(57)【要約】      （修正有）【課題】発電システムにおける過渡事象を緩和するためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】発電システムは１００、電力線１０５に電力をもたらす交流（ＡＣ）発電機１２５に組み合わせられた励磁機１３０を含むことができる。過渡事象緩和システムは、電力線１０５のうちの１つ以上における過渡事象を検出し、電力変換器１４５に接続される直流（ＤＣ）電圧の量を増加させることによって過渡事象に応答するように電力変換器１４５を設定する自動電圧調整器１４０を含むことができる。電力変換器１４５は、ＡＣ発電機１２５によって生成される電力を調整して、過渡事象の悪影響を緩和するために、一時的な時間期間にわたって励磁機１３０の励磁コイルに高められたＤＣ電圧をもたらすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルを有する励磁機（１３０）を備える交流発電機（１２５）であって、１つ以上の電力線（１０５）に電力をもたらすように構成された前記交流発電機（１２５）と、
一次直流電圧源（１５５）と、
二次直流電圧源（１６５）と、
デフォルト状態と作動状態とを有するスイッチ（１６０）であって、前記デフォルト状態においては、前記一次直流電圧源（１５５）の第１の出力端子を前記スイッチ（１６０）を介して接地ノードに接続し、前記作動状態においては、前記二次直流電圧源（１６５）を前記スイッチ（１６０）を介して前記接地ノードに前記一次直流電圧源（１５５）と直列に接続するスイッチ（１６０）と、
前記１つ以上の電力線（１０５）において生じている過渡事象を検出するように構成され、前記過渡事象の継続時間によって少なくとも部分的に定められる一時的な時間期間にわたって前記スイッチ（１６０）を前記作動状態にする少なくとも１つの制御信号を生成するようにさらに構成された自動電圧調整器（１４０）と、
前記一次直流電圧源（１５５）によってもたらされる第１の直流電圧、または前記一時的な時間期間において前記二次直流電圧源（１６５）に直列に接続された前記一次直流電圧源（１５５）の組み合わせによってもたらされる第２の直流電圧の少なくとも一方を、前記励磁コイルに接続するように構成された電力変換器（１４５）と
を備えるシステム（１００）。
【請求項２】
前記一次直流電圧源（１５５）または前記二次直流電圧源（１６５）の少なくとも一方は、バッテリであり、前記一次直流電圧源（１５５）の前記第１の出力端子は、負端子であり、前記過渡事象は、前記１つ以上の電力線（１０５）への負荷の適用または前記１つ以上の電力線（１０５）に適用された負荷の変動の一方に由来する、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記自動電圧調整器（１４０）は、
過渡電圧センサシステム（３０５）または過渡電流センサシステム（３１０）の少なくとも一方と、
しきい値検出システム（３１５）と、
前記しきい値検出システム（３１５）と、前記過渡電圧センサシステム（３０５）または前記過渡電流センサシステム（３１０）の前記少なくとも一方とを使用することによって、前記少なくとも１つの制御信号を生成するコントローラ（３２０）と
を備える、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記コントローラ（３２０）によって生成される前記少なくとも１つの制御信号は、パルスである、請求項３に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記スイッチ（１６０）の前記作動状態は、前記スイッチ（１６０）への前記パルスの印加によって促進され、前記スイッチ（１６０）は、前記パルスが取り除かれると前記デフォルト状態に復帰する、請求項４に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
交流発電機（１２５）によって電力がもたらされる１つ以上の電力線（１０５）であって、前記交流発電機（１２５）は励磁コイルを有する励磁機（１３０）を含み、前記励磁コイルには一次直流電圧源（１５５）によって励磁電圧が供給される１つ以上の電力線（１０５）において、生じる過渡事象を検出することと、
前記過渡事象の検出時に少なくとも１つの制御信号を生成することと、
前記少なくとも１つの制御信号を使用し、スイッチ（１６０）を作動させて二次直流電圧源（１６５）を前記一次直流電圧源（１５５）に直列に接続することによって、一時的な時間期間にわたって前記励磁電圧を高めることと
を含む動作を実行するように少なくとも１つのプロセッサ（４０５）によって実行することができる命令を有している非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項７】
前記少なくとも１つの制御信号は、前記二次直流電圧源（１６５）を前記一次直流電圧源（１５５）に直列に接続するための第１の位置へと前記スイッチ（１６０）を作動させるパルスであり、前記スイッチ（１６０）は、前記パルスが取り除かれると前記スイッチ（１６０）のデフォルト位置を構成する第２の位置へと復帰する、請求項６に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項８】
前記パルスは、固定されたパルス幅または可変のパルス幅の一方を有し、前記固定されたパルス幅を有するパルスは、少なくとも部分的に前記過渡事象の開始の検出によって生成され、前記可変のパルス幅を有するパルスは、少なくとも部分的に前記過渡事象の継続時間を判断することによって生成される、請求項７に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項９】
