專利名稱：燃氣輪機變頻啟動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于燃氣輪機領(lǐng)域，特別涉及一種燃氣輪機變頻啟動裝置。
技術(shù)背景燃氣輪機動力裝置不能自啟動，必須由其它啟動裝置拖動到燃氣輪機自身能夠維持運轉(zhuǎn)。 可作為燃氣輪機啟動機的有電動機、內(nèi)燃機、膨脹透平、液壓馬達、空氣馬達等。電動機是 目前應(yīng)用最普遍的一種啟動方式，它有時與變頻器配套使用，不需要配備附加設(shè)備來改善扭 矩特性。目前用于燃氣輪機啟動用的變頻器都是負載換向式電流源型(Load Commutated Inverter ——LCI)變頻器。LCI變頻器的負載為同步電動機，晶閘管的關(guān)斷主要靠同步電動機定子交 流反電勢自然完成，不需要強迫換相。同步電動機在整個調(diào)速范圍內(nèi)都必須提供超前的功率 因數(shù)，以保證逆變器晶閘管的正常換相，同時電動機必須有足夠的漏電感，以限制晶閘管的 di/dt。電流源型變頻器一般采用6脈波或12脈波晶閘管電流源型整流電路結(jié)構(gòu)，采用6脈波 結(jié)構(gòu)時輸入電流的諧波可達20%，采用12脈波結(jié)構(gòu)時輸入電流的諧波可降為10%，但還達 不到正EE519-1992標準規(guī)定的在電網(wǎng)短路電流小于20倍負載電流時總諧波電流失真小于5 %的要求，所以需要配備輸入諧波濾波器。濾波器體積龐大，且影響系統(tǒng)效率，額外增加投 資。另外濾波器的設(shè)計與電網(wǎng)參數(shù)和負載工況都有關(guān)系， 一旦參數(shù)和工況發(fā)生變化，濾波器 又得重新調(diào)整，十分不便，且影響濾波效果。諧波的電動機附加損耗最為嚴重的是轉(zhuǎn)子銅損 耗，因為電動機轉(zhuǎn)子是以接近基波頻率旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的，因此對于高次諧波電壓來說，轉(zhuǎn)子 總是在轉(zhuǎn)差率接近1的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)子銅損耗較大。普通的電流源型變頻器輸出電流 波形和輸入電流波形極為相似，都為120°的方波，總諧波電流失真達到30%左右。為了降 低輸出諧波，也有采用輸出12脈波方案或設(shè)置輸出濾波器，輸出波形會有較大改善，但系統(tǒng) 的成本和復(fù)雜性也會大大增加。 發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種燃氣輪機變頻啟動裝置。 本實用新型包括發(fā)電機斷路器、輸入斷路器、多重化變壓器、變頻器、輸出隔離斷路器。 其中發(fā)電機斷路器1與發(fā)電機6相連，多重化變壓器3分別與輸入斷路器2、變頻器4相連， 輸出隔離斷路器5分別與變頻器4、發(fā)電機6相連，燃氣輪機7與發(fā)電機6相連，如圖l所示。其中變頻器4為無諧波高壓變頻器，其采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯(lián)的方式 實現(xiàn)直接高壓輸出。電網(wǎng)電壓經(jīng)過副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單 元為三相輸入、單相輸出的交-直-交PWM電壓源型逆變器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)變頻變壓的髙壓直接輸 出，供給高壓電動機。 本實用新型的工作原理如下在燃氣輪機電站，燃氣輪機啟動時把同步發(fā)電機作為啟動電動機；在使用燃氣輪機提供 動力的情況下，將異步電動機作為啟動電機。