高相序发电机

摘要

本发明涉及一种利用机械能产生电能的设备。所述设备包括具有转子和定子的发电机(1)，所述发电机(1)用于将机械能变换为多相交流电流(6)，该设备优选包括矩阵变换器(3)，用于将多相交流电流(6)变换成所需的交流输出电流(7)。定子具有定子铁芯，该定子铁芯其中具有圆柱形的定子孔，并且定子铁芯具有多个间隔开的平行定子槽，所述平行的定子槽沿着所述定子铁芯的长度轴向延伸并且向所述定子孔开口。多个定子绕组条插入到所述定子槽中。产生多相交流电流(6)的相的所述定子的绕组是△形连接的，并且多相交流电流(6)多于三相。本发明还涉及一种运行该设备的方法。本发明的方法和设备大大地降低了输出频谱的畸变并且允许更加灵活的频率范围。

权利要求

1、一种用于利用机械能产生电能的设备，该设备包括具有转子 和定子的发电机(1)，所述发电机(1)用于将机械能变换为多相交 流电流(6)；

·其中，所述定子具有定子铁芯，该定子铁芯具有圆柱形的定子 孔，所述定子铁芯具有多个彼此相距一定距离的平行定子槽，所述平 行的定子槽沿着所述定子铁芯的长度轴向延伸并且向所述定子孔开 口，多个定子绕组条插入到所述定子槽中，·其中，所述定子的产生所述多相交流电流(6)的相的绕组是 △形连接的，以及

·其中，所述多相交流电流(6)多于三相，

其特征在于，所述设备还具有用于将所述多相交流电流(6)变 换成所需的交流输出电流(7)的静止变频器，该变频器是矩阵变换 器(3)的形式，所述定子是多边形定子，其中，外部绕组接头被桥 接，并且所述矩阵变换器(3)的输入端连接到所述条的端部接头， 当存在k个定子槽并且其中所述多相交流电流(6)具有m相时，将 所述绕组条的每第k/m个端部接头或者蜗壳连接，以形成多相定子输 出的一相。

2、根据权利要求1所述的设备，其中所需要的交流输出电流(7) 具有3或6相，并且其中所述多相交流电流(6)多于8相。

3、根据权利要求2所述的设备，其中所述多相交流电流(6)的 所述相数m是3的倍数。

4、根据前述权利要求之一所述的设备，其中所述多相交流电流 (6)具有9、12、18、21或者24相。

5、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在每个定子槽中， 设置一个或者两个定子绕组条。

6、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述矩阵变换 器(3)中，通过设置在m×n矩阵中的多个可控双向开关(4)，将 所述发电机(1)的m相的所述多相交流电流(6)变换成负载的具 有n相(L1，...，L3)的交流输出电流(7)，以使得m相的所述多 相交流电流(6)中的每一相经由至少一个双向开关(4)连接到n相 的所述交流输出电流的每一相，其中n＜m。

7、根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述双向开关(4) 由控制系统控制，该控制系统以选择方式将m个输入端连接到n个 输出端，其中，提供用于确定所述输入端的电流的极性符号的第一装 置，并且提供用于确定所述输入端之间的电压的极性符号的第二装 置，并且其中所述第一和第二装置有效连接到所述控制系统。

8、根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述双向开关(4) 经由信号线连接到所述控制系统上，其中经由所述信号线将与所述开 关的开关状态相关的信息传送到所述控制系统。

9、根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述双向开关(4) 包括反并联连接的晶闸管，或者相应设置的IGBT、IGCT或者GTO。

10、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述矩阵变换器 (3)至少部分地集成在所述发电机的所述定子中。

11、根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述矩阵变换 器(3)的包含在所述定子中的部分被设置在用于冷却所述发电机的 冷却剂流中。

12、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多相交流电 流(6)的所述相数m与定子槽的数量相对应。

13、一种用于运行根据前述权利要求之一所述的设备的方法，该 设备具有矩阵变换器(3)，在该矩阵变换器(3)中，通过经由设置 在m×n矩阵中的多个可控双向开关(4)交替地连接所述发电机(1) 的m个相，将所述发电机(1)的m相的所述多相交流电流(6)变 换成负载的具有n相(L1，...，L3)的交流输出电流，其中，所述 发电机(1)的n个相总连接到所述负载上，同时所述发电机(1)的 m-n个相不连接到所述负载上，其特征在于，只有在满足下列条件 时，才进行从所述发电机(1)的选择的连接相(Gk)切换到所述发 电机(1)的选择的未连接相(Gl)：Ik·(Vk-Vl)·Kijkl＜0

