(fā)電機5，該發(fā)電機5以常規(guī)的方式具有定子和轉(zhuǎn)子;該定子和轉(zhuǎn)子未被單獨地顯示。發(fā)電機5的轉(zhuǎn)子通過由雙線表示的機械連接而直接與馬達3的輸出軸相連。
發(fā)電機5可是眾所周知的幾種類型的發(fā)電機中的任何一種;這些發(fā)電機響應(yīng)于其轉(zhuǎn)子相對于其定子的轉(zhuǎn)動，而以單相或多相交流電壓的方式產(chǎn)生電能;發(fā)電機5將不在后面更詳細(xì)的描述。
在圖1中，發(fā)電機5產(chǎn)生的交流電壓由標(biāo)號V2表示，且其有效值和頻率將分別用標(biāo)號U2和f2表示。
如將說明的，電壓V2的相數(shù)可以與電壓V1的不同。另外，電壓V2的有效值U2和頻率f2是可變的，并且一般與電壓V1的有效值U1和頻率f1不同。
電壓V2即出現(xiàn)在發(fā)電機5的輸出端上，且這些輸出端的數(shù)目顯然取決于電壓V2的相數(shù);發(fā)電機5的輸出端未被單獨地顯示且由標(biāo)號5.1總體地表示。
發(fā)電機組1還包括具有若干第一端的第一轉(zhuǎn)換電路6，所述第一端的數(shù)目與發(fā)電機5的端5.1相等且每一個都與后者中的一個相連。轉(zhuǎn)換器6的這些第一端也未被單獨地顯示且被用標(biāo)號6.1總體地表示。
轉(zhuǎn)換器6還包括數(shù)目為兩個的第二端，它們也未被單獨顯示由標(biāo)號6.2總體地表示。
在此應(yīng)注意的是，上述且在后面將描述的發(fā)電機組1的部件之間的各種電連接，在圖1中都是由單線示意地表示的，即使在它實際上顯然是由若干條導(dǎo)線組成(例如發(fā)電機5和轉(zhuǎn)換器6之間的連接)的情況下也是如此。
為了更好地理解圖1，用于傳送電能(如后面將要看見的)的連接用較粗的線表示，而用于傳送控制、調(diào)節(jié)或測量信號(如后面將要看見的)的連接用較細(xì)的線表示。
上述轉(zhuǎn)換器6得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以響應(yīng)于它在發(fā)電機5被馬達3驅(qū)動時從發(fā)電機5接收的交流電壓V2，而在其端6.2上產(chǎn)生直流電壓V3。轉(zhuǎn)換器6還得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以不論電壓V2的有效值如何而使電壓V3的電壓U3保持恒定，如從后面所看到的，電壓V2的值的變化可以很大。另外，轉(zhuǎn)換器6得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以根據(jù)它從控制電路4接收到的調(diào)節(jié)信號SC的值，調(diào)節(jié)它提供到與它相連的、將在后面描述的部件的電功率。
在本例中，由于以下將變得更為明確的原因，在將在下面描述的情況下，信號SC可取兩個不同的值SC0和SC1。另外，轉(zhuǎn)換器6得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以當(dāng)信號SC具有值SC0時不在其輸出端6.2傳送電功率，并當(dāng)信號SC具有值SC1時在其輸出端6.2傳送它從發(fā)電機5接收的所有電功率。
象轉(zhuǎn)換器6的轉(zhuǎn)換器，是專業(yè)人員眾所周知的電路，因而不對其作詳細(xì)的描述。
只要說明這種轉(zhuǎn)換器包括這樣的穩(wěn)壓器就足夠了;這種穩(wěn)壓器從由一整流器提供的經(jīng)過整流并可能還經(jīng)過濾波的電壓產(chǎn)生所需要的直流電壓，即使當(dāng)經(jīng)過整流的電壓的峰值小于所要求的直流電壓的值時也是如此;而該整流器接收加到轉(zhuǎn)換器上的交流電壓。
該發(fā)電機組1還包括用7代表的可再充電電源，即能夠在直流電壓下存儲并給出一定量的電能的裝置。電源7具有一對用標(biāo)號7.1表示的端，它們每個均與轉(zhuǎn)換器6的輸出端6.2中的一個相連。電源7還得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以使它在它的端7.1產(chǎn)生的電壓V4在端7.1不與轉(zhuǎn)換器6的端6.2相連時至少大體等于轉(zhuǎn)換器6所產(chǎn)生的電壓V3。
當(dāng)電源7的端7.1和轉(zhuǎn)換器6的端6.2相連時，電壓V3和V4當(dāng)然精確相等。
在本例中，假定電源7由傳統(tǒng)的蓄電池(諸如鉛或鎘-鎳蓄電池)組成。然而，應(yīng)注意的是，電源7也可以不同的方式組成，如在下面所要進一步描述的例子中那樣。
發(fā)電機組1還包括一監(jiān)測電路8，該監(jiān)測電路8與電源7相連并得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以向控制電路4提供一表示電源7的充電狀態(tài)，即后者可提供的電能的測量信號SQ。在本例中，假定信號SQ當(dāng)電源7完全充電時信號具有最大值SQ1，并隨著電源7的放電而減小。
由于監(jiān)測電路8及其與電源7的連接可按照專業(yè)人員已知的各種方式制成，因而對它們將不進行詳細(xì)的描述。只要在這里說明這種監(jiān)測電路一般包括至少兩個這樣的電路就足夠了，這種電路提供分別代表在與它相連的電源的端上的電壓以及該源的充電和放電電流的的測量信號;該監(jiān)測電路可能還包括這樣的電路，后者提供代表電源的其他參數(shù)(諸如其溫度或其年齡即從它第一次被投入運行以來的時間)的測量信號。這種監(jiān)測電路當(dāng)然還包括一計算電路，該計算電路能根據(jù)上述各種測量信號產(chǎn)生代表它與之相連的電源的狀態(tài)的信號。
發(fā)電機組1還包括被標(biāo)為9的一第二轉(zhuǎn)換器電路。
轉(zhuǎn)換器9具有一起被標(biāo)為9.1的一個對輸入端，其每一個均與轉(zhuǎn)換器6的端6.2中的一個相連;轉(zhuǎn)換器9還具有被一起標(biāo)為9.2的輸出端。輸出端9.2的數(shù)目與發(fā)電機組1的輸出端S相等且其每一個均經(jīng)將在下面進一步討論的測量電路10而與發(fā)電機組1相連。
轉(zhuǎn)換器9從直流電壓V3產(chǎn)生發(fā)電機組1的輸出交流電壓V1。轉(zhuǎn)換器9因而是與通常被稱為逆變器的電路相同的電路;這種逆變器是眾所周知的，因而不在此進行詳細(xì)描述。