前記過渡事象は、前記１つ以上の電力線（１０５）において生じる一連の過渡電圧スパイクを含み、前記少なくとも１つの制御信号を生成することは、検出しきい値を超える前記一連の過渡電圧スパイクのうちの少なくとも１つを検出することを含む、請求項６に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１０】
前記動作は、
前記一連の過渡電圧スパイクのうちの１つ以上が前記検出しきい値を超えかつしきい値時間期間を過ぎて続くときに前記少なくとも１つの制御信号を生成することによって、前記スイッチ（１６０）の誤作動を減らすこと
をさらに含む、請求項９に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、発電システムに関し、より詳細には、発電システムにおける過渡事象を緩和するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムは、典型的には、配電網を介して種々の顧客に供給される電気を生み出すための発電プラントを含む。顧客によって消費される電気の量は、顧客の種類（住宅顧客、工業顧客、商業顧客など）だけでなく、配電網に接続された機器の性質にも依存する。工業顧客は、例えば、負荷変動を被る１つ以上の大型のモータを有する可能性がある。したがって、モータが、或る時点において配電網から大量の電気を引き出し、その後に、他の時間において消費を減らす可能性がある。住宅顧客は、晩に明かりを使用し、夜遅くにこれらの明かりを消すことがある。発電システムは、電力消費のこのような変動を考慮するだけでなく、電力使用の比較的急激な変化の結果として配電網に持ち込まれ得る過渡電力状態に耐えるように設計されなければならない。
【０００３】
過渡電力状態は、一般に、継続時間が短く、対処されないままであると機器に損傷を引き起こしかねない大きな電圧スパイクを生じる。種々の従来の発電システムは、種々のレベルの有効性にてそのような過渡に対する保護を提供するための安全装置を取り入れている。一部は、反応が充分に高速でないため効果的でない一方で、他の一部は、過渡電圧を所望のレベルまで減衰させることが不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第９，３２５，２２９号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本開示の実施形態は、概して、発電システムに組み込むことができる過渡事象緩和システムおよび方法に関する。
【０００６】
本開示の１つの典型的な実施形態によれば、システムが、交流発電機、一次直流電圧源、二次直流電圧源、スイッチ、自動電圧調整器、および電力変換器を含むことができる。交流発電機は、励磁コイルを有する励磁機を含むことができ、交流発電機を、１つ以上の電力線に電力をもたらすように構成することができる。スイッチは、一次直流電圧源の第１の出力端子をスイッチを介して接地ノードに接続するデフォルト状態と、二次直流電圧源をスイッチを介して接地ノードに一次直流電圧源と直列に接続する作動状態とを有することができる。自動電圧調整器を、１つ以上の電力線において生じる過渡事象を検出するように構成することができ、過渡事象の継続時間によって少なくとも部分的に定められる一時的な時間期間にわたってスイッチを作動状態にする少なくとも１つの制御信号を生成するようにさらに構成することができる。電力変換器を、一次直流電圧源によってもたらされる第１の直流電圧、または一時的な時間期間において二次直流電圧源に直列に接続された一次直流電圧源の組み合わせによってもたらされる第２の直流電圧の少なくとも一方を、励磁コイルに接続するように構成することができる。
【０００７】
本開示の別の典型的な実施形態によれば、方法が、励磁コイルを有する励磁機を備えている交流発電機を使用して、１つ以上の電力線に電力をもたらすことと、一次直流電圧源によってもたらされる励磁電圧を励磁コイルに接続することと、１つ以上の電力線において生じる過渡事象を検出することと、二次直流電圧源を一次直流電圧源に直列に接続することにより、過渡事象の継続時間によって少なくとも部分的に定められる一時的な時間期間にわたって、励磁電圧を高めることとを含む。
【０００８】
本開示のさらに別の典型的な実施形態によれば、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が、交流発電機によって電力がもたらされる１つ以上の電力線であって、交流発電機は励磁コイルを有する励磁機を含み、励磁コイルには一次直流電圧源によって励磁電圧が供給される１つ以上の電力線において、生じる過渡事象を検出することと、過渡事象の検出時に少なくとも１つの制御信号を生成することと、少なくとも１つの制御信号を使用し、スイッチを作動させて二次直流電圧源を一次直流電圧源に直列に接続することによって、一時的な時間期間にわたって励磁電圧を高めることとを含むことができる動作を実行するように少なくとも１つのプロセッサによって実行することができる命令を含むことができる。
【０００９】
本開示の他の実施形態および態様は、以下の説明を添付の図面と併せて検討することにより、明らかになるであろう。
【００１０】
以上、本開示を概略的に説明したので、次に添付の図面を参照するが、添付の図面は、必ずしも比例尺で描かれているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の典型的な実施形態による過渡事象緩和システムを組み込んだ発電システムを示している。