其中，Ik和Vk分别是所选择的连接相(Gk)的电流和电压，Vl是所 选择的未连接相(Gl)的电压，并且对于每个开关过程，Kijkl是所述 发电机(1)的所述相(G1，...，Gm)和所述负载的电感之间的互感 的特征常数，其中n＜m。

14、一种用于改造星形连接的定子的方法，其特征在于，所述定 子具有定子铁芯，该定子铁芯其中具有圆柱形的定子孔，所述定子铁 芯具有多个彼此相距一定距离的平行定子槽，所述平行的定子槽沿着 所述定子铁芯的长度轴向延伸并且向所述定子孔开口，其中，多个定 子绕组条插入到所述定子槽中，所述方法包括下列步骤：-桥接所述定子的外部绕组接头，以及

-使用绕组条的端部接头作为多相定子的输出端。

15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，利用直接连接 到所述绕组条的端部接头上的双向开关组，静止变频器直接连接到所 述绕组条的端部接头上，其中所述双向开关组形成了矩阵变换器。

16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述静止变频 器是矩阵变换器。

17、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述定子具有 k个定子槽，多相输出具有m相，并且将所述绕组条的每第k/m个端 部接头或者蜗壳连接以形成多相定子输出的一相。

18、根据权利要求14到17中的一个所述的方法，其特征在于， 移除将线圈连接到连接端子上的圆环，并且将先前连接到所述圆环上 的条的端部焊接在一起。

说明书

技术领域

本发明涉及高相序发电机装备领域。特别地，本发明涉及利用同 步发电机进行发电，其中所述同步发电机经由静止变频器供电并且所 述同步发电机产生偏离主频的频率。

更具体地，本发明涉及利用机械能产生电能的设备，该设备包括 用于将机械能变换为多相交流电流的发电机和用于将所述多相交流 电流变换为所期望的交流输出电流的矩阵变换器。此外，本发明还涉 及用于运行该设备的方法。

背景技术

在发电中，在规定的输出下，涡轮机旋转速度的增加与尺寸和成 本的减小相关联。也可以提高效率。迄今为止，70MW的发电涡轮机 通过齿轮装置连接到发电机，从而允许在更高的涡轮机旋转速度下运 行。当输出增加时，使用齿轮装置由于可靠性原因而变得越来越困难。 在这种情况下，涡轮机以同步速度运行。
静止变频器(电力电子)的使用表现为可选择性地提供许多优点， 例如在满足恒定产量和旋转速度、50Hz和60Hz的标准发电机、可调 节速度的情况下降低发电机的成本，其中所述可调节速度能够恢复涡 轮机的部分负荷效率、显著减少噪音、清洁(无油)冷却等。
在发电情况下和驱动情况下，降低静止变频器的损耗都将产生显 著的成本节省。降低损耗最重要的是关系到投资成本，这是因为冷却 占了变换器总成本的大部分。
静止变频器存在有间接的AC/DC/AC变换和直接的AC/AC变 换。
间接变换(AC/DC/AC)是通过利用三相电源(在电动机情况下 是干线；在发电情况下是发电机)产生直流电流或直流电压而进行的。 随后，将该直流电流或直流电压通过逆变器变换回交流电流。将电感 器(电流源型变换器)或电容器组(电压源型变换器)接入中间电路， 以便降低电流的纹波成分或尖峰。
当前的变换器使用晶闸管。如果晶闸管的自然换向可行，则可以 降低变换器的损耗。电压源型变换器使用固有开关损耗高的GTO， 也使用IGBT或者IGCT。单个部件的功率容量都小于晶闸管的功率 容量，因此对于规定的电压和规定的电流，需要更大数量的部件。电 压源型变换器可以从使用脉宽调制技术中受益，这种脉宽调制技术可 以改善电流曲线的波形并且减少谐波。除了关于损耗和电介质疲乏以 外，开关频率越高越好。可以将电流主要产生为正弦形状，从而避免 了电机的功率降额。
例如，利用所谓的周波变频器可以进行直接变换(AC/AC)。从 电机的观点来看，直接变换提供显著的优点，这是因为电流或多或少 是正弦形状而不是经斩波的直流电流。它降低了电机另外出现的损耗 并且还防止脉动转矩。
然而，使用三相周波变换器会将可达到的频率范围限制为输入频 率的0-1/3。三相周波变换器由3个单相的周波变换器组成，在平衡 运行中，每个占功率的1/3。频率比超过1/3将导致严重的不平衡运 行。在这种情况下，应该将每个单相周波变换器设计为大于总功率的 1/3。在功率设计上，超规格(overdimensioning)可以高到额定功率 中的系数3。
直接变换还可以由所谓的矩阵变换器提供，在该矩阵变换器中， 多相电源(发电机或者干线)中的每一相通过双向开关与多相负载(干 线、无源负载、电动机等)中的每一相连接或者可与多相负载(干线、 无源负载、电动机等)中的每一相连接。开关包括足够数量的晶闸管， 以经受相之间的差动电压和相电流，并允许电流反向。可以将它们看 作是真正的双向部件，并且可以选择共同使用附加线路，例如缓冲器 或者门极单元电源，该门极单元电源用于向反并联部件提供驱动脉 冲。
以电源的m个相和负载的n个相，将所述开关布置成(m×n) 矩阵。这提供可在输入相和输出相之间建立任何所需连接的选择；然 而，与此同时它具有矩阵的特定开关状态不能被允许的缺点，这是因 为如果允许将造成例如短路。此外，它需要执行从一相换向到另一相 以便产生可能的最低开关损耗。
USA 5594636描述了一种矩阵变换器及其操作过程，其中相之间 的换向部分是由自然换向实施的，而在自然换向不可能的情况下进行 强制换向。尽管具有这种类型的选择，开关损耗由于自然换向而降低， 但是那些由强制换向引起的开关损耗仍然保持。此外，可行的强制换 向在矩阵的所有位置上必须使用可以被关断的部件。这大大地增加了 开关成本。
然而，可以以仅使用自然换向的方式使矩阵变换器工作。只有在 满足特定情况时，这才可以通过仅允许开关从发电机的选择的连接相 切换到发电机的选择的未连接相来完成。这种矩阵变换器及其运行模 式已经在DE 10051222 A1及相应的欧洲申请EP-A-1199794中披露 了。尽管具有高效率和通用性，但是矩阵变换器及其运行模式的原理 对于特定的应用通常具有关于谐波畸变和可能的频率比的缺点。