只要說明逆變器是用于從直流電壓產(chǎn)生單相或多相交流電壓就足夠了;該交流電壓的峰值最多等于該直流電壓的值。為此，逆變器包括諸如晶體管和可控硅的具體電子元件，其數(shù)目和連接取決于所要求產(chǎn)生的交流電壓的單相和多相性。另外，各個電子元件由一信號控制，而該信號是由具有沿著正弦函數(shù)變化的寬度的周期脈沖構(gòu)成。確定這些脈沖寬度的各種正弦函數(shù)都有相同的幅度和相同的頻率，它們分別確定了該逆變器所產(chǎn)生的交流電壓的有效值和頻率，但它們彼此之間具有相移，其相移量也取決于這種交流電壓的單相或多相性。
在發(fā)電機組1中，用于控制構(gòu)成轉(zhuǎn)換器9的逆變器的電子元件的各種信號，由控制電路4持續(xù)地產(chǎn)生，結(jié)果轉(zhuǎn)換器9也持續(xù)地運行。為了不使附圖過于復(fù)雜，將這些控制信號從控制電路4傳送到轉(zhuǎn)換器9的所有連接都只用一單線表示。另外，為了不使下面的描述過于復(fù)雜，所有這些控制信號都被稱為轉(zhuǎn)換器9的控制信號且都用SD表示。
發(fā)電機組1還包括分別被標(biāo)為10和11的兩個測量電路。
測量電路10被設(shè)置在轉(zhuǎn)換器9的輸出端9.2和發(fā)電機組1的輸出端S之間，并得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置以向控制電路4提供代表由發(fā)電機組1提供到耗電裝置2的電功率的測量信號SP，上述電功率顯然與耗電裝置2所吸收的電功率相等。由于這兩個功率相等，所以它們都將被用Pe表示。
測量電路10還得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，從而使轉(zhuǎn)換器9提供的電壓V1在未受到修正的情況下被加到發(fā)電機組1的輸出端S。
將不對測量電路10進行詳細(xì)的描述，因為它可按照專業(yè)人員眾所周知的各種方式構(gòu)成。只要說明以下情況就足夠了，即電路10可包括一對提供測量信號的電路，該測量信號分別代表了電壓V1的和被耗電裝置2吸收的電流的有效值，而且產(chǎn)生測量信號SP所需的計算電路響應(yīng)于這些測量信號。
測量電路11具有在本例中與發(fā)電機5的端5.1相連的輸入端，并得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置以向控制電路4提供一測量信號SR，該測量信號SR代表了發(fā)電機5的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因而代表了馬達3的轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速在下面將被標(biāo)為R。
將不對測量電路11進行詳細(xì)的描述，因為它可按照專業(yè)人員眾所周知的各種方式構(gòu)成。在本例中，假定電路11得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，從而使測量信號SR依賴于電壓V2的頻率f2，該頻率當(dāng)然與馬達3和發(fā)電機5的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速R成正比。
應(yīng)注意，如果需要，可在測量電路10和發(fā)電機組1的輸出端S之間提供由諸如保險絲或斷流器組成的過流保護裝置。這種保護裝置未在圖中顯示，因為它們不與本發(fā)明直接有關(guān)。
如在下面將詳細(xì)描述的，當(dāng)發(fā)電機組1運行時被耗電裝置2吸收的電功率Pe通常由馬達3以機械功率的形式提供。以下將被標(biāo)為Pm的該機械功率，被發(fā)電機5轉(zhuǎn)換成電功率，并經(jīng)轉(zhuǎn)換器6和9被傳送到耗電裝置2。
馬達3提供的機械功率Pm的一部分，在被轉(zhuǎn)換成電功率時被發(fā)電機5所消耗，且該電功率的一部分在被傳送至耗電裝置2時被轉(zhuǎn)換器6和9所消耗。
然而，與發(fā)電機組1提供的電功率Pe相比，在發(fā)電機5和轉(zhuǎn)換器6和9中消耗的功率一般較低且在以下對發(fā)電機組1的運行的詳細(xì)描述中可被忽略，因為本領(lǐng)域的人員很容易理解如何選定發(fā)電機組1的各種部件以在必要時對這種消耗的功率進行考慮。
圖2對于信號SM的三個不同值SM0、SM1和SM2，示意地顯示了馬達3所提供的機械功率Pm作為轉(zhuǎn)速R的函數(shù)的眾所周知的變化。在本例中，值SM0是馬達3的汽化器的蝶形閥完全閉合或換言之處于通常被稱為閑置位置時的值。當(dāng)信號SM具有該值SM0時，馬達3因而幾乎不提供任何機械功率，不論其轉(zhuǎn)速如何。類似地，值SM1是當(dāng)馬達3的汽化器的蝶形閥完全打開即處于馬達3在其各個轉(zhuǎn)速下提供它所能提供的最大功率的位置時的值。最后，值SM2是當(dāng)?shù)伍y處于使馬達3在其各個轉(zhuǎn)速下提供它在該轉(zhuǎn)速下所能提供的最大功率的一個確定部分的值。假定該確定部分在本例中等于80%。
為了在下面將明確的原因，上述測量電路10和11得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，從而使信號SP和SR是同一類型的。例如，這些信號SP和SR的每一個均由電壓組成。另外，測量電路10和11還得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，從而不管被耗電裝置2所吸收的電功率Pe如何，當(dāng)信號SM具有上述的確定值SM2且當(dāng)馬達3以使得它所提供的機械功率Pm等于該電功率Pe的速度轉(zhuǎn)動時，信號SP和SR將相等。
另外，控制電路4得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，使得信號SM當(dāng)信號SP小于信號SR時具有值SM0，并當(dāng)信號SP大于信號SR時具有值SM1，而且使得當(dāng)信號SP和SR相等時，信號SM若信號SQ等于SQ1則具有值SM2且若信號SQ小于SQ1則具有值SM1。控制電路4還得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以使信號SC當(dāng)信號SP小于或等于信號SR時具有值SC1且當(dāng)信號SP大于信號SR時具有值SC0。
控制電路4的這種運行被包括在圖3的表中。
以下通過從當(dāng)被耗電裝置2吸收的電功率Pe具有非零的值Pe1的時刻開始，來描述發(fā)電機組1的運行，值Pe1小于發(fā)電機組1所能提供的最大電功率并在一定的時間內(nèi)保持不變。還將假定，在同一時刻，電源7得到完全充電且信號SQ因而具有值SQ1。
在這些條件下，如下面將明確的，馬達3以速度R1轉(zhuǎn)動，在該速度R1下信號SR具有等于信號SP的值SP1的值SR1，而值SP1對應(yīng)于電功率Pe的值Pe1。