【図２】本開示の典型的な実施形態による過渡事象緩和システムに含まれ得る電力変換器のいくつかの典型的な構成要素を示している。
【図３】本開示の典型的な実施形態による過渡事象緩和システムに含まれ得る自動電圧調整器のいくつかの典型的な構成要素を示している。
【図４】本開示の典型的な実施形態による過渡事象緩和システムのいくつかの演算の態様を実行するために使用することができるコンピュータを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下で、本開示を、本開示の典型的な実施形態を示している図面を参照して、より充分に説明する。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態にて具現化可能であり、本開示を、本明細書に記載される典型的な実施形態に限定されると解釈してはならず、むしろ、これらの実施形態は、適用され得る法的要件を本開示によって満たす目的で提示される。全体を通して、類似の符号は類似の要素を指している。本明細書では、便宜上のためだけで特定の単語および用語を用いており、そのような単語および用語は、当業者によってさまざまな形態および等価物で一般的に理解されるさまざまな目的および行為を指すものとして解釈すべきであることを理解されたい。さらに、本明細書で使用される「例」という単語は、本質的に非排他的であり、非限定的であることが意図されている。より具体的には、本明細書で使用する「典型的」という語は、いくつかの例のうちの１つを示し、記載している特定の例を過度に強調したり、優先的に扱うものではないことを理解されたい。
【００１３】
全体的な概要に関して、本開示に記載される特定の実施形態は、発電システムに組み込むことができる典型的な過渡事象緩和システムおよび方法に関する。一実施形態において、発電システムは、電力線に電力をもたらす交流（ＡＣ）発電機に組み合わせられた励磁機を含むことができる。過渡事象緩和システムは、電力線のうちの１つ以上における過渡事象を検出し、電力変換器に接続される直流（ＤＣ）電圧の量を増加させることによって過渡事象に応答するように電力変換器を設定する自動電圧調整器を含むことができる。電力変換器は、ＡＣ発電機によって生成される電力を調整して、過渡事象に関連する１つ以上の悪影響を緩和または排除するために、一時的な時間期間にわたって励磁機の励磁コイルに高められたＤＣ電圧をもたらすことができる。
【００１４】
ここで、本開示の典型的な実施形態による過渡事象緩和システムを組み込んだ発電システム１００を示している図１に注目する。過渡事象緩和システムは、電力変換器１４５および／または自動電圧調整器１４０に接続され、さらには／あるいは電力変換器１４５および／または自動電圧調整器１４０に配置された種々の要素を含むことができる。これらの要素は、以下でさらに詳しく説明される。発電システム１００は、タービン１２２に接続された圧縮機１２１を有するガスタービン１２０を含むことができる。圧縮機１２１は、加圧空気を燃焼器（図示せず）に供給する。燃焼器において、加圧空気は燃料と混合され、混合物が燃やされ、高温の燃焼ガスを発生させる。高温の燃焼ガスは、高温の燃焼ガスからエネルギーを抽出し、発電機１２５における電力の生成などの種々の仕事に使用することができる回転出力をもたらすタービン１２２の１つ以上のタービンロータへと下流に流れる。発電機１２５は、１組の界磁コイルを使用することによって生成できる磁場において回転するロータを含む。界磁コイルは、磁場を発生させるために電流を必要とし、電流なしでは動作しない。発電機１２５に接続された励磁機１３０が、この電流を供給し、励磁コイルを含むことができる。励磁コイルには、電力変換器１４５によって電力が供給される。電力変換器１４５は、１組の電力線１０５の負荷状態に応じて、励磁コイルに供給される電力の量を変化させる。例えば、１組の電力線１０５のうちの１つ以上において過渡事象が発生すると、電力変換器１４５は、一時的な時間期間にわたって励磁コイルに供給される電力の量を増加させることで、励磁機１３０によって発電機１２５にもたらされる励磁電圧を高め、発電機１２５に課される急激な電力需要を補償する。この態様は、以下でさらに詳しく説明される。
【００１５】
発電機１２５によって生成された電力は、変圧器１１０を介して１組の電力線１０５（例えば、三相配電網の３つの電力線）に接続される。１組の電圧カプラ１１５を使用して、発電機１２５によって変圧器１１０にもたらされる電力の電圧を検出することができる。検出された電圧を、変圧器１３５および関連の１組の配線１０６を介して自動電圧調整器１４０に接続することができる。１組の電流センサ１１６を使用して、発電機１２５と変圧器１１０との間の電力線を伝播する電流を検出することができる。検出された電流を、１組の配線１０７を介して自動電圧調整器１４０に接続することができる。
【００１６】
過渡事象緩和システムのいくつかの要素を含むことができる自動電圧調整器１４０は、配線１０４を介して電力変換器１４５にもたらされる第１の制御信号および配線１０８を介してスイッチ１６０にもたらされる第２の制御信号などの１つ以上の制御信号を生成する。スイッチ１６０を、さまざまな基準に基づいて選択することができる。例えば、いくつかの実施例において、スイッチ１６０は、その電力処理容量ゆえに選択される金属スイッチ（リレー、コンタクタなど）であってよいが、他の実施例において、スイッチ１６０は、その高速なスイッチング速度ゆえに選択される半導体スイッチであってよい。第２の制御信号を、１組の電力線１０５のうちの１つ以上の電力線において過渡事象が検出されたときに、自動電圧調整器１４０によって生成することができる。自動電圧調整器１４０に関するさらなる詳細は、以下で示される。
【００１７】