发明内容

因此，本发明的根本问题是要提供一种改进的用于利用机械能产 生电能的设备，该设备包括具有转子和定子的发电机，所述发电机用 于将机械能变换成多相交流电流，所述设备优选包括静止变频器，例 如矩阵变换器，其用于将多相交流电流变换成所需的交流输出电流， 并且还提供这种设备的一种改进的运行模式。
本发明通过提供发电机结构来解决上述问题，其中定子包括定子 铁芯，该定子铁芯其中具有圆柱形的定子孔，所述定子铁芯具有多个 间隔开的平行定子槽，这些平行的定子槽沿着所述定子铁芯的长度轴 向延伸并且向所述定子孔开入，多个定子绕组条插入到所述定子槽 中。在这种定子中，连接所述绕组以形成多相交流电流的△形连接相， 并且所述多相交流电流多于三相。
因此，本发明的特征在于以下事实，即通过使用所谓的高相序发 电机和相应的高相数的多相交流电流，可以显著地减少谐波畸变。由 于绕组由条组成，因此结构非常简单耐用，这是因为可以将定子输出 相的连接点选择为定子一侧或者两侧上的绕组的条的端部接头。考虑 优化多相交流电流的相数的主要争论点在于：
·相数应该优选是3的倍数，否则电流和电压永久不平衡。
·大量相的多相交流电流导致高的换向频率。
·高的换向频率减少了谐波畸变。
·换向频率因为换向的持续时间而受限。
·开关总数与相数成比例。变换器的成本直接取决于这个因素。
·大量的相意味着在m相电源中的占空比非常低。发电机的利 用率相当低并且它的成本相当高。
因此，使用根据现有技术的具有6相的多相交流电流(然而其是 星形连接的)往往符合要求，其中这种多相交流电流便于获得(双绕 组变压器、6相发电机)。然而，如果必须要减少谐波畸变，那么更 多数量的相证明是更优良的。这里描述的解决方案暗指利用△形连接 相的条形绕组的分接，并且旨在提供一种有吸引力的解决方案，在该 解决方案中，相数变大，例如18、24、36或者更大。事实上，该解 决方案可以应用于任意相数，该相数可以等于槽数，或者甚至等于条 的数量。
通常，交流电流发电机被星形连接。然而，对于高相序发电机和 由条组成的绕组，证明了使用△形连接的定子绕组是有利的。△形连 接的定子自动暗指所谓的多边形定子绕组。在多边形定子绕组中，将 各个绕组进行适当的串联连接，连续的条连接点形成m个顶点或者 蜗壳(volute)，理论上限定出m相绕组，该m相绕组连接到优选采 用的矩阵变换器的输入端。因此，可以对标准的发电机定子进行改进 以便能够根据本发明运行。这可以通过将外部绕组接头桥接以及通过 将矩阵变换器的输入端连接到条的端部接头来实现。为了将3相星形 连接定子变换成多相△形连接定子或者多边形连接定子，因此，移除 将线圈连接到端子上的圆环，并且将连接到圆环的条的端部焊接在一 起。因此，定子绕组变得完全对称并且形成一个单个的闭合线圈。