因而信號SM具有值SM2，且馬達3提供功率Pm1，該功率Pm1一方面等于該電功率Pe1而另一方面等于它在速度R1下所能提供的最大機械功率Pm1’的80%。
發(fā)電機5提供的電功率因而也具有值Pe1。
另外，信號SC具有值SC1，結(jié)果轉(zhuǎn)換器6把它從發(fā)電機5接收到的所有電功率Pe1傳送到轉(zhuǎn)換器9。當(dāng)轉(zhuǎn)換器9持續(xù)運行時，該電功率Pe1被完全傳送給用戶裝置2。
應(yīng)注意的是，在這種情況下，馬達3的轉(zhuǎn)速R不變，因為它所產(chǎn)生的機械功率Pm1等于被發(fā)電機5吸收以產(chǎn)生電功率Pe1的功率，且因為馬達3提供的驅(qū)動力矩因而等于發(fā)電機5產(chǎn)生的制動力矩。
發(fā)電機組1因而處在穩(wěn)定的狀態(tài)下，只要被耗電裝置2吸收的電功率Pe保持不變，這種狀態(tài)就保持不變。
現(xiàn)在讓我們考慮這樣的情況，其中被耗電裝置2吸收的電功率Pe，在值Pe1上保持不變一段時間之后，突然減小并取非零的新值Pe2。
信號SP此時取小于以前的值SP1的新值SP2。控制電路4因而給信號SM值SM0，在此值馬達3的汽化器的蝶形閥處于其閑置位置，但繼續(xù)給信號SC以值SC1。
馬達3因而實際上未提供機械功率，但卻響應(yīng)其動能和發(fā)電機5的動能而以較低的速度繼續(xù)轉(zhuǎn)動。因而發(fā)電機5繼續(xù)提供電功率，而且由于信號SC具有值SC1，這種電功率等于被耗電裝置2吸收的電功率Pe2。
當(dāng)馬達3的轉(zhuǎn)速R達到使信號SR的值SR2等于信號SP的新值SP2的值R2時，控制電路4給回信號SM的值SM2。
馬達3此時提供的機械功率Pm2因而再次等于其最大機械功率Pm2’的80%，且該機械功率Pm2等于耗電裝置2所吸收的電功率Pe2，因為信號SR的值SR2等于信號SP的值SP2。
因而發(fā)電機組1再次處于穩(wěn)定的位置，該位置與以前的位置相比只是在馬達3的轉(zhuǎn)速R、它所提供的機械功率Pm、以及發(fā)電機5所產(chǎn)生并經(jīng)過轉(zhuǎn)換器6和9而被傳送到耗電裝置2的電功率的值上有所不同。
只要該電功率Pe的值保持恒定且等于Pe2，這種狀態(tài)就保持不變。
現(xiàn)在讓我們考慮這樣的情況，其中被耗電裝置2吸收的電功率Pe，當(dāng)在值Pe2上保持了一段時間之后突然增加并取新的值Pe3。
信號SP此時取大于以前的值SP2的新值SP3?？刂齐娐?因而給信號SM以新值SM1，在該值馬達3的汽化器的蝶形閥被完全打開。
同時，控制電路4給信號SC值SC0，在該值轉(zhuǎn)換器6不再提供任何電功率。
發(fā)電機5提供的電功率因而也變?yōu)榱?，而且發(fā)電機5加到馬達3上的制動力矩也變?yōu)榱?。因而馬達3提供的所有機械功率現(xiàn)在都可被用于對馬達3和發(fā)電機5的轉(zhuǎn)子進行加速。
由于轉(zhuǎn)換器6不再提供電功率，耗電裝置2所吸收的電功率Pe3現(xiàn)在由電源7提供。因而電源進行放電且信號SQ的值減小并降到小于SQ1。
當(dāng)馬達3的轉(zhuǎn)速R達到R3，此時使信號SR的值SR3等于信號SP的值SP3的值，控制電路4使信號SC回到其值SC1但仍然將信號SM保持在其最大值SM1，因為信號SQ小于SQ1。
在這些情況下，馬達3提供其最大機械功率Pm3’，且發(fā)電機5提供一電功率，該電功率等于該機械功率Pm3’且大于被耗電裝置2吸收的電功率Pe的值Pe3。
功率Pm3’(它也是轉(zhuǎn)換器6提供的功率，因為信號SC具有值SC1)和被耗電裝置2吸收的功率Pe3之差，被電源7所吸收。在這種連接中，應(yīng)注意到在本例中電源7是由傳統(tǒng)的蓄電池構(gòu)成，這種電池在此刻被部分地充電，如上面所述。
當(dāng)電源7的端7.1與轉(zhuǎn)換器6的輸出端6.2直接相連時，電源7在直流電壓，即電壓V3下對其自身進行再充電，且它在充電期間所吸收的電流隨著它所具備的電能的增加而逐漸減小。
電源7所吸收的電流的這種減小，導(dǎo)致了馬達3所要提供的機械功率的減小和馬達3的轉(zhuǎn)速R和信號SR的值增加的傾向。
但是，一旦信號SR超過信號SP的值SP3，控制電路4就使信號SM回到值SM0，從而使馬達3提供的機械功率Pm幾乎降到零并使其轉(zhuǎn)速R減小。當(dāng)信號SR的值再次達到等于值SP3的值SR3時，控制電路4使信號SM的值回到值SM1且馬達3再次開始提供其最大功率Pm3’。
這一過程被重復(fù)若干次，但由于電源7所吸收的電流繼續(xù)減小，其中馬達3提供其最大功率Pm3’的時間長度與其中它只提供幾乎為零的功率的時間長度的比值減小，從而由馬達3所提供的平均機械功率也逐漸減小。
當(dāng)電源7被完全充滿時，信號SQ再次達到值SQ1?？刂齐娐?當(dāng)馬達3以速度R3轉(zhuǎn)動時使信號SM回到其值SM2，且信號SR的值SR3因而等于信號SP的值SP3。
此時馬達3提供的機械功率Pm3因而再次等于其最大機械功率Pm3’的80%，且該機械功率Pm3還等于被耗電裝置2吸收的電功率Pe3，因為信號SR的值SR3等于信號SP的值SP3。
只要被耗電裝置2吸收的電功率Pe不變并保持在等于Pe3，這種情況就保持不變。
只要當(dāng)耗電裝置2所吸收的電功率Pe改變時，顯然就會發(fā)生與上述過程類似的過程。
圖4示意地顯示了上述各種過程隨時間t的變化。
在圖4中，曲線圖a)用連續(xù)線顯示了耗電裝置2所吸收的電功率Pe和對應(yīng)的信號SP，而且還用虛線顯示了代表馬達3的轉(zhuǎn)速R的信號SR。如前所述，信號SR和SP的不同僅在于在電功率Pe的值每次發(fā)生改變之后非常短的時間內(nèi)。這就是只能在曲線圖a)與這些時間對應(yīng)的部分中看到代表信號SR的虛線的原因。
圖4的曲線圖b)至e)分別代表信號SM、馬達3提供的機械功率Pm、信號SC以及信號SQ的值。
應(yīng)注意，信號SR和機械功率Pm的變化一般不是線性的，而為了簡單起見它們被顯示為線性的。
當(dāng)然，發(fā)電機組1的各種元件，特別是控制電路4，可得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，從而使發(fā)電機組1以不同于上述的方式運行。
例如，控制電路4可得到這樣的設(shè)置，從而當(dāng)耗電裝置2所吸收的電功率Pe增加時，信號SC不象在上述例子中那樣取值SC0而是取使轉(zhuǎn)換器6能繼續(xù)工作的另一個固定值，并同時把它從其輸入端6.1傳送到其輸出端6.2的電功率限制在由信號SC的該值所設(shè)定的一個非零值。這種被限制的電功率顯然是由發(fā)電機5產(chǎn)生的。因而馬達3提供的機械功率不再完全被用來對馬達3和發(fā)電機5的轉(zhuǎn)子進行加速，該機械功率的一部分仍然被發(fā)電機5轉(zhuǎn)換成電功率。在這種加速期間，電源7只需要提供被耗電裝置2吸收的、不再由轉(zhuǎn)換器6提供的那部分電功率。
