一種同步發電機組的雙定子異步化增容改造系統技術方案

本發明專利技術公開了同步發電機組的雙定子異步化增容改造系統，包括同步發電機、用于替換同步發電機轉子的繞線式異步發電機轉子、輔助定子、輔助轉子、變流器、轉速控制系統、交流母線、輔助系統、測量控制系統、原動機及其傳動機構。本發明專利技術保留原同步發電機的定子，將原同步發電機轉子替換為與定子繞組極數相同的異步發電機轉子，并在與發電機轉子同軸位置加裝輔助轉子與輔助定子，通過變流器控制輔助定子繞組的電氣參數，實現變速恒頻控制。本發明專利技術結合同步發電機與雙饋異步發電機的特性，對原系統的改動較小，改造成本較低，無電刷滑環，提高原動機的運行效率，改善原發電機組的運行工況，提高發電機組的容量。

【技術實現步驟摘要】
一種同步發電機組的雙定子異步化增容改造系統
本專利技術涉及同步發電及雙饋異步發電系統，尤其涉及一種同步發電機組的雙定子異步化增容改造系統。
技術介紹
同步發電機組以其容量大、可調節有功功率及無功功率等優點在水力發電、風力發電、熱力發電等能源開發中得到了廣泛的應用。由于受電網頻率、發電工作物質的不穩定性及電網調度等條件的約束，使得驅動這些同步發電機的原動機不能始終處于最優的工作轉速，進而導致發電機組的工況惡化，振動加劇，效率降低，影響了發電機組的安全運行。隨著當前能源開發的發展，為了提高原動機的能源轉化效率，在水力發電、風力發電、潮汐發電及波浪發電等清潔能源的開發中，廣泛地使用了雙饋異步發電機。在雙饋異步發電機組工作的過程中，原動機的轉速會在某個范圍內變化，由其驅動的雙饋異步發電機的轉速隨之變化。
技術實現思路
本專利技術的目的在于結合上述現有技術的優點，提供一種同步發電機組的雙定子異步化增容改造系統，提高原動機及整個發電機組的運行效率，改善原同步發電機組的運行工況，提高發電機組的容量，提高發電機組運行的穩定性。本專利技術通過下述技術方案實現：一種同步發電機組的雙定子異步化增容改造系統，包括同步發電機、用于替換同步發電機轉子的雙饋異步發電機轉子、輔助定子、輔助轉子、變流器、轉速控制系統、交流母線、輔助系統、原動機及傳動機構，所述同步發電機的定子繞組與交流母線相連，雙饋異步發電機轉子繞組與輔助轉子繞組電路連接，所述同步發電機的雙饋異步發電機轉子與輔助定子、輔助轉子同軸安裝；所述變流器與輔助定子繞組電路相連，用于根據同步發電機轉速調整輔助定子的電氣參數，并通過輔助定、轉子間的氣隙磁場傳遞給輔助轉子，進而控制雙饋異步發電機轉子的電氣參數，實現整個機組的變速恒頻控制，在發電機組運行于超同步狀態時向交流母線輸送功率，在發電機組運行于亞同步狀態及同步狀態時從交流母線吸收電功率；所述傳動機構用于聯接原動機及雙饋異步發電機轉子，實現動力的傳遞及轉速變換；所述轉速控制系統用于根據整個系統的運行工況調整原動機的轉速，實現能量的高效轉換或限制功率輸入使整個系統處于安全的工作區間；所述輔助系統包括為系統安全可靠工作提供必要的通風、散熱、除冰工作環境的油、氣、水、電設備，進一步保證系統穩定安全運行。進一步地，還包括測量控制系統，所述測量控制系統用于檢測各設備的運行狀態、參數，控制原動機、同步發電機的轉速，進而控制各變流器的運行，監控整個系統的安全穩定運行。進一步地，所述原動機包括風力機、汽輪機、水輪機，實現在風力發電、火力或水利發電等多種場合的應用。進一步地，所述電氣參數包括電壓、電流、頻率、相位。本專利技術相對于現有技術，具有如下的優點及效果：本專利技術簡單，易于實現。本專利技術保留原同步發電機的定子及定子繞組，只將原同步發電機組的轉子替換為與定子繞組極數相同的異步發電機轉子，并與發電機轉子同軸位置上加裝輔助轉子與輔助定子用于增容部分的功率輸出，對原系統的改動較小，改造成本較低，無電刷滑環，結合同步發電機與異步發電機的特性，提高原動機的運行效率，改善原發電機組的運行工況，提高發電機組的容量。對原系統的改動較小，改造成本較低。如上所述，本系統技術手段簡便易行，結合同步發電機與異步發電機的特性，提高原動機及整個發電機組的運行效率，改善原同步發電機組的運行工況，提高發電機組的容量，提高發電機組運行的穩定性。附圖說明圖1為本專利技術實施例的結構方框及控制示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術的專利技術目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本專利技術的實施方式并不因此限定于以下實施例。