電力変換器１４５は、配線１０２を介して電力変換器１４５にＡＣ電圧を供給するＡＣ電源１５０を使用することができる。さらに、電力変換器１４５は、配線１０３を介して電力変換器１４５に接続されたバッテリ１５５の形態の一次ＤＣ電圧源を使用することができる。バッテリ１６５の形態の二次電圧源を、自動電圧調整器１４０によって配線１０８を介してスイッチ１６０にもたらされる第２の制御信号の制御のもとで、バッテリ１５５に直列に選択的に接続することができる。
【００１８】
バッテリ１５５の形態の一次ＤＣ電圧源を、発電システム１００における超速応（Ｈｉｇｈ  Ｉｎｉｔｉａｌ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）に対応した機構の一部として電力変換器１４５に電力を供給するために使用することができる。デフォルトの動作状態においては、バッテリ１５５の負端子が、スイッチ１６０を介して接地ノードに接続される。超速応は、励起システムが１００ｍｓ未満で安定するときに励起システムをＩＥＥＥ  ４２１．１規格に準拠しているとみなす励起システムの規格である。１組の電力線１０５のうちの１つ以上の電力線において過渡事象が生じるときなど、特定の条件においては、バッテリ１５５によってもたらされるＤＣ電圧の量が、超速応の仕様を満たすには不充分である可能性がある。したがって、電力変換器１４５は、一時的に、バッテリ１５５によってもたらされるＤＣ電圧と並列に補助ＤＣ電圧（ＡＣ電源１５０のＡＣ電圧出力をＤＣ電圧に変換することによってもたらされる）を励磁機１３０に接続する。
【００１９】
１組の電力線１０５のうちの１つ以上の電力線において過渡事象が発生しているときなど、いくつかの状況においては、バッテリ１５５によってもたらされるＤＣ電圧の量が、たとえＡＣ電源１５０からもたらされるＤＣ電圧と並列に組み合わせられたとしても、発電システム１００を安定させるための所望の応答速度を満足させるには、不充分である可能性がある。例えば、所望の応答速度は、約５０ｍｓ以下であり得る。したがって、過渡事象が検出されると、バッテリ１６５を、自動電圧調整器１４０によってスイッチ１６０にもたらされる第２の制御信号の制御のもとで、短い時間にわたってバッテリ１５５に直列に接続することができる。この動作は、スイッチ１６０を作動させるための第２の制御信号を、バッテリ１５５の負端子を接地ノードから切り離し、代わりにバッテリ１６５の正端子をバッテリ１５５の負端子に接続するように設定することによって行うことができる。バッテリ１６５の負端子は、接地ノードに接続されたままである。さらに、第２の制御信号は、１つ以上の過渡事象に基づいて定めることができる或る時間期間の後にスイッチ１６０がデフォルトの動作状態に戻る（バッテリ１５５を再び接地ノードに接続する）ことを保証するように設定される。発電システム１００のさまざまな動作状態についての先験的知識または事後知識を使用して、バッテリ１６５がバッテリ１５５に直列に接続されている時間期間を定めることができる。
【００２０】
バッテリ１５５およびバッテリ１６５のそれぞれによってもたらされるＤＣ電圧は、さまざまなやり方で定めることが可能である。１つの典型的な実施例においては、ＤＣ電圧を、電力変換器１４５の定格に基づいて定めることができる。すなわち、電力変換器１４５が、約１７５Ｖの公称動作ＤＣ電圧定格を有するとき、バッテリ１５５を、約１７５Ｖ  ＤＣをもたらすように選択することができる。バッテリ１６５によってもたらされるＤＣ電圧を、過渡事象の際の励磁機１３０の昇圧の所定の時間期間、過渡事象の際に励磁機１３０に供給される昇圧電圧の大きさ、および配線１０３を介してもたらされるＤＣ電圧の上昇に対応する電力変換器１４５の電力処理能力などのパラメータのうちの１つ以上に基づいて決定することができる。バッテリ１６５をバッテリ１５５に直列にすることによってもたらされる電圧が、本質的に瞬間的であり、１組の電力線１０５における長期の負荷事象ではなく、むしろ過渡事象への応答を主目的としていることを理解すべきである。したがって、１つの典型的な実施形態においては、バッテリ１６５を、約１２５Ｖ  ＤＣをもたらすように選択することができる。バッテリ１５５によってもたらされる約１７５Ｖ  ＤＣとの組み合わせにおいて、（配線１０３を介して）電力変換器１４５に接続される電圧は、約３００Ｖ  ＤＣに等しい。この典型的な実施形態において、自動電圧調整器１４０は、例えば１組の電力線１０５のうちの１つ以上に存在する公称電圧における（約１秒の時間期間での）約５％の低下に基づいて過渡事象を検出するように構成される。自動電圧調整器１４０は、過渡事象の検出に基づいてスイッチ１６０を作動させるための制御信号を生成することができる。さらに、この典型的な実施形態において、約３００Ｖ  ＤＣを、ユーザによって定義されてよく、さらには／あるいは系統連系要件（ｇｒｉｄ  ｃｏｄｅ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）および／または調査要件（ｓｔｕｄｙ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）などの種々の要件に基づくことができる時間期間にわたって、電力変換器１４５に接続することができる。
【００２１】
図２が、本開示のいくつかの実施形態に従って電力変換器１４５に組み込むことができるいくつかの典型的な構成要素を示している。ＡＣ電源１５０によってもたらされるＡＣ電圧が、配線１０２を介して変圧器２０５の一次巻線に接続される。全波整流ブリッジ２１０をコンデンサ２２０と共に使用して、変圧器２０５の二次巻線に存在するＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧出力に変換することができる。全波整流ブリッジ２１０の代わりに、ＡＣ電圧のＤＣ電圧への変換を実行する他の電圧整流素子および構成を使用できることを、理解すべきである。