因此，在這種情況下，可適當(dāng)?shù)剡x擇電源7的大小，從而使它所必須能夠存儲的最大電能量小于在結(jié)合圖4所描述的例子中的該電能量，從而降低其成本。
在與上述的類似的情況中，控制電路4給予信號SC的值可以不是固定的，而是根據(jù)耗電裝置2所吸收的電功率Pe的增加值而變化的。
因此，將會看到，耗電裝置2所吸收的電功率Pe的每一變化都造成馬達3和發(fā)電機5的轉(zhuǎn)速R的變化，因而造成發(fā)電機5所提供的交流電壓V2的有效值U2和頻率f2的變化。
但還將會看到，電壓V2的有效值U2和頻率f2的這些變化，對發(fā)電機組1所產(chǎn)生的電壓V1的有效值U1和頻率f1不再具有影響，因為有效值U1和頻率f1僅取決于直流電壓V3的值U3和對轉(zhuǎn)換器9進行控制的信號SD的特性，而直流電壓V3是恒定的，且信號SD由控制電路4與電壓V2的有效值U2和頻率f2無關(guān)地確定。
發(fā)電機組1的這一性質(zhì)是其相對于已知發(fā)電機組的一大優(yōu)點。
還將進一步看到，電壓V1的有效值U1和頻率f1可得到較為自由的選取，因為只要對控制電路4進行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置以使用于控制轉(zhuǎn)換器9的信號SD具有所要求的特性就足夠了。甚至還能這樣地設(shè)置控制電路4，從而使信號SD的這些特性因而使有效值U1和/或頻率f1取決于諸如設(shè)置在發(fā)電機組1的控制板上的一或多個開關(guān)的位置。例如，在電壓V1是單相的情況下，可在該控制板上提供一雙位開關(guān)并這樣設(shè)置控制電路4，從而使電壓V1的有效值U1和頻率f1根據(jù)開關(guān)是處于其一個或另一個位置而分別為220V和50Hz或110V和60Hz。
另外，發(fā)電機組1所產(chǎn)生的交流電壓V1的有效值U1與發(fā)電機5所產(chǎn)生的交流電壓V2無關(guān)這一事實，避免了對電壓V2進行調(diào)節(jié)。
結(jié)果，發(fā)電機組1的另一優(yōu)點在于它不包括類似于在已知的發(fā)電機組中對流過發(fā)電機的轉(zhuǎn)子的勵磁繞組的電流強度進行調(diào)節(jié)的裝置。
另外，發(fā)電機組1的發(fā)電機5的轉(zhuǎn)子不用包括這種勵磁繞組，因為它們可有利地由永久磁鐵所代替。這構(gòu)成了發(fā)電機組1相對于已知發(fā)電機組的另一優(yōu)點，因為已知具有裝有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子，與帶有裝有勵磁繞組的發(fā)電機相比，其體積一般較小且成本一般較低。
由上述可以看到，不論馬達3的轉(zhuǎn)速R如何，馬達3在大部分時間中提供僅為在該轉(zhuǎn)速下的最大功率的一個確定部分的機械功率。因而能夠適當(dāng)?shù)剡x擇馬達3的大小，從而當(dāng)其提供其最大功率的該確定部分時，使其效率達到最大或至少幾乎為最大，并使其排放的污染性氣體的量達到最小或至少幾乎為最小。
效率以及排放的污染氣體量的這種優(yōu)化，對已知發(fā)電機組的馬達來說是不可能的，因為這些馬達在提供可變的機械功率的同時必須以恒定3的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，因而它們很少在優(yōu)化的效率和污染氣體排放條件下運行。
在圖5所示意顯示的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的、被標(biāo)為21的發(fā)電機組包括一個馬達，該馬達與圖1中的發(fā)電機組1的馬達3類似并用相同的標(biāo)號表示。發(fā)電機組21的馬達3，象發(fā)電機組1的馬達3一樣，包括帶有蝶形閥的汽化器，該蝶形閥的位置取決于一個也被標(biāo)為SM的信號的值，該信號SM由控制電路24產(chǎn)生。
將不對控制電路24進行詳細(xì)描述，因為它可由懂得發(fā)電機組21的運行的專家以各種方式容易地制成。
具體地，象圖1的控制電路4一樣，控制電路24，可通過例如把微計算機與適當(dāng)?shù)慕涌陔娐方Y(jié)合并通過對該微計算機進行編程以執(zhí)行所要求的功能，來進行構(gòu)造。
馬達3與發(fā)電機25的轉(zhuǎn)子(未顯示)相機械耦合;在本例中，發(fā)電機25的定子包括諸如三個相互電絕緣的繞組25a、25b和25c。
發(fā)電機組21還包括三組元件，每一組包括第一轉(zhuǎn)換器6、電源7、監(jiān)測電路8、第二轉(zhuǎn)換器9和測量電路10，按照這些元件所在的組，這些標(biāo)號帶有字母a、b或c。
這些元件6a至10a、6b至10b和6c至10c中的每一個，都與圖1中帶有相同標(biāo)號的元件類似，且在每個組中，這些元件都象圖1中的相應(yīng)元件那樣彼此相連。在這里將不再描述這些元件和它們的連接。
只要說明轉(zhuǎn)換器6a至6c分別與發(fā)電機25的繞組25a至25c相連就足夠了。類似地，在本例中轉(zhuǎn)換器9a至9c得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，從而使它們產(chǎn)生的交流電壓V1a、V1b和V1c為單相的。然而應(yīng)注意的是，該特征并不是必須的，且在其他的實施例中，轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c可被這樣地設(shè)置，從而使電壓V1a、V1b和V1c中的一個或幾個是多相的電壓，例如是三相的電壓。
通過與圖1的情況相類比，轉(zhuǎn)換器6a至6c和9a至9c的、由控制電路24產(chǎn)生的控制信號，以及由監(jiān)測電路8a至8c和監(jiān)測電路10a至10c提供給控制電路24的信號也分別被標(biāo)為SC、SD、SQ和SP;這些標(biāo)號按照有關(guān)的元件的標(biāo)號而帶有相同的字母a、b或c。
發(fā)電機組21還包括輸出端S1a、S2a、S1b、S2b、S1c和S2c，這些輸出端經(jīng)測量電路10a至10c分別與轉(zhuǎn)換器9a至9c中的一個的輸出端相連。轉(zhuǎn)換器9a至9c產(chǎn)生的、分別被標(biāo)為V1a、V1b和V1c的交流電壓，因而分別出現(xiàn)在端S1a和S2a、S1b和S2b、以及S1c和S2c之間。