實施例1如圖1所示。一種同步發電機組的雙定子異步化增容改造系統，包括同步發電機、用于替換同步發電機轉子的雙饋異步發電機轉子、輔助定子、輔助轉子、變流器、轉速控制系統、交流母線、輔助系統、測量控制系統、原動機及其傳動機構。所述同步發電機的定子繞組與交流母線相連，雙饋異步發電機轉子繞組與輔助轉子繞組電路連接，所述同步發電機的雙饋異步發電機轉子與輔助定子、輔助轉子同軸安裝。所述變流器與輔助定子繞組電路相連，用于根據同步發電機轉速調整輔助定子的電氣參數，并通過輔助定、轉子間的氣隙磁場傳遞給輔助轉子，進而控制雙饋異步發電機轉子的電氣參數，實現整個機組的變速恒頻控制，在發電機組運行于超同步狀態時向交流母線輸送功率，在發電機組運行于亞同步狀態及同步狀態時從交流母線吸收電功率。所述傳動機構用于聯接原動機及雙饋異步發電機轉子，實現動力的傳遞及轉速變換；所述轉速控制系統用于根據整個系統的運行工況調整原動機的轉速，實現能量的高效轉換或限制功率輸入使整個系統處于安全的工作區間。所述輔助系統包括為系統安全可靠工作提供必要的通風、散熱、除冰工作環境的油、氣、水、電設備。具體而言，所述測量控制系統用于檢測各設備的運行狀態、參數，控制原動機、同步發電機的轉速，進而控制各變流器的運行，監控整個系統的安全穩定運行，其中測量部分可采用常規的電壓表、電流表或萬用表測量電壓、電流頻率等，采用轉速、扭矩及功率表測量轉速功率，其控制部分可采用常用的PLC或單片機等帶有RS485、RS232等信號輸出功能的控制器件即可根據所測參數調整各設備運行。所述原動機包括風力機、汽輪機、水輪機，實現在風力發電、火力或水利發電等場合的應用。本實施例技術手段簡便易行，結合同步發電機與異步發電機的特性，提高原動機及整個發電機組的運行效率，改善原同步發電機組的運行工況，提高發電機組的容量，提高發電機組運行的穩定性。本專利技術的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本專利技術的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種同步發電機組的雙定子異步化增容改造系統，其特征在于：包括同步發電機、用于替換同步發電機轉子的雙饋異步發電機轉子、輔助定子、輔助轉子、變流器、轉速控制系統、交流母線、輔助系統、原動機及傳動機構，所述同步發電機的定子繞組與交流母線相連，雙饋異步發電機轉子繞組與輔助轉子繞組電路連接，所述同步發電機的雙饋異步發電機轉子與輔助定子、輔助轉子同軸安裝；所述變流器與輔助定子繞組電路相連，用于根據同步發電機轉速調整輔助定子的電氣參數，并通過輔助定、轉子間的氣隙磁場傳遞給輔助轉子，進而控制雙饋異步發電機轉子的電氣參數，實現整個機組的變速恒頻控制，在發電機組運行于超同步狀態時向交流母線輸送功率，在發電機組運行于亞同步狀態及同步狀態時從交流母線吸收電功率；?所述傳動機構用于聯接原動機及雙饋異步發電機轉子，實現動力的傳遞及轉速變換；所述轉速控制系統用于根據整個系統的運行工況調整原動機的轉速，實現能量的高效轉換或限制功率輸入使整個系統處于安全的工作區間；所述輔助系統包括為系統安全可靠工作提供必要的通風、散熱、除冰工作環境的油、氣、水、電設備。

【技術特征摘要】
1.一種同步發電機組的雙定子異步化增容改造系統，其特征在于：包括同步發電機、用于替換同步發電機轉子的雙饋異步發電機轉子、輔助定子、輔助轉子、變流器、轉速控制系統、交流母線、輔助系統、原動機及傳動機構，所述同步發電機的定子繞組與交流母線相連，雙饋異步發電機轉子繞組與輔助轉子繞組電路連接，所述同步發電機的雙饋異步發電機轉子與輔助定子、輔助轉子同軸安裝；所述變流器與輔助定子繞組電路相連，用于根據同步發電機轉速調整輔助定子的電氣參數，并通過輔助定、轉子間的氣隙磁場傳遞給輔助轉子，進而控制雙饋異步發電機轉子的電氣參數，實現整個機組的變速恒頻控制，在發電機組運行于超同步狀態時向交流母線輸送功率，在發電機組運行于亞同步狀態及同步狀態時從交流母線吸收電功率；所述傳動機構用于聯接原動機及雙饋異步發電機轉子...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝寶忠，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東,44