一種雙饋異步化改造的同步發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及同步發(fā)電及雙饋異步發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及一種雙饋異步化改造的同步發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]同步發(fā)電機(jī)組以其容量大、可調(diào)節(jié)有功功率及無功功率等優(yōu)點(diǎn)在水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、熱力發(fā)電等能源開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于受電網(wǎng)頻率、發(fā)電工作物質(zhì)的不穩(wěn)定性及電網(wǎng)調(diào)度等條件的約束，使得驅(qū)動這些同步發(fā)電機(jī)的原動機(jī)不能始終處于最優(yōu)的工作轉(zhuǎn)速，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的工況惡化，振動加劇，效率降低，影響了發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。
[0003]隨著當(dāng)前能源開發(fā)的發(fā)展，為了提高原動機(jī)的能源轉(zhuǎn)化效率，在水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電及波浪發(fā)電等清潔能源的開發(fā)中，廣泛地使用了雙饋異步發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。在雙饋異步發(fā)電機(jī)組工作的過程中，原動機(jī)的轉(zhuǎn)速會在某個(gè)范圍內(nèi)變化，由其驅(qū)動的雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之變化，進(jìn)而由轉(zhuǎn)子交換的電功率頻率亦變化，需經(jīng)變流器并入電網(wǎng)。在雙饋異步發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，變流器只對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差功率進(jìn)行變流，故變流器的容量較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于結(jié)合上述現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，提供一種雙饋異步化改造的同步發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)，提高原動機(jī)及整個(gè)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，改善原同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行工況，提尚發(fā)電機(jī)組的容量，提尚發(fā)電機(jī)組運(yùn)彳丁的穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種雙饋異步化改造的同步發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)，包括若干同步發(fā)電機(jī)、用于替換同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的繞線式雙饋異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)、機(jī)側(cè)變流器、交流母線、直流母線、網(wǎng)側(cè)變流器、輔助系統(tǒng)、原動機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)，
[0007]所述同步發(fā)電機(jī)的定子繞組均與交流母線相連，所述同步發(fā)電機(jī)的繞線式異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)機(jī)側(cè)變流器、直流母線、網(wǎng)側(cè)變流器與交流母線相連，交流母線經(jīng)變壓器與電網(wǎng)相連；
[0008]所述傳動機(jī)構(gòu)用于聯(lián)接原動機(jī)及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，實(shí)現(xiàn)動力的傳遞及可能存在的轉(zhuǎn)速變換；所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)用于控制原動機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行工況調(diào)整原動機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)換或限制功率輸入使整個(gè)系統(tǒng)處于安全的工作區(qū)間；
[0009]所述輔助系統(tǒng)包括油氣水電等為系統(tǒng)安全可靠工作提供必要的通風(fēng)、散熱、除冰工作環(huán)境。
[0010]進(jìn)一步地，各同步發(fā)電機(jī)的繞線式異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)每臺同步發(fā)電機(jī)各自配置的機(jī)側(cè)變流器與直流母線相連，直流母線經(jīng)網(wǎng)側(cè)變流器與交流母線相連。
[0011]進(jìn)一步地，每臺同步發(fā)電機(jī)組配備一臺機(jī)側(cè)變流器及一臺網(wǎng)側(cè)變流器，所述機(jī)側(cè)變流器連接繞線式異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組、直流母線及網(wǎng)側(cè)變流器，網(wǎng)側(cè)變流器連接交流母線。
[0012]進(jìn)一步地，所述原動機(jī)包括風(fēng)力機(jī)、汽輪機(jī)、水輪機(jī)。