【００２２】
バッテリ１５５によってもたらされるＤＣ電圧は、配線１０３を介して整流ダイオード２４０に接続される。整流ダイオード２４０は、コンデンサ２２０の両端に印加される第２のＤＣ電圧出力をもたらすことにより、全波整流ブリッジ２１０と並列に動作するように構成される。さらに、整流ダイオード２４０は、全波整流ブリッジ２１０によってもたらされる第１のＤＣ電圧出力がバッテリ１５５へと逆方向にもたらされてバッテリ１５５に悪影響を及ぼすことを防止するように動作する。コンデンサ２２０の両端に印加される合成ＤＣ電圧は、コンタクタ２１５を介して１組のトランジスタに接続される。通常の動作状況において閉状態がデフォルトであるコンタクタ２１５を、種々の異常な動作状況において１組のトランジスタへの合成ＤＣ電圧の印加を阻止するように、自動電圧調整器１４０によって作動させることができる。例えば、自動電圧調整器１４０は、発電システム１００の１つ以上の要素の停止につながる可能性があり、あるいはそのような停止を引き起こした不具合が検出されると、コンタクタ２１５を開状態に作動させることができる。
【００２３】
各々が絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）であってよい１組のトランジスタは、第１のトランジスタ２２５、第２のトランジスタ２３０、および第３のトランジスタ２３５を含むことができる。第１のトランジスタ２２５を、発電システム１００の１つ以上の要素における不具合に応答してコンタクタ２１５を短い時間期間にわたって閉状態に保つことが望ましい場合に特定の状況下でノード２１６とノード２１７との間に短絡をもたらすように自動電圧調整器１４０によって制御することができる。
【００２４】
第２のトランジスタ２３０および第３のトランジスタ２３５の各々を、全波整流ブリッジ２１０および整流ダイオード２４０からの合成ＤＣ電圧が配線１０１に接続される時間の量を制御可能に変化させるために、自動電圧調整器１４０によって制御することができる。この時間の量の変化は、配線１０１を介して励磁機１３０にもたらされるＤＣ電圧の全体としての振幅を変化させ、結果として、励磁機１３０ゆえに発電機１２５において生じる磁場の強度を決定する。
【００２５】
図３が、本開示のいくつかの実施形態に従って自動電圧調整器１４０に組み込むことができるいくつかの典型的な構成要素を示している。典型的な構成要素として、過渡電圧センサシステム３０５が挙げられる。１組の配線１０６が、変圧器１３５（図１に示されている）を介して自動電圧調整器１４０に接続される検出電流レベルを、過渡電圧センサシステム３０５にもたらす。過渡電圧センサシステム３０５は、振幅、継続時間、エッジ遷移時間、電圧レベルの変動、および電流レベルの変動などの過渡の種々の特性を検出する要素を含むことができる。過渡は、１組の電力線１０５のうちの１つ以上における１つ以上の過渡事象の発生を表すことができる。
【００２６】
さらに、自動電圧調整器１４０は、しきい値検出システム３１５を含むことができ、しきい値検出システム３１５を、過渡電圧センサシステム３０５によって（配線３０１を介して）しきい値検出システム３１５にもたらされる過渡電圧の１つ以上の成分が、予め設定されたしきい値を超えるか否かを判定するために使用することができる。予め設定されたしきい値は、発電システム１００の運転員などのさまざまな人間によって設定されてよい。しきい値検出システム３１５の出力を、配線１０８（図１に示されている）を介してスイッチ１６０にもたらされる制御信号を生成するために使用することができるコントローラ３２０にもたらすことができる。
【００２７】
別の典型的な実施形態においては、過渡電圧センサシステム３０５の出力を、（配線３０４を介して）コントローラ３２０に直接接続することもできる。コントローラ３２０は、過渡電圧センサシステム３０５の出力をしきい値検出システム３１５の出力の代わりに使用し、あるいはしきい値検出システム３１５の出力に加えて使用して、配線１０８を介してスイッチ１６０にもたらされる制御信号を生成することができる。１つの典型的な実施形態において、コントローラ３２０によって配線１０８（図１に示されている）を介してスイッチ１６０にもたらされる制御信号は、スイッチ１６０が作動する一時的な時間期間を決定するパルス幅を有するパルスである。パルスは、或る場合には一定のパルス幅を有し、他の場合には調節可能なパルス幅を有することができる。調節可能である場合、パルスのパルス幅を、例えば１つ以上の過渡事象の１つ以上の特性に基づいて、コントローラ３２０によって選択的に変更することができる。
【００２８】
いくつかの典型的な実施例において、コントローラ３２０は、過渡パラメータ（電圧スパイク、電流スパイクなど）がしきい値時間期間を超えて持続していると判断した後に、スイッチ１６０への制御信号を生成および／または送信する。しきい値時間期間を、スイッチ１６０の誤作動および／またはチャタリングを回避し、あるいは低減するように、コントローラ３２０によって自動的に選択することができ、さらには／あるいは人間が選択することができる。
【００２９】
自動電圧調整器１４０は、過渡電流センサシステム３１０をさらに含むことができる。１組の配線１０７が、発電機１２５と変圧器１１０との間に位置する配線（図１に示されている）から自動電圧調整器１４０に接続される検出電流レベルを、過渡電流センサシステム３１０にもたらす。過渡電流センサシステム３１０は、発電機１２５と変圧器１１０との間に位置する配線のうちの１つ以上に存在するときの過渡のさまざまな電流関連の特性を検出する要素を含むことができる。しきい値検出システム３１５を、過渡電流センサシステム３１０によって配線３０２を介してしきい値検出システム３１５にもたらされる過渡電流の１つ以上の成分が、予め設定されたしきい値を超えるか否かを判定するために使用することができる。