在发电中，期望的交流输出电流在变换器的输出端上通常具有1、 2、3、或者6相。根据本发明，发电机的多相定子优选多于8相，其 中多相定子的相数优选是3的倍数。优选地，多相定子具有9、12、 15、18、21或24相。但是，也可以是更高的相数，例如36、54或 者108，从而增加了矩阵变换器中所必需的开关元件数量，但是也减 少了谐波畸变并且相对于频率比增大了通用性。在原理上，多相定子 的相数甚至可以等于定子的槽数。
根据另一个实施例，在矩阵变换器中，通过设置在(m×n)矩 阵中的多个可控双向开关，将发电机的m相多相交流电流变换成电 网或者负载的具有n相(n＜m)的交流输出电流，以使得m相多相交 流电流中的每一相经由至少一个双向开关连接到n相交流输出电流 的每一相。典型地在这种情况下，双向开关由控制系统控制，选择性 地将m个输入与n个输出相连接，其中提供了第一装置和第二装置， 所述第一装置用于确定输入端上的电流符号，所述第二装置用于确定 输入端之间的电压符号，并且其中所述第一和第二装置与所述控制系 统有效连接。双向开关照常经由信号线连接到控制系统上，其中通过 所述信号线将与开关的开关状态相关的信息传送到控制系统。双向开 关可以包括反并联的开关晶闸管。
特别是在发电机的多相交流电流的相数非常大的情况下，证明了 将电力电子集成在定子中是有利的。因此，矩阵变换器可以至少部分 地集成在发电机的定子中或者直接附着到发电机上。优选的是，矩阵 变换器的包含在定子中的部分甚至可以设置在用于冷却发电机的冷 却流体流中。
另外，本发明涉及一种运行如前面所描述的设备的方法，所述设 备即是向n相电网/负载馈电的m相发电机。所述设备具有矩阵变换 器，在该矩阵变换器中，通过经由设置在(m×n)矩阵中的多个可 控双向开关交替地连接那些相，将该发电机的m相多相交流电流的 变换为具有n相的交流电流(n＜m)，该设备如此工作，使得发电机 的n个相总与负载相连，同时发电机的(m-n)个相不与负载相连。 该设备的特征在于，只有满足了如文献DE 10051222 A1以及相应的 欧洲申请EP-A-1199794中所概述的条件，才进行从发电机的选择的 连接相切换到发电机的选择的未连接相。因为所述矩阵变换器的运行 属于根据本发明设备的构成部分，因此这两篇文献的公开内容应该显 而易见地包括在本说明书中。
此外，本发明涉及改进或者改造星形连接的低相序定子的方法。 该方法的特征在于星形连接的定子使用下面的步骤改进，其中定子包 括定子铁芯，该定子铁芯其中具有圆柱形的定子孔，所述定子铁芯具 有多个间隔开的平行定子槽，这些平行的定子槽沿着所述定子铁芯的 长度轴向延伸并且向所述定子孔开入，多个定子绕组条插入到所述定 子槽中：
-连接所述定子的外部绕组接头，以及
-使用选择的或者全部条的接头作为多相定子端子。
优选的是，形成矩阵变换器的双向开关组直接连接到选择的条的 接头上。如果定子包括k个定子槽，并且多相定子包括m相，优选 将每第k/m个蜗壳连接以形成多相定子端子的相。可以轻易地移除将 线圈连接到端子上的圆环，并且可以将连接到圆环上的条的端部焊接 在一起。
本发明的其他实施例将在从属权利要求中概述。