發(fā)電機組21還包括用于測量發(fā)電機25的轉(zhuǎn)速的電路，該電路與圖1的電路11類似并用與其相同的標(biāo)號表示。測量電路11與發(fā)電機25的繞組25a相連并向控制電路24提供一個也被標(biāo)為SR的信號，該信號SR表示繞組25a響應(yīng)于發(fā)電機25的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的電壓V2a的頻率，因而表示了馬達3的轉(zhuǎn)速。
將不對發(fā)電機組21的運行進行詳細(xì)的描述，因為它與發(fā)電機組1的運行類似。
然而，應(yīng)注意的是，發(fā)電機組21可被用來向一或多個耗電裝置提供電能，如下面所要解釋的，且在向多個耗電裝置提供電能的情況下，這些耗電裝置所吸收的電功率可以彼此不同。
控制電路24因而被這樣設(shè)置，以使得不論耗電裝置所消耗的總電功率如何，馬達3在大多數(shù)時間中都以一個速度轉(zhuǎn)動，并在該速度下馬達3所提供的機械功率(該機械功率等于上述總電功率)等于其在該速度下的最大機械功率的一個確定部分，諸如80%。
為保證這種調(diào)節(jié)，控制電路24持續(xù)地把信號SPa、SPb和SPc相加、將該和與信號SR的值相比較并根據(jù)該比較確定信號SM、SCa、SCb和SCc的值，其確定方式與前面結(jié)合發(fā)電機組1的運行所描述的類似。
三個電壓V1a、V1b和V1c的有效值和頻率，顯然與由發(fā)電機組21提供并被耗電裝置吸收的電功率無關(guān)，其原因與前面在發(fā)電機組1產(chǎn)生的電壓V1的情況下所述的相同。
這三個電壓V1a、V1b和V1c當(dāng)然可以具有相同的有效值和頻率，在這種情況下三個信號SDa、SDb和SDc也可以是相同的。
但是，作為發(fā)電機組21的另一個優(yōu)點，可適當(dāng)?shù)卦O(shè)置控制電路24，從而使信號SDa、SDb和SDc的特性成為這樣的，即使得三電壓V1a、V1b和V1c之一的有效值和/或頻率不同于其他兩個電壓的有效值和/或頻率，或者甚至使所有三個電壓的有效值和/或頻率都互不相同。
控制電路24還可被這樣地設(shè)置，從而使得信號SDa、SDb、和SDc的特性，因而使得電壓V1a、V1b和V1c的每一個的有效值和/或頻率，對于這些信號中的每一個來說單獨地依賴于設(shè)置在發(fā)電機組21的控制板上的一或多個開關(guān)的位置。因此，例如，該控制板可設(shè)置有三個雙位開關(guān)且控制電路24可被這樣地設(shè)置，從而使得，根據(jù)這些開關(guān)之一的位置，電壓V1a、V1b和V1c的每一個都具有220V的有效值和50Hz的頻率或110V的有效值和60Hz的頻率。
發(fā)電機組21的這些性質(zhì)，使得它能夠被用來向三個不同的耗電裝置提供電能。這種情況顯示在圖6中，其中發(fā)電機組21僅由其輸出端S1a、S2a、S1b、S2b、S1c和S2c表示，且其中三耗電裝置被標(biāo)為31、32和33。
如上所述，發(fā)電機組21可以方便地給這三個耗電裝置31、32和33提供電能，即使當(dāng)后者要求提供具有互不相同的有效值和/或頻率的電壓時也是如此。
發(fā)電機組21的各組元件6a至10a、6b至10b和6c至10c所能提供的最大電功率，顯然是由這些元件的結(jié)構(gòu)所限定的。
但發(fā)電機組21的上述性質(zhì)，使得它能夠被用來給在單相電壓下運行的耗電裝置提供電能，該耗電裝置所吸收的電功率大于這些元件組中的每一個所能提供的最大電功率。
圖7顯示了這樣的情況，其中發(fā)電機組21(在這里它再次只用它輸出端S1a、S2a、S1b、S2b、S1c和S2c表示)被用來向被標(biāo)為34的耗電裝置提供電能，該耗電裝置34所吸收的電功率大于各組元件6a至10a和6b至10b所能提供的最大電功率但小于或等于這些最大功率的總和。
在此情況下，發(fā)電機組21的端S1a和S1b被一起連接到耗電裝置34的供電端之一，且發(fā)電機組21的端S2a和S2b被一起連接到耗電裝置34的另一個供電端。被耗電裝置34消耗的電功率因而由并聯(lián)運行的兩組元件6a至10a和6b至10b提供。
在這種情況下，發(fā)電機組21的控制電路24當(dāng)然必須這樣地設(shè)置，使得被加到轉(zhuǎn)換器9a和9b上的信號SDa和SDb相等，以使兩個電壓V1a和V1b具有相同的有效值和相同的頻率并且彼此同相。
在這種情況下，標(biāo)為35的一個第二耗電裝置也可由發(fā)電機組21供電。顯然，此時由后者在其與耗電裝置35相連的端S1c和S2c上產(chǎn)生的電壓V1c所具有的有效值和/或頻率，可以與電壓V1a和V1b的不同。
以類似的方式(未顯示)，發(fā)電機組21可被用來為在單相電壓下運行的耗電裝置供電，該耗電裝置所吸收的電功率大于被前例中的耗電裝置34所吸收的電功率但小于或等于元件6a至10a、6b至10b和6c至10c所分別提供的最大功率的和。
在這樣的情況下，發(fā)電機組21的端S1a、S1b和S1c被一起連接到該耗電裝置的供電端之一，且發(fā)電機組21的端S2a、S2b和S2c被一起連接到該耗電裝置的另一端。
被該耗電裝置所吸收的電功率此時由并行運行的三組元件6a至10a、6b至10b和6c至10c提供。
另外，發(fā)電機組21的控制電路24在此情況下當(dāng)然必須這樣地設(shè)置，使得加到轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c上的信號SDa、SDb和SDc相同，以使三個電壓V1a、V1b和V1c具有相同的有效值和相同的頻率并且彼此同相。
發(fā)電機組21的上述性質(zhì)，還使得它能夠被用來為在三相星形電壓下運行的耗電裝置供電。
圖8中顯示了這種情況，其中發(fā)電機組21再次只用其輸出端S1a、S2a、S1b、S2b、S1c和S2c表示，且其中它所供電的耗電裝置被標(biāo)為36。
在此情況下，耗電裝置36的中性端N與發(fā)電機組21的三個端S1a、S1b和S1c相連，且耗電裝置36的其他三個端R、S和T分別與發(fā)電機組21的端S2a、S2b和S2c相連。另外，發(fā)電機組21的控制電路24被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，以使被加到轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c上的信號SDa、SDb和SDc使得電壓V1a、V1b和V1c具有相同的有效值和相同的頻率，但這三個電壓的每一個的相位與其他兩個都相差120°。