【００３０】
別の典型的な実施形態においては、過渡電流センサシステム３１０の出力を、配線３０３を介してコントローラ３２０にもたらすこともできる。コントローラ３２０は、過渡電流センサシステム３１０の出力をしきい値検出システム３１５の出力の代わりに使用し、あるいはしきい値検出システム３１５の出力に加えて使用して、配線１０８を介してスイッチ１６０にもたらされる制御信号を生成することができる。
【００３１】
図４が、１つ以上の典型的な実施形態に従ってコントローラ３２０に組み込むことができるいくつかの典型的な構成要素を示している。この典型的な実施形態において、コントローラ３２０は、メモリ４３０と相互作用するように構成されたプロセッサ４０５などの１つ以上のプロセッサを含むことができる。プロセッサ４０５を、適切なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせを使用して実現し、動作させることができる。ソフトウェアまたはファームウェアの実施例は、上述の種々の機能を実行するように任意の適切なプログラミング言語で記述されたコンピュータにとって実行可能またはマシンにとって実行可能な命令を含むことができる。一実施形態においては、機能ブロック言語に関連する命令を、メモリ４３０に記憶することができ、プロセッサ４０５によって実行することができる。
【００３２】
メモリ４３０を、プロセッサ４０５によってロードして実行することができるプログラム命令、ならびにこれらのプログラムの実行時に使用するデータを記憶するために使用することができる。このようなデータは、電圧関連および／または電流関連の過渡信号に関するデータなど、自動電圧調整器１４０において生成されるデータを含むことができる。コントローラ３２０の構成および種類に応じて、メモリ４３０は、揮発性（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）など）および／または不揮発性（読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリなど）であってよい。いくつかの実施形態において、メモリデバイスは、これらに限られるわけではないが磁気記憶装置、光ディスク、および／またはテープ記憶装置など、追加のリムーバブル記憶装置４３５および／または非リムーバブル記憶装置４４０も含むことができる。ディスク駆動装置およびそれらに組み合わせられたコンピュータ可読媒体が、コンピュータにとって読み取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータの不揮発性の記憶装置を提供することができる。いくつかの実施例において、メモリ４３０は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、またはＲＯＭなどの複数の異なる種類のメモリを含むことができる。
【００３３】
メモリ４３０、リムーバブル記憶装置４３５、および非リムーバブル記憶装置４４０は、いずれも非一時的なコンピュータ可読記憶媒体の例である。このような非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータにとって読み取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実現することが可能である。存在できる他の種類の非一時的なコンピュータ記憶媒体として、これらに限られるわけではないが、プログラマブルランダムアクセスメモリ（ＰＲＡＭ）、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＲＯＭ、電気的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、または他の磁気記憶装置、あるいは所望の情報を記憶するために使用することができ、かつプロセッサ４０５によるアクセスが可能である任意の他の媒体が挙げられる。上記のうちのいずれの組み合わせも、非一時的なコンピュータ可読媒体の範囲に含まれるべきである。
【００３４】
メモリ４３０の内容に目を向けると、メモリ４３０は、これらに限られるわけではないが、オペレーティングシステム（ＯＳ）４３１、ならびに本開示の種々の実施形態による過渡事象緩和システムの１つ以上の演算構成要素を実現するための過渡事象緩和コード４３２を含むことができる。
【００３５】
コントローラ３２０は、コントローラ３２０と通信することができる種々のデバイスまたは機器との通信を可能にする１つ以上の通信接続部４１０を含むことができる。これらの接続部を、コントローラ３２０をネットワーク上の種々の他のデバイスに接続するケーブル用の接続部を受け入れるためのＵＳＢまたはＣＯＭポートなどの種々のデータ通信チャネルまたはポートを介してもたらすことができる。一実施形態において、通信接続部４１０は、ネットワーク上の他のデバイスとの通信をコントローラ３２０にとって可能にするイーサネット（登録商標）ドライバを含むことができる。また、コントローラ３２０は、コントローラ３２０とのやり取りを作業員にとって可能にする適切な表示装置にコントローラ３２０を接続できるようにするグラフィカルユーザ入力／出力インターフェース４２５を備えることができる。
【００３６】