附图说明

在附图中，示出了本发明的优选实施例，其中：
图1示意性显示了具有根据现有技术的矩阵变换器的发电机；
图2a)示意性显示了具有根据本发明的矩阵变换器的高相序发 电机，而图2b)是以不同显示方式示出多边形特征的相同连接；
图3a)示出了具有54个槽且具有现有技术的星形连接定子绕组 的三相定子的示意性连接；图3b)示出了具有△形连接定子绕组的 定子的示意性连接，包括直接连接到蜗壳的双向开关组；图3c)示 出了每个定子槽具有两个绕组条的定子的接线端区域的透视图；以及
图4示出了用于6相的发电机，即用于具有6相的多相交流电流 的矩阵变换器的交流输出电流的理论频谱(a)，以及用于18相的发 电机，即用于具有18相的多相交流电流的矩阵变换器的交流输出电 流的理论频谱(b)。

具体实施方式

参考附图，这些附图是为了说明本发明的当前优选实施例，并且 不是为了限于这些优选实施例的目的，图1示出了发电机结构，其中 具有星形连接的六个发电机相G1到G6(附图标记2)的发电机1连 接到矩阵变换器3。多相交流电流6包括六个相(m＝6)，并由此向矩 阵变换器3提供输入。这些相中的每一相都经由双向开关4单独连接 到三个交流输出电流相7(n＝3)中的每一相上。双向开关4的这种 布置产生了6×3的开关矩阵，或者更具体地说，对于多相交流电流 6的m个相和对于交流输出电流7的n个相，所述矩阵变换器包括双 向开关的m×n矩阵。通过使用相应的控制，因此可以在任何时候将 任意输入相与任意输出相连接，这取决于交流输出电流7所需要的输 出模式。交流输出电流7与通常一样借助于变压器5连接到电网(相 L1，...，L3)。
根据图1的矩阵变换器及其优选运行模式在DE 10051222 A1以 及相应的欧洲申请EP-A-1199794中公开了。
出于多种考虑，例如谐波畸变或者频率比，最好使用大量的相， 即远远多于6相。然而，大量的相可能造成定子绕组和电力开关两者 的利用率很低。
存在一种解决该利用率很低问题的方法，即考虑多边形定子。通 过连接(短路)外部绕组接头可以方便地得到多边形绕组。由于所采 用的定子结构的事实，这是容易实现的，在该定子结构中，绕组是条 形绕组并且在这种定子结构中，存在于这种结构中的蜗壳可以用于将 开关连接其上。这种情况中的蜗壳例如呈现出如DE-A-3123800中所 公开的形状，或者呈现出如DE 2630171所公开的形状，或者如US 5789840中的图1b所给出的形状。接着，开关可以简单地连接到蜗 壳的末端。按照原理，相数可以与定子槽的数量(即几十个)一样高。 如果在每个定子槽中设置例如两个绕组条，那么按照原理具有的相数 甚至可以是定子槽数量的两倍。
必须要提到的是也可以采用多相变压器，例如将矩阵变换器的六 个相输出连接到利用高相序发电机发电的3相电网或者负载上。
因此，在具有3相电网、负载或者干线的通常情况下，矩阵变换 器可以是m×3相或者m×6相。如果采用3相连接，即m×3矩阵 变换器，那么有效的电动势会减小(绕组系数减小)。规定的输出功 率将略微减小，并且发电机应该是超大的(ca.15％)。
如果采用6相输出，那么输出功率将与初始绕组的完全相同。现 在，在母线上和主变压器上有损失。母线的特殊设计将充分地降低附 加成本。用于双绕组的升压变压器方面的附加成本是少量的。在线电 流大并且超过晶闸管额定值时，6相输出是非常有吸引力的。
图2相应地示出了一种具有12相的高相序发电机的可能结构。 这里所描述的实施例旨在当相数很大(例如24、36或更多)时提供 一种有吸引力的解决方案。实际上，所述解决方案可以适用于任何相 数。针对m相发电机通过矩阵变换器连接到3相网络(n＝3)的情 况来介绍实施例。对于12相的多相交流电流6和3相的期望交流输 出电流7所给出的发电机结构非常类似于现有技术的标准同步AC发 电机。差异存在于定子条的端部绕组的连接上，这些差异必须要修正。
首先，移除将线圈连接到端子上的圆环。将连接到圆环的条的端 部焊接在一起，作为形成线圈的任意条。通过这样做，定子绕组完全 对称，并且形成一个单个的闭合线圈。当然，不再有特殊的中间相接 线片。同样也不需要第一个线圈和最后线圈是特殊的。