同步發(fā)電機作為燃氣輪機啟動電機時，首先斷開發(fā)電機斷路器，然后接通變頻器輸入斷 路器和輸出隔離斷路器，之后控制變頻器工作，此時勵磁裝置由變頻器控制給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵 磁，發(fā)電機作為電動機拖動燃氣輪機從靜止狀態(tài)慢慢旋轉(zhuǎn)升速，當接近燃氣輪機的工作轉(zhuǎn)速 時，控制變頻器停止工作，同時停止勵磁，再斷開變頻器輸入斷路器和輸出隔離斷路器，燃 氣輪機靠自身的動力驅(qū)動繼續(xù)升速，當接近同步轉(zhuǎn)速時，再給發(fā)電機加上勵磁，在滿足并網(wǎng) 條件時，接通發(fā)電機斷路器。異步電動機作為燃氣輪機啟動電機時，除不需要勵磁外，其它工作過程與同步發(fā)電機相同。本實用新型大大降低了燃氣輪機變頻啟動過程中由諧波引起的電機發(fā)熱、噪音和轉(zhuǎn)矩脈. 動，且對電機沒有特殊要求，可直接采用普通同步或異步電機；且采用的完美無諧波高壓變 頻器的輸入電流諧波失真很低，其輸入的綜合因數(shù)達0.95以上。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的電路連接圖。圖中l(wèi)為發(fā)電機斷路器，2為變頻器輸入斷路器，3為多重化變壓器，4為變頻器，5為 輸出隔離斷路器，6為發(fā)電機，7為燃氣輪機。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。在本實例中，變頻啟動器4選用PH-6-6"7000(880A),多重化變壓器3選用PDM-10，輸 出隔離斷路器5選用LGDH-10，發(fā)電機6選用QFR-135-2，燃氣輪機7選用R0110，發(fā)電機 機斷路器1選用HECS。本實例的電路連接如圖2所示，6KV電網(wǎng)電壓由變頻器輸入斷路器2連接到多重化變壓 器3的原邊，6KV電壓經(jīng)過副邊多重化的隔離降壓后，由多重化變壓器3的副邊連接到變頻 器4的15個輸入端，輸出隔離斷路器5的輸入端與變頻器4的三相輸出端相連，輸出隔離斷 路器5的輸出端與發(fā)電機6的三相輸入端相連；發(fā)電機斷路器1的輸入端也與發(fā)電機6的三 相輸入端相連；燃氣輪機7直接與發(fā)電機6相連。本例中變頻器輸出電壓為6KV,每相由5個額定電壓為690V的功率單元串聯(lián)而成，輸 出相電壓為3450V，線電壓達6KV，每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率 單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，實現(xiàn)多重化，以 達到降低輸入諧波電流的目的。本例中的變頻，即為30脈沖的整流電路結(jié)構(gòu)，輸入電流波形 接近正弦波。
權(quán)利要求1、一種燃氣輪機變頻啟動裝置，包括發(fā)電機斷路器、輸入斷路器、多重化變壓器、變頻器和輸出隔離斷路器，其特征在于發(fā)電機斷路器與發(fā)電機相連，多重化變壓器分別與輸入斷路器、變頻器相連，輸出隔離斷路器分別與變頻器、發(fā)電機相連，燃氣輪機與發(fā)電機相連。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種燃氣輪機變頻啟動裝置，其特征在于所述的變頻器為無諧波高壓 變頻器，其采用若干個低壓P觀變頻功率單元串聯(lián)的方式。
專利摘要一種燃氣輪機變頻啟動裝置屬于燃氣輪機領(lǐng)域，包括發(fā)電機斷路器、輸入斷路器、多重化變壓器、變頻器、輸出隔離斷路器，其中發(fā)電機斷路器與發(fā)電機相連，多重化變壓器分別與輸入斷路器、變頻器相連，輸出隔離斷路器分別與變頻器、發(fā)電機相連，燃氣輪機與發(fā)電機相連。本實用新型大大降低了燃氣輪機變頻啟動過程中由諧波引起的電機發(fā)熱、噪音和轉(zhuǎn)矩脈動，且對電機沒有特殊要求，可直接采用普通同步或異步電機；且采用的完美無諧波高壓變頻器的輸入電流諧波失真很低，其輸入的綜合因數(shù)達0.95以上。
文檔編號H02P27/04GK201025131SQ20072001041
公開日2008年2月20日 申請日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者偉 宋, 楊勝群, 生德品, 旭 郭 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司