在這種情況下，被耗電裝置36所吸收的電功率當(dāng)然由并行運行的三組元件6a至10a、6b至10b和6c至10c提供。因而被耗電裝置36所吸收的電功率最大可等于元件組6a至10a、6b至10b和6c至10c分別能夠提供的最大電功率的和。
在上述和顯示在圖6至8中的例子中，使發(fā)電機組21以這種或那種方式為耗電裝置供電所需要的各種連接，都是在發(fā)電機組21之外制成的。
這些連接也可被制成在發(fā)電機組21的內(nèi)部。
每當(dāng)發(fā)電機組21被用來以確定的方式為有限個耗電裝置供電時，這些連接可以被固定。但這些連接也可以用一個多位置開關(guān)構(gòu)成;該多位置開關(guān)被設(shè)置在發(fā)電機組21的控制板上并以這樣的方式與發(fā)電機組21的輸出端和轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c的輸出端相連，使得在這些位置的每一個上，它都為發(fā)電機組21的上述用途之一建立了必要的連接。該開關(guān)還可與控制電路24相連，且后者可被用于在該開關(guān)的每一個位置上產(chǎn)生具有所要求的特性的信號SDa、SDb和SDc。
在圖9所示意顯示的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的、被標(biāo)為41的發(fā)電機組，被用來為耗電裝置2供電，并包括馬達3、控制電路4、發(fā)電機5和測量電路10和11。這些各種元件與圖1中帶有相同標(biāo)號的元件類似，因而將不再對它們進行詳細(xì)的描述。
發(fā)電機5當(dāng)其轉(zhuǎn)子被馬達3驅(qū)動時所產(chǎn)生的交流電壓V2被加到具有三個輸出端6’a、6’b和6’c的轉(zhuǎn)換器6’的輸入端。
轉(zhuǎn)換器6’得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以在其端6’a和6’b上產(chǎn)生一直流電壓V3，該電壓V3與發(fā)電機組1的轉(zhuǎn)換器6所產(chǎn)生的電壓V3類似。
轉(zhuǎn)換器6’還得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以在其端6’a和6’c產(chǎn)生一標(biāo)為V3’的第二直流電壓，該電壓V3’具有與電壓V3相同的值u3但符號相反，表明如果例如端6’b相對于端6’a是正的，端6’c相對于同一端6’a就是負(fù)的。另外，與發(fā)電機組1的轉(zhuǎn)換器6相同，轉(zhuǎn)換器6’被這樣地設(shè)置，使得電壓V3和V3’的值U3大體為恒定的，而不論電壓V2的有效值如何，且轉(zhuǎn)換器6’被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置以根據(jù)也被標(biāo)為SC的一調(diào)節(jié)信號來調(diào)節(jié)它提供給與它相連的元件的電功率。
將不對轉(zhuǎn)換器6’進行詳細(xì)描述，因為它是專家們眾所周知的電路。
發(fā)電機組41也包括標(biāo)為7’的可再充電電源，它具有分別連接到轉(zhuǎn)換器6’的端6’a、6’b和6’c的三個輸出端7’a、7’b和7’c。電源7’得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以在其端7’a和7’b上產(chǎn)生具有大體上與電壓V3的相同的值U3和極性的第一電壓，并在其端7’a和7’c上產(chǎn)生具有與電壓V3’的相同的值U3和極性的第二電壓。
這樣的電源7’可由例如傳統(tǒng)的蓄電池構(gòu)成，該蓄電池具有分別構(gòu)成端7’b和7’c的兩個端和構(gòu)成端7’a的中間端。
發(fā)電機組41進一步包括一也被標(biāo)為8的監(jiān)測電路，該監(jiān)測電路與電源7’相連，以提供一也被標(biāo)為SQ的信號，該信號表示了包含在電源7’中的電能。該監(jiān)測電路與發(fā)電機組1的電路8相同，因而不再進行描述。
轉(zhuǎn)換器6’的輸出端6’a、6’b和6’c分別被連接到第二轉(zhuǎn)換器9’的輸入端9’a、9’b和9’c，該第二轉(zhuǎn)換器9’得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以根據(jù)直流電壓V3和V3’而產(chǎn)生發(fā)電機組31的、也被標(biāo)為V1的輸出交流電壓。
與發(fā)電機組1的轉(zhuǎn)換器9相同，轉(zhuǎn)換器9’是與通常被稱為逆變器的電路相同的電路，因而在此將不對它進行描述。只要進行如下說明就足夠了，即轉(zhuǎn)換器9’，象發(fā)電機組1中的轉(zhuǎn)換器9一樣，包括諸如晶體管和可控硅的電子元件。另外，轉(zhuǎn)換器9’的電子元件由與控制轉(zhuǎn)換器9的電子元件的信號相同的信號來進行控制，并且象后面的這些元件一樣地被用標(biāo)號SD來表示。
然而，應(yīng)該注意的是，由于轉(zhuǎn)換器9’接收具有相反符號的兩個電壓V3和V3’，它所包含的元件可以只有轉(zhuǎn)換器9的一半那么多。這是發(fā)電機組41相對發(fā)電機組1的一個顯著優(yōu)點，因為這些必須能經(jīng)受高電壓和大電流的元件是昂貴的元件。
將不對發(fā)電機組41的運行進行描述，因為它與圖1的發(fā)電機組1相同。
顯然，諸如圖5的發(fā)電機組21的發(fā)電機組的轉(zhuǎn)換器6a至6c，電源7a至7c和轉(zhuǎn)換器9a至9c，也可分別與上述的轉(zhuǎn)換器6’、電源7’和轉(zhuǎn)換器9’類似，并具有相同的優(yōu)點。
如已經(jīng)表明的，發(fā)電機組1的可再充電電能源7可由傳統(tǒng)的、諸如鉛或鎘-鎳蓄電池的蓄電池組成。
然而，已知由諸如轉(zhuǎn)換器9的轉(zhuǎn)換器所提供的交流電壓的峰值，在最大時也只等于加到該轉(zhuǎn)換器的直流電壓的值。
因此，例如，如果發(fā)電機組1所產(chǎn)生的電壓V1必須具有220V的有效值，則直流電壓V3的值U3必須至少等于2]]>x220V即312V。
為提供這一電壓，傳統(tǒng)的、諸如鉛蓄電池的蓄電池的數(shù)目必須至少為142個，因為它們每一個提供約2.2伏特的電壓。這樣的蓄電池組因而是昂貴而笨重的。
圖10顯示了可被有利地用來實現(xiàn)發(fā)電機組1的電源7的裝置的一個例子，該裝置比傳統(tǒng)的蓄電池要便宜很多且輕便很多。
在圖10中以非限定性的例子示意顯示的、被標(biāo)為7的電能源，包括一蓄電池組71，它在其正端71a和其負(fù)端71b提供一直流電壓V5，該直流電壓V5的值U5明顯小于電壓V3的值U3。電壓V5的值U5可以是例如12V或24V。
