一種雙饋發(fā)電機(jī)組部分并網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙饋發(fā)電機(jī)組部分并網(wǎng)系統(tǒng)，包括測量控制模塊、原動機(jī)及其傳動與增速模塊、雙饋異步發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、交流電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)側(cè)變流器、電網(wǎng)側(cè)整流器、能源轉(zhuǎn)換模塊；測量控制模塊依次連接原動機(jī)及其傳動與增速模塊、雙饋異步發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、交流電網(wǎng)；發(fā)電機(jī)側(cè)變流器連接電網(wǎng)側(cè)整流器；能源轉(zhuǎn)換模塊分別與發(fā)電機(jī)側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)整流器連接；發(fā)電機(jī)側(cè)變流器與雙饋異步發(fā)電機(jī)連接，電網(wǎng)側(cè)整流器還與升壓變壓器連接。本實用新型技術(shù)手段簡便易行、成本低廉、易于實現(xiàn)，具有突出的技術(shù)效果?？蓮V泛應(yīng)用于風(fēng)力、水力或者火力發(fā)電場。
【專利說明】—種雙饋發(fā)電機(jī)組部分并網(wǎng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及風(fēng)力、水力或者火力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雙饋發(fā)電機(jī)組部分并網(wǎng)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]雙饋式異步發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸出的功率由兩部分組成，即直接從定子輸出的功率和轉(zhuǎn)子經(jīng)變頻器輸出的功率。
[0003]例如風(fēng)力機(jī)的機(jī)械速度是允許隨著風(fēng)速而變化的。通過對發(fā)電機(jī)的控制使風(fēng)力機(jī)運行在最佳葉尖速比，從而使整個運行速度的范圍內(nèi)均有最佳功率系數(shù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速低于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機(jī)處于亞同步速運行，為了保證發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率與電網(wǎng)頻率一致，需要變頻器向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供正相序勵磁，給轉(zhuǎn)子繞組輸入一個其旋轉(zhuǎn)磁場方向與轉(zhuǎn)子機(jī)械方向相同的勵磁電流，此時，轉(zhuǎn)子的制動轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)子的電流必須與轉(zhuǎn)子的感應(yīng)反電動勢反方向，轉(zhuǎn)差率減小，定子向電網(wǎng)饋送電功率，而變頻器向轉(zhuǎn)子繞組輸入功率；當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機(jī)處于超同步速運行，為了保證發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率與電網(wǎng)頻率一致，需要給轉(zhuǎn)子繞組輸入一個其旋轉(zhuǎn)磁場方向與轉(zhuǎn)子機(jī)械方向相反的勵磁電流，此時變頻器向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供負(fù)相序勵磁，以加大轉(zhuǎn)差率，變頻器從轉(zhuǎn)子繞組吸收功率；當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速等于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機(jī)處于同步速運行，變頻器應(yīng)向轉(zhuǎn)子提供直流勵磁，此時，轉(zhuǎn)子的制動轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)向相反，與轉(zhuǎn)子感生電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩同方向，定子和轉(zhuǎn)子都向電網(wǎng)饋送電功率。風(fēng)力發(fā)電的棄風(fēng)是由于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)接納能力不足和風(fēng)電不穩(wěn)定等自身特點導(dǎo)致的部分風(fēng)電場風(fēng)機(jī)暫停，棄風(fēng)限電問題導(dǎo)致的風(fēng)電場運行經(jīng)濟(jì)性下降，棄風(fēng)限電的主要原因是并網(wǎng)難題，風(fēng)電出力不穩(wěn)定，需要其他電源為其提供無償調(diào)峰服務(wù)，需建設(shè)抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等調(diào)峰、調(diào)頻電源，在調(diào)峰容量緊缺時，棄風(fēng)限電特別嚴(yán)重，優(yōu)化規(guī)劃電源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)布局，擴(kuò)大風(fēng)電消納市場，還需要通過科技創(chuàng)新，推動風(fēng)電生產(chǎn)和消費的協(xié)調(diào)。
[0004]與風(fēng)力發(fā)電相似，水力發(fā)電中的水輪機(jī)也可以根據(jù)所在工況下的工作水頭、流量等參數(shù)通過雙饋異步發(fā)電機(jī)實現(xiàn)變速運行以提高水輪機(jī)的運行效率，改善運行狀況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于降低風(fēng)速波動或水輪機(jī)工作水頭及流量變化時發(fā)電機(jī)組輸出功率對電網(wǎng)的影響，提供一種雙饋發(fā)電機(jī)組部分并網(wǎng)系統(tǒng)；將定子繞組輸出的較穩(wěn)定的功率直接并入交流電網(wǎng)，可使雙饋異步發(fā)電機(jī)組作為電網(wǎng)的基本電源，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性；而轉(zhuǎn)子輸出的功率則轉(zhuǎn)化為其他形式的能源儲存或消耗掉。
[0006]本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種雙饋發(fā)電機(jī)組部分并網(wǎng)系統(tǒng)，包括測量控制模塊、原動機(jī)及其傳動與增速模塊、雙饋異步發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、交流電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)側(cè)變流器、電網(wǎng)側(cè)整流器、能源轉(zhuǎn)換模塊；
[0008]所述測量控制模塊依次連接原動機(jī)及其傳動與增速模塊、雙饋異步發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、交流電網(wǎng)；
[0009]所述發(fā)電機(jī)側(cè)變流器連接電網(wǎng)側(cè)整流器；
[0010]所述能源轉(zhuǎn)換模塊分別與發(fā)電機(jī)側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)整流器連接；
[0011]所述發(fā)電機(jī)側(cè)變流器與雙饋異步發(fā)電機(jī)連接，所述電網(wǎng)側(cè)整流器還與升壓變壓器連接。
[0012]發(fā)電機(jī)側(cè)變流器連接雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵磁繞組。
[0013]所述原動機(jī)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、水力發(fā)電機(jī)或者火力發(fā)電機(jī)。