本明細書において述べた実例の説明について、これらの説明に関連する多数の変形例および他の実施形態が、以上の説明および関連の図面に提示された教示の恩恵により、思い浮かぶであろう。このように、本開示は多くの形態にて具現化可能であり、上述した典型的な実施形態に限定されてはならないことを、理解できるであろう。したがって、本開示は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態が、添付の特許請求の範囲の技術的範囲に含まれるように意図されていることを、理解すべきである。本明細書において特定の用語が用いられているが、それらは限定の目的にではなく、総称的および説明的な意味で用いられている。
［実施態様１］
励磁コイルを有する励磁機（１３０）を備える交流発電機（１２５）であって、１つ以上の電力線（１０５）に電力をもたらすように構成された前記交流発電機（１２５）と、
一次直流電圧源（１５５）と、
二次直流電圧源（１６５）と、
デフォルト状態と作動状態とを有するスイッチ（１６０）であって、前記デフォルト状態においては、前記一次直流電圧源（１５５）の第１の出力端子を前記スイッチ（１６０）を介して接地ノードに接続し、前記作動状態においては、前記二次直流電圧源（１６５）を前記スイッチ（１６０）を介して前記接地ノードに前記一次直流電圧源（１５５）と直列に接続するスイッチ（１６０）と、
前記１つ以上の電力線（１０５）において生じている過渡事象を検出するように構成され、前記過渡事象の継続時間によって少なくとも部分的に定められる一時的な時間期間にわたって前記スイッチ（１６０）を前記作動状態にする少なくとも１つの制御信号を生成するようにさらに構成された自動電圧調整器（１４０）と、
前記一次直流電圧源（１５５）によってもたらされる第１の直流電圧、または前記一時的な時間期間において前記二次直流電圧源（１６５）に直列に接続された前記一次直流電圧源（１５５）の組み合わせによってもたらされる第２の直流電圧の少なくとも一方を、前記励磁コイルに接続するように構成された電力変換器（１４５）と
を備えるシステム（１００）。
［実施態様２］
前記一次直流電圧源（１５５）または前記二次直流電圧源（１６５）の少なくとも一方は、バッテリであり、前記一次直流電圧源（１５５）の前記第１の出力端子は、負端子であり、前記過渡事象は、前記１つ以上の電力線（１０５）への負荷の適用または前記１つ以上の電力線（１０５）に適用された負荷の変動の一方に由来する、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様３］
前記過渡事象は、少なくとも部分的に、前記過渡事象の継続時間における前記１つ以上の電力線（１０５）の電圧レベルの変動または電流レベルの変動の一方を特徴とする、実施態様２に記載のシステム（１００）。
［実施態様４］
前記自動電圧調整器（１４０）は、
過渡電圧センサシステム（３０５）または過渡電流センサシステム（３１０）の少なくとも一方と、
しきい値検出システム（３１５）と、
前記しきい値検出システム（３１５）と、前記過渡電圧センサシステム（３０５）または前記過渡電流センサシステム（３１０）の前記少なくとも一方とを使用することによって、前記少なくとも１つの制御信号を生成するコントローラ（３２０）と
を備える、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様５］
前記コントローラ（３２０）によって生成される前記少なくとも１つの制御信号は、パルスである、実施態様４に記載のシステム（１００）。
［実施態様６］
前記スイッチ（１６０）の前記作動状態は、前記スイッチ（１６０）への前記パルスの印加によって促進され、前記スイッチ（１６０）は、前記パルスが取り除かれると前記デフォルト状態に復帰する、実施態様５に記載のシステム（１００）。
［実施態様７］
前記パルスは、固定されたパルス幅を有し、前記コントローラ（３２０）は、前記しきい値検出システム（３１５）と、前記過渡電圧センサシステム（３０５）または前記過渡電流センサシステム（３１０）の前記少なくとも一方とを使用して、前記過渡事象の開始を検出することにより、前記固定されたパルス幅を有する前記パルスを生成する、実施態様６に記載のシステム（１００）。
［実施態様８］
前記パルスは、可変のパルス幅を有し、前記コントローラ（３２０）は、前記しきい値検出システム（３１５）と、前記過渡電圧センサシステム（３０５）または前記過渡電流センサシステム（３１０）の前記少なくとも一方とを使用して、前記過渡事象の継続時間を判断することにより、前記可変のパルス幅を有する前記パルスを生成する、実施態様６に記載のシステム（１００）。
［実施態様９］
励磁コイルを有する励磁機（１３０）を備えている交流発電機（１２５）を使用して、１つ以上の電力線（１０５）に電力をもたらすことと、
一次直流電圧源（１５５）によってもたらされる励磁電圧を前記励磁コイルに接続することと、
前記１つ以上の電力線（１０５）において生じる過渡事象を検出することと、
二次直流電圧源（１６５）を前記一次直流電圧源（１５５）に直列に接続することにより、前記過渡事象の継続時間によって少なくとも部分的に定められる一時的な時間期間にわたって、前記励磁電圧を高めることと
を含む方法。
［実施態様１０］
前記励磁コイルの連続動作電圧定格を超える前記励磁コイルの短時間電圧定格に少なくとも部分的に基づいて前記二次直流電圧源（１６５）の電圧出力レベルを決定すること
をさらに含む、実施態様９に記載の方法。
［実施態様１１］
前記二次直流電圧源（１６５）を前記一次直流電圧源（１５５）に直列に接続することは、自動電圧調整器（１４０）の制御のもとでスイッチ（１６０）を自動的に作動させることを含み、前記自動電圧調整器（１４０）は、前記過渡事象を検出して、前記スイッチ（１６０）を作動させる少なくとも１つの制御信号を生成するように構成されている、実施態様９に記載の方法。