電源7還包括電壓放大器72，后者的輸入端72a和72b分別與蓄電池組71的端71a和71b相連。電壓放大器72還包括與電源7的端71a和71b相連的一對輸出端72c和72d，它們是在圖1中被一起標(biāo)為7.1的端。
將不對電壓放大器72進行詳細(xì)描述，因為它是專家們眾所周知的電路。只要進行以下說明就足夠了，即它得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以從電壓V5，在其端72c和72d產(chǎn)生一直流電壓;該直流電壓當(dāng)端72c和72d不與其他元件相連時，具有至少大體等于電壓V3的值。該直流電壓在圖1中被標(biāo)為V4，且當(dāng)端72c和72d經(jīng)電源7的端7.1a和7.1b與轉(zhuǎn)換器6的輸出端相連時，該直流電壓V4當(dāng)然嚴(yán)格等于電壓V3。
從圖10的端7.1a和7.2b延伸的箭頭，表示電源7與圖1的轉(zhuǎn)換器6和9的連接。
圖10的電源7進一步包括一電池充電器73，其輸入端73a和73b分別與電壓放大器72的輸出端72c和72d相連，且其輸出端73c和73d分別與蓄電池組71的端71a和71b相連。
將不對電池充電器73進行詳細(xì)的描述，因為它是眾所周知的裝置。只要進行以下說明就足夠了，即電池充電器73得到了適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，使得它能夠以顯然等于電壓V5的電壓為蓄電池組71提供其充電所需要的電流。由于在下面將要說明的原因，電池充電器73進一步得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以根據(jù)它在控制輸入端73e接收到的信號SB是處于第一還是第二狀態(tài)，來提供對蓄電池組71進行再充電所需要的電流或是中斷該電流。
如上所述，電源7為耗電裝置2提供電功率，該電功率是當(dāng)轉(zhuǎn)換器6被完全或部分地阻塞時耗電裝置2所接收不到的，即在電功率Pe有任何增加之后且直到馬達3的轉(zhuǎn)速R達到其新值。
還已經(jīng)說明了，一旦馬達3的轉(zhuǎn)速R達到了其新值，電源7即得到再充電，直到代表它所包含的電能量的信號SQ達到其最大值SQ1。
當(dāng)電源7如圖10所示地構(gòu)成時，控制電路4被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，以向電池充電器73提供上述信號SB并當(dāng)電源7必須得到再充電時(即處于剛剛描述的情況下時)使信號SB處于其第一狀態(tài)，并在其余的時間中使其處于其第二狀態(tài)。
很容易看出，當(dāng)被耗電裝置2吸收的電功率Pe增加且當(dāng)轉(zhuǎn)換器6如上所述地被完全或部分地阻塞時，該電功率Pe與轉(zhuǎn)換器6正在提供的電功率之間的差，由蓄電池組71以電壓V5提供并經(jīng)電壓放大器72而以電壓V3被傳送到轉(zhuǎn)換器9。
信號SB此時處于其第二狀態(tài)，因而充電器73不向蓄電池組71提供電流。
當(dāng)馬達3的轉(zhuǎn)速R達到其新的值且轉(zhuǎn)換器6’再次開始提供發(fā)電機5所產(chǎn)生的所有電功率時，控制電路4使信號SB處于其第一狀態(tài)，從而使充電器73開始對蓄電池組71進行再充電，該再充電運行所需要的電功率當(dāng)然由馬達3以機械的形式提供;此時馬達3如前所述地提供其全部機械功率。
當(dāng)監(jiān)測電路8產(chǎn)生的信號SQ(在圖10中未顯示)達到其最大值SQ1從而表示蓄電池組71得到完全再充電時，控制電路4使信號SB回到其第二狀態(tài)，從而中斷蓄電池組71的再充電運行，并同時使信號SM處于其值SM2，如前面所描述的。
關(guān)于電源7，在耗電裝置2所吸收的電功率Pe每次增加之后，上述過程當(dāng)然得到重復(fù)。
顯然，如圖10所示的可再充電電源，采用了具有較少數(shù)目的元件的蓄電池組，以便產(chǎn)生發(fā)電機組1工作所需要的較高的電壓V3。結(jié)果，這樣的電源的體積和成本，與只由直接產(chǎn)生電壓V3的蓄電池組組成的同等裝置相比，都得到了顯著的降低，即使在考慮了電壓放大器72和充電器73的體積和成本之后也是如此。
如圖10所述的可再充電電源，顯然可用于根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機組的所有實施例中，特別是構(gòu)成圖5的發(fā)電機組21的電源7a、7b和7c。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機組，可在本發(fā)明的框架內(nèi)以多種方式進行修正。
例如，在所述的例子中由汽化器供給的汽油發(fā)動機組成的馬達3，可用任何類型的內(nèi)燃機來代替，當(dāng)然馬達所提供的機械功率必須根據(jù)與上述的信號SM類似的信號的值而得到調(diào)節(jié)。這種馬達也可以是由注入系統(tǒng)供給的汽油發(fā)動機，或者是內(nèi)燃機或燃?xì)廨啓C。
馬達3還可以由諸如蒸汽輪機或水輪機構(gòu)成。
在可用于根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機組的修正中，還應(yīng)提到的一種，是通過用這樣一種裝置來取代測量電路11而構(gòu)成的;所述裝置包括一個盤，它與連接馬達3和發(fā)電機5或25的軸同心地得到固定;一個光電或磁檢測器，它響應(yīng)于規(guī)則地設(shè)置在該盤的周邊上并通過該檢測器的齒或孔而產(chǎn)生脈沖;以及，響應(yīng)這些脈沖而提供信號SR的電子電路。
類似地，諸如參照圖1描述的發(fā)電機組，可通過用一種也是已知的發(fā)電機來取代發(fā)電機5，而得到修正，從而使電壓V2成為一直流電壓而不是如前所述的交流電壓。在這種情況下，轉(zhuǎn)換器6顯然必須這樣地得到設(shè)置，即使得不論電壓V2的值如何都產(chǎn)生出恒定的直流電壓V3。另外，產(chǎn)生代表馬達3的轉(zhuǎn)速R的測量電路11必須得到相應(yīng)的調(diào)整，例如通過以剛剛描述的方式來構(gòu)成它，即用固定在連接馬達3和發(fā)電機5的軸上的盤、檢測器和適當(dāng)?shù)碾娮与娐穪順?gòu)成它。
如結(jié)合圖9所描述的發(fā)電機組，顯然可以以相同的方式進行修正。
如圖1所描述的發(fā)電機組，也可通過給其加上一或多個與轉(zhuǎn)換器9類似的轉(zhuǎn)換器，并通過將附加的轉(zhuǎn)換器的輸入端連接到轉(zhuǎn)換器6’和電源7的輸出端，來進行修正;這種發(fā)電機組的控制電路4當(dāng)然適于提供與信號SD類似的信號，該信號SD是附加的轉(zhuǎn)換器的運行所需要的。如此修正的發(fā)電機組因而可為一或多個耗電裝置供電，就象圖5中的發(fā)電機組21一樣，但卻比后者簡單。