[0014]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果:
[0015]本實用新型，根據(jù)雙饋異步發(fā)電機(jī)的運行狀態(tài)，將發(fā)動機(jī)定子線圈輸出較穩(wěn)定的有功功率并入電網(wǎng)，而將發(fā)電機(jī)功率波動較大的轉(zhuǎn)子線圈輸出的功率送到水電解槽或供熱等能源轉(zhuǎn)換模塊，將其轉(zhuǎn)化為其他形式的能源儲存或消耗掉，如用于風(fēng)力發(fā)電場時可降低風(fēng)速波動時風(fēng)力發(fā)電機(jī)組定子輸出功率對電網(wǎng)的影響，甚至可以使雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為電網(wǎng)的基本電源，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性；而應(yīng)用于水力發(fā)電時可提高水輪機(jī)的能源轉(zhuǎn)換效率，改善水輪機(jī)的運行工況。
[0016]本實用新型技術(shù)手段簡便易行、成本低廉、易于實現(xiàn)，具有突出的技術(shù)效果。
[0017]本實用新型可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力、水力或者火力發(fā)電場。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0020]實施例
[0021]如圖1所示。本實用新型雙饋發(fā)電機(jī)組部分并網(wǎng)系統(tǒng)，包括測量控制模塊、原動機(jī)及其傳動與增速模塊、雙饋異步發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、交流電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)側(cè)變流器、電網(wǎng)側(cè)整流器、能源轉(zhuǎn)換模塊；
[0022]所述測量控制模塊依次連接原動機(jī)及其傳動與增速模塊、雙饋異步發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、交流電網(wǎng)；
[0023]所述發(fā)電機(jī)側(cè)變流器連接電網(wǎng)側(cè)整流器；
[0024]所述能源轉(zhuǎn)換模塊分別與發(fā)電機(jī)側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)整流器連接；
[0025]所述發(fā)電機(jī)側(cè)變流器與雙饋異步發(fā)電機(jī)連接，所述電網(wǎng)側(cè)整流器還與升壓變壓器連接。
[0026]所述發(fā)電機(jī)側(cè)變流器連接雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵磁繞組。
[0027]所述原動機(jī)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、水力發(fā)電機(jī)或者火力發(fā)電機(jī)等。
[0028]上述雙饋發(fā)電機(jī)組部分并網(wǎng)系統(tǒng)的運行方法如下，
[0029]一:測量控制模塊，測量雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并根據(jù)雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，確定雙饋異步發(fā)電機(jī)的運行狀態(tài)；當(dāng)采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)時，雙饋異步發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下運行時，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪工作在最大風(fēng)能追蹤狀態(tài)，當(dāng)雙饋異步發(fā)電機(jī)運行于額定轉(zhuǎn)速以上時,輸出最大功率；
[0030]二:測量控制模塊用于控制發(fā)電機(jī)側(cè)變流器的頻率、幅值與相位等參數(shù)，實現(xiàn)雙饋異步發(fā)電機(jī)的有功、無功解耦控制；
[0031]三:原動機(jī)及其傳動與增速模塊，將動能、勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并通過傳動與增速模塊提高雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，或不經(jīng)增速直接驅(qū)動雙饋異步發(fā)電機(jī)；
[0032]四:雙饋異步發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子線圈輸出的交流電能，直接送到交流電網(wǎng)；
[0033]五:當(dāng)雙饋異步發(fā)電機(jī)運行于超同步狀態(tài)時，將雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組輸出的交流電經(jīng)發(fā)電機(jī)側(cè)變流器整流為直流輸出到直流母線，供給能源轉(zhuǎn)換模塊，將電能轉(zhuǎn)換為熱能或氫氣能等其他形式的能源；
[0034]六:能源轉(zhuǎn)換模塊將發(fā)電機(jī)側(cè)變流器及電網(wǎng)側(cè)整流器輸出的電能通過電阻、水電解槽等轉(zhuǎn)化為熱能、氫氣能等其他形式的能源儲存或消耗。
[0035]本實用新型應(yīng)用于無刷雙饋發(fā)電機(jī)時，雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子線圈對應(yīng)于無刷雙饋發(fā)電機(jī)的功率繞組，雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈對應(yīng)于無刷雙饋發(fā)電機(jī)的控制繞組。
[0036]如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型。
[0037]本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙饋發(fā)電機(jī)組部分并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于: 包括測量控制模塊、原動機(jī)及其傳動與增速模塊、雙饋異步發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、交流電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)側(cè)變流器、電網(wǎng)側(cè)整流器、能源轉(zhuǎn)換模塊； 所述測量控制模塊依次連接原動機(jī)及其傳動與增速模塊、雙饋異步發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、交流電網(wǎng)； 所述發(fā)電機(jī)側(cè)變流器連接電網(wǎng)側(cè)整流器； 所述能源轉(zhuǎn)換模塊分別與發(fā)電機(jī)側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)整流器連接； 所述發(fā)電機(jī)側(cè)變流器與雙饋異步發(fā)電機(jī)連接，所述電網(wǎng)側(cè)整流器還與升壓變壓器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋發(fā)電機(jī)組部分并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:發(fā)電機(jī)側(cè)變流器連接雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵磁繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋發(fā)電機(jī)組部分并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:所述原動機(jī)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、水力發(fā)電機(jī)或者火力發(fā)電機(jī)。
【文檔編號】H02J3/38GK203942289SQ201420301847
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】謝寶忠 申請人:華南理工大學(xué)