［実施態様１２］
前記少なくとも１つの制御信号は、しきい値レベルを超える電圧レベルの変動または電流レベルの変動の少なくとも一方に基づいて生成される、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１３］
前記電圧レベルの変動は、一連の過渡電圧スパイクを含み、前記電流レベルの変動は、一連の過渡電流スパイクを含む、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１４］
前記しきい値レベルを超えかつしきい値時間期間を過ぎて続く前記一連の過渡電圧スパイクまたは前記一連の過渡電流スパイクの少なくとも１つに基づいて前記少なくとも１つの制御信号を生成することによって、前記スイッチ（１６０）の誤作動を減らすこと
をさらに含む、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１５］
交流発電機（１２５）によって電力がもたらされる１つ以上の電力線（１０５）であって、前記交流発電機（１２５）は励磁コイルを有する励磁機（１３０）を含み、前記励磁コイルには一次直流電圧源（１５５）によって励磁電圧が供給される１つ以上の電力線（１０５）において、生じる過渡事象を検出することと、
前記過渡事象の検出時に少なくとも１つの制御信号を生成することと、
前記少なくとも１つの制御信号を使用し、スイッチ（１６０）を作動させて二次直流電圧源（１６５）を前記一次直流電圧源（１５５）に直列に接続することによって、一時的な時間期間にわたって前記励磁電圧を高めることと
を含む動作を実行するように少なくとも１つのプロセッサ（４０５）によって実行することができる命令を有している非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
［実施態様１６］
前記一時的な時間期間は、前記過渡事象の継続時間によって少なくとも部分的に定められる、実施態様１５に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
［実施態様１７］
前記少なくとも１つの制御信号は、前記二次直流電圧源（１６５）を前記一次直流電圧源（１５５）に直列に接続するための第１の位置へと前記スイッチ（１６０）を作動させるパルスであり、前記スイッチ（１６０）は、前記パルスが取り除かれると前記スイッチ（１６０）のデフォルト位置を構成する第２の位置へと復帰する、実施態様１６に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
［実施態様１８］
前記パルスは、固定されたパルス幅または可変のパルス幅の一方を有し、前記固定されたパルス幅を有するパルスは、少なくとも部分的に前記過渡事象の開始の検出によって生成され、前記可変のパルス幅を有するパルスは、少なくとも部分的に前記過渡事象の継続時間を判断することによって生成される、実施態様１７に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
［実施態様１９］
前記過渡事象は、前記１つ以上の電力線（１０５）において生じる一連の過渡電圧スパイクを含み、前記少なくとも１つの制御信号を生成することは、検出しきい値を超える前記一連の過渡電圧スパイクのうちの少なくとも１つを検出することを含む、実施態様１６に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
［実施態様２０］
前記動作は、
前記一連の過渡電圧スパイクのうちの１つ以上が前記検出しきい値を超えかつしきい値時間期間を過ぎて続くときに前記少なくとも１つの制御信号を生成することによって、前記スイッチ（１６０）の誤作動を減らすこと
をさらに含む、実施態様１９に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【符号の説明】
【００３７】
１００  発電システム
１０１  配線
１０２  配線
１０３  配線
１０４  配線
１０５  電力線
１０６  配線
１０７  配線
１０８  配線
１１０  変圧器
１１５  電圧カプラ
１１６  電流センサ
１２０  ガスタービン
１２１  圧縮機
１２２  タービン
１２５  発電機
１３０  励磁機
１３５  変圧器
１４０  自動電圧調整器
１４５  電力変換器
１５０  ＡＣ電源
１５５  バッテリ
１６０  スイッチ
１６５  バッテリ
２０５  変圧器
２１０  全波整流ブリッジ
２１５  コンタクタ
２１６  ノード
２１７  ノード
２２０  コンデンサ
２２５  第１のトランジスタ
２３０  第２のトランジスタ
２３５  第３のトランジスタ
２４０  整流ダイオード
３０１  配線
３０２  配線
３０３  配線
３０４  配線
３０５  過渡電圧センサシステム
３１０  過渡電流センサシステム
３１５  しきい値検出システム
３２０  コントローラ
４０５  プロセッサ
４１０  通信接続部
４２５  グラフィカルユーザ入力／出力インターフェース
４３０  メモリ
４３１  オペレーティングシステム（ＯＳ）
４３２  過渡事象緩和コード
４３５  リムーバブル記憶装置
４４０  非リムーバブル記憶装置
【図１】
2019004689.tif 000003
【図２】
2019004689.tif 000004
【図３】
2019004689.tif 000005
【図４】
2019004689.tif 000006
【外国語明細書】
2019004689000001.pdf