還可以以電容(諸如電解電容)組的形式，制作可再充電電源7(圖1)，7a至7c(圖5)、或7’(圖9)中的每一個。
但是已知的是，與蓄電池不同，電容只能在其端上的電壓下降時釋放它所包含的能量。
因此，當(dāng)源7、7a至7c或7’由電容構(gòu)成時，相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器6(圖1)、6a至6c(圖5)或6’(圖9)必須得到調(diào)整，以便當(dāng)它們在電功率Pe增加之后受到阻塞時，使得它們所提供的電壓V3、V3a至V3c或V3’減小。
權(quán)利要求
1.用于以第一電壓(V1；V1a，V1b，V1c)提供電能的發(fā)電機組(1；21；41)，該第一電壓是具有確定有效值和確定頻率的交流電壓，該發(fā)電機組包括馬達(3)和與所述馬達(3)相機械耦合以產(chǎn)生所述電能的發(fā)電機(5；25)，其特征在于所述發(fā)電機(5；25)得到適當(dāng)?shù)脑O(shè)置以便以一第二電壓(V2；V2a，V2b，V2c)產(chǎn)生所述電能，且所述發(fā)電機組(1；21；41)包括與所述發(fā)電機(5；25)電耦合的第一轉(zhuǎn)換器(6；6a，6b，6c；6′)，用于將所述第二電壓(V2；V2a，V2b，V2c)轉(zhuǎn)換成一第三電壓(V3；V3a，V3b，V3c；V3，V3′)，該第三電壓是具有恒定值(U3)的直流電壓；與所述第一轉(zhuǎn)換器(6；6a，6b，6c；6′)并聯(lián)耦合的可再充電電能源(7；7a，7b，7c；7′)；以及，與所述第一轉(zhuǎn)換器(6；6a，6b，6c；6′)我述可再充電電源(7；7a，7b，7c；7′)相電耦合的第二轉(zhuǎn)換器(9；9a，9b，9c；9′)，用于從所述第三電壓(V3；V3a，V3b，V3c；V3，V3′)產(chǎn)生所述第一電壓(V1；V1a，V1b，V1c)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)電機組(1;21;41)，其特征在于它進一步包括用于根據(jù)所述發(fā)電機組(1;21;41)提供的電功率(Pe)對所述馬達(3)的轉(zhuǎn)速(R)進行調(diào)節(jié)的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)電機組(1;21;41)，其特征在于所述調(diào)節(jié)裝置是這樣設(shè)置的，從而使得所述馬達(3)在所述電功率(Pe)的每一個具體值(Pe1，Pe2，Pe3)下都以具體的轉(zhuǎn)速(R1，R2，R3)轉(zhuǎn)動，在該轉(zhuǎn)速下它提供一機械功率(Pm)，該機械功率(Pm)具有這樣的值，該值首先在具體轉(zhuǎn)速(R1，R2，R3)下等于電功率(Pe)的特定值(pe1，pe2，pe3)并且第二等于它在該所能提供的最大機械功率值(Pm1’，Pm2’，Pm3’)的一個確定部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)電機組(21)，其特征在于它被用于以多個第一交流電壓(V1a，V1b，V1c)提供所述電能，這些交流電壓(V1a，V1b，V1c)中的每一個都具有確定有效值和確定頻率，而且所述發(fā)電機(25)包括多個繞組(25a，25b，25c)以便以多個所述第二交流電壓(V2a，V2b，V2c)產(chǎn)生所述電能，各個所述第二交流電壓是由所述繞組(25a，25b，25c)中的一個產(chǎn)生的，而且所述發(fā)電機組(21)包括與所述繞組(25a，25b，25c)的每一個相電耦合多個第一轉(zhuǎn)換器(6a，6b，6c)以將所述交流電壓(V2a，V2b，V2c)中的一個轉(zhuǎn)換成直流電壓(V3a，V3b，V3c)，與所述轉(zhuǎn)換器(6a，6b，6c)中的一個并聯(lián)耦合的多個可再充電電源(7a，7b，7c)、以及每一個均與所述第一轉(zhuǎn)換器(6a，6b，6c)中的一個和所述可再充電電源(7a，7b，7c)中的一個相電耦合多個第二轉(zhuǎn)換器(9a，9b，9c)，以從所述直流電壓(V3a，V3b，V3c)中的一個產(chǎn)生所述第一交流電壓(V1a，V1b，V1c)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)電機組，其特征在于它被用來以多個交流電壓(V1a，V1b，V1c)提供所述電能，這些交流電壓每個均具有確定有效值和確定頻率，而且它包括與所述第一轉(zhuǎn)換器(6)和所述可再充電電源(7)相電耦合以從所述第三電壓(V3)產(chǎn)生每一個所述第一交流電壓(V1a，V1b，V1c)的多個第二轉(zhuǎn)換器(9a，9b，9c)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)電機組(1;21;41)，其特征在于所述可再充電電源(7;7a，7b，7c)包括蓄電池組(71)，用于產(chǎn)生一第四電壓(V5)，該第四電壓是一具有小于所述第三電壓(V3)的值的值的直流電壓;與所述蓄電池組(71)耦合的電壓放大器(72)，用于從所述第四電壓(V5)產(chǎn)生一第五電壓(V4)，后者是具有至少大體等于所述第三電壓(V3)的值的值的直流電壓;以及，與所述電壓放大器(72)和所述蓄電池組(71)耦合的電池充電器(73)，用于從所述第三電壓(V3)對所述蓄電池組(71)進行再充電。
全文摘要
發(fā)電機組1被用來對任何耗電裝置提供交流電能，并包括與產(chǎn)生交流電壓(V2)的發(fā)電機(5)相耦合的馬達(3)、從交流電壓(V2)產(chǎn)生直流電壓(V3)的第一轉(zhuǎn)換器(6)、與第一轉(zhuǎn)換器(6)并聯(lián)的可再充電電能源(7)、和從直流電壓(V3)產(chǎn)生發(fā)電機組(1)的輸出交流電壓(V1)的第二轉(zhuǎn)換器(9)。這種設(shè)置使得不論由發(fā)電機組(1)提供且被耗電裝置(2)吸收的電功率如何變化，輸出電壓(V1)的有效值(U1)和頻率(f1)能夠保持恒定。
文檔編號H02P9/04GK1100243SQ9410620
公開日1995年3月15日 申請日期1994年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月2日
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