其次，一些或者可能全部的焊接头连接到双向开关4上。如果被 驱动端和非被驱动端都配备了开关，那么最后得到的多相交流电流的 表观相数m可以是3、4、5、6...一直到等于条的数量，即槽数的两 倍。
按照原理，可以将任何的标准发电机修改为与新的结构一起使 用。
通常，AC发电机是星形连接，但是在这种情况下，发电机是△ 形连接。定子结构与DC电动机的转子绕组具有一些相似性。
这种结构的基本运行原理保持不变，而且适用于非常大的相数。
本原理还特别适用于定子的改造(repowering)。这可以从图3 中看到。图3a)示出了具有54个定子槽的星形连接定子的标准连接， 将所述定子槽连接以引向多相交流电流6的六个相。这些相在图3中 用U1、V1、W1和U2、V2和W2表示。每个定子槽设置有2个定 子条。
可以将这种定子变成如图3b)中的连接方式所表示的本发明的 △形连接的定子，其中，在先前多相交流电流6的相被连接的地方， 将相邻的输出连接。换言之，在图3a)中的2个黑点彼此直接相邻 的位置处，将那些接头进行接合。现在，蜗壳被单独连接到双向开关 组上。如果需要54个相输出，那么将蜗壳中的每一个都连接到双向 开关上。在图3b)中，只有三分之一的蜗壳连接到双向开关组上， 这导致多相交流输出具有18相。这些18个相通过双向开关组连接到 交流输出电流的线上。多相定子和矩阵变换器之间的母线具有相当低 的占空比，所述占空比与相数成反比例，因此母线可以减少尺寸。可 以采用标准的中压电缆来代替母线，这导致显著的成本节约。
图3c)示意性示出了具有条形绕组的定子的端部绕组区域外表特 征是怎样的，并且输出相从蜗壳的末端中选出。为此，象征性地示出 了一些蜗壳上的双向开关组。在图3c)中还可以看到，根据本发明 改进的定子是完全对称的。
大量相的结果是表观换向频率高。产生的电压谐波的频率更高而 幅值更小。因为发电机的相电感，相应的谐波电流将会进一步减少。
图4中给出的曲线示出了具有6相(a)和18相(b)的发电机 (例如，如图3b示意性示出的发电机)的理论波谱。可以从图4a) 中观察到，对于6相的多相交流电流谐波，在一次谐波处获得14％ 的幅值，在二次谐波处获得20％的幅值。
明显地，18相的多相交流电流(b)获得了更加优良的特性，在 五次和六次谐波处小于10％。
每单位时间的换向数量将随相数成比例地增加，因此换向之间的 剩余时间将随相数成比例地减少。同时，换向的持续时间将以相同的 比例减少，这是因为电感或所包括的能量更小。到了今天，换向的总 时间都是相同的，而不管实际使用的相数。
实际的相数可以在运行期间动态地变化。让我们考虑一种54槽 的发电机，该发电机可以配备有3×54个双向开关4。对于对称运行， 它可以作为4、6、9、12、18、27、36或54相的发电机运行。在开 关发生故障的情况下，可以使用任意的中间相数，这对运行特性具有 有限的影响。相数的改变由矩阵变换器的控制软件完成。在开关发生 故障的情况下，如果故障开关移除，那么系统仍然可以运行。
利用所提出的绕组方案，定子的给定条中的电流大部分时间是真 正的正弦波。定子绕组的占空比高。换向造成磁场图案非常局部的修 改。因此，电枢反应将会非常接近于同步发电机的电枢反应。
通常，当发电机1通过静止变频器运行时，转子的阻尼绕组具有 很大的负荷，该负荷超过了由诸如IEC34-4等代码所指定的正常负 序。所提出的结构不会这样，因此，标准转子阻尼绕组将是足够的。
电子管，即开关(晶闸管、IGBT、IGCT、GTO...)的数量众多。 新的原理对优化单个电子管的额定值和成本提供了更大的灵活性。关 键是电子管要永久性地用于脉冲运行中。
脉冲运行允许有相当大的电流，但是占空比低，这完全适用于预 知的应用。
附图标记列表
1      发电机
2      星形点，星形连接
3      矩阵变换器
4      双向开关
5      变压器
6      多相交流电流
7      交流输出电流
G1-G6  发电机的相
L1-L3  负载(电网)的相
m  多相定子的相数
n  电网、负载或者干线侧上的交流电流的相数