[0013]進(jìn)一步地，還包括測量控制系統(tǒng)，所述測量控制系統(tǒng)用于檢測各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)，控制原動機(jī)、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制各變流器的運(yùn)行，監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0014]進(jìn)一步地，還包括開關(guān)切換單元，所述機(jī)側(cè)變流器通過開關(guān)切換單元與發(fā)電機(jī)的異步轉(zhuǎn)子繞組相連，所述網(wǎng)側(cè)變流器通過開關(guān)切換單元連接交流母線，所述開關(guān)切換單元用于改變系統(tǒng)各部件的聯(lián)接方式，結(jié)合變流器內(nèi)部控制模式的轉(zhuǎn)換，使網(wǎng)側(cè)變流器與機(jī)側(cè)變流器均可作為兩臺相互備用的機(jī)側(cè)變流器或網(wǎng)側(cè)變流器；當(dāng)網(wǎng)側(cè)變流器故障時(shí)，直接將其切除進(jìn)行維修；當(dāng)機(jī)側(cè)變流器故障時(shí)，將網(wǎng)側(cè)變流器的控制模式轉(zhuǎn)換為機(jī)側(cè)變流器控制模式，使網(wǎng)側(cè)流器轉(zhuǎn)換為機(jī)側(cè)變流器，并將機(jī)側(cè)變流器切除進(jìn)行維修；當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)故障時(shí)，將發(fā)電系統(tǒng)切除，網(wǎng)側(cè)變流器與機(jī)側(cè)變流器均工作于網(wǎng)側(cè)模式，為其他機(jī)組提供變流容量；同時(shí)連接導(dǎo)線的開關(guān)切換單元使變速恒頻發(fā)電機(jī)組獨(dú)立運(yùn)行或多機(jī)聯(lián)合運(yùn)行。
[0015]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0016]本發(fā)明簡單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0017]本發(fā)明保留原同步發(fā)電機(jī)的定子及定子繞組，只將原同步發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子替換為與定子繞組極數(shù)相同的繞線式雙饋異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，對原系統(tǒng)的改動較小，改造成本較低。同時(shí)，在整個(gè)運(yùn)行過程中發(fā)電機(jī)組不需停機(jī)檢修或只須進(jìn)行短暫停機(jī)切換，即可將故障部分隔離而不影響其他部分的運(yùn)行，減少維護(hù)成本和時(shí)間。
[0018]如上所述，本系統(tǒng)技術(shù)手段簡便易行，結(jié)合同步發(fā)電機(jī)與雙饋異步發(fā)電機(jī)的特性，提高原動機(jī)及整個(gè)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，改善原同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行工況，提高發(fā)電機(jī)組的容量，提尚發(fā)電機(jī)組運(yùn)彳丁的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)方框圖及控制示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)方框圖及控制示意圖。
[0021]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)方框圖及控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的發(fā)明目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。
[0023]實(shí)施例1
[0024]如圖1所示。一種雙饋異步化改造的同步發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)，將同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子替換為與同步發(fā)電機(jī)定子繞組極數(shù)相同的繞線式雙饋異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括同步發(fā)電機(jī)、繞線式雙饋異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)、機(jī)側(cè)變流器、直流母線、交流母線、網(wǎng)側(cè)變流器、輔助系統(tǒng)、測量控制系統(tǒng)、原動機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)，所述同步發(fā)電機(jī)的定子繞組與交流母線相連，各同步發(fā)電機(jī)的繞線式異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)每臺同步發(fā)電機(jī)各自配置的機(jī)側(cè)變流器與直流母線相連，直流母線經(jīng)大功率網(wǎng)側(cè)變流器與交流母線相連，交流母線經(jīng)變壓器與電網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的變速恒頻控制。所述原動機(jī)包括風(fēng)力機(jī)、熱力機(jī)、水輪機(jī)等能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，所述傳動機(jī)構(gòu)用于聯(lián)接原動機(jī)及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，實(shí)現(xiàn)動力的傳遞及可能存在的轉(zhuǎn)速變換。所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)用于控制原動機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行工況調(diào)整原動機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)換或限制功率輸入使整個(gè)系統(tǒng)處于安全的工作區(qū)間。所述輔助系統(tǒng)包括油氣水電等為系統(tǒng)安全可靠工作提供必要的通風(fēng)、散熱、除冰等工作環(huán)境。
[0025]本實(shí)施例中，機(jī)側(cè)變流器聯(lián)接繞線式雙饋異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組與直流母線，并根據(jù)雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)直流母線與雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組的雙向功率交換，當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于其同步轉(zhuǎn)速時(shí)，向直流母線輸出電功率，當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于等于其同步轉(zhuǎn)速時(shí)，從直流母線吸收電功率。
[0026]所述網(wǎng)側(cè)變流器采用單臺或多臺大容量變流器，其連接交流母線、直流母線，實(shí)現(xiàn)交流母線及直流母線間的功率雙向交換，當(dāng)連接到直流母