当前位置: 首页 > 专利查询>钱邦永专利>正文

抽水站水泵发电系统及控制方法技术方案

技术编号:13268706 阅读:24 留言:0更新日期:2016-05-18 19:00
本发明专利技术提供了一种抽水站水泵发电系统及控制方法,所述系统包括多个水泵电机、多根抽水管、四象限变频器以及多个转速检测单元,其中:所述四象限变频器包括移相变压器、控制单元及多个功率单元,且每一功率单元包括通过直流母线连接的整流单元和逆变单元;所述控制单元包括阀门控制子单元和回馈控制子单元;所述阀门控制子单元在任一所述转速检测单元测得对应水泵电机的转速大于转速预设值时开启对应抽水管的阀门;所述回馈控制子单元在直流母线电压大于电压预设值时使整流单元工作于能量回馈模式。本发明专利技术通过四象限变频同时实现水泵电机的驱动控制及能量回馈,并结合接触器控制,可高效地将能量回馈到公共电网。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水栗领域,更具体地说,涉及一种抽水站水栗发电系统及控制方法。
技术介绍
水栗是输送液体或使液体增压的机械,被广泛应用于各类抽水站。目前,在某些抽水站,潜在有利用上游来水进行反向发电的需求。而性能良好的水栗除了可以抽水,还可作为水轮机运行。水栗一般按照自身最高运行效率设计,为克服流道损失,一般高效率区扬程较高;而在水栗作为水轮机运行时,其反向发电运行时的水头往往比抽水运行时的额定扬程要小,因此,同转速运行方式对一般水栗来说,其运行效率偏低,不能有效利用水资源。即直接采用同转速发电一般效率很低,通过降低水栗(水轮机)转速可以获得更大的效率,但一般栗站采用同步电机,调速较为困难。为提高发电效率,目前栗站水栗在反向发电运行时一般采取增极降速、机组频率变换等方式。由于水栗反向发电时的最优转速比抽水运行时低,因此可以通过增加电机极对数来降低电机转速的方法来提高发电效率。虽然该方法能在一定程度上提高发电效率,但是电机需做成变极电机,且极数不能任意调节,以致不能灵活应对水头的变化。此外,也有采用水轮发电后带动低转速(低频率)的电动机运行,低转速的电动机再带动工频(50Hz)发电机运行,达到并网发电目的。这种方式在一定程度上提高了水栗发电效率,但由于机组运行频率的不可调节性,当发电水头改变时,其仍不能维持水轮机处于最佳发电运行效率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于,针对上述水栗在发电运行时能量回馈效率较低的问题,提供一种具有发电功能的抽水站水栗系统。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是,提供一种抽水站水栗发电系统,包括多个水栗电机和多根抽水管,且每一水栗电机的转轴分别连接到位于一根抽水管内的叶轮,每一抽水管由一个阀门控制开闭;该系统还包括四象限变频器以及多个转速检测单元,其中:所述四象限变频器包括移相变压器、控制单元及多个功率单元,且每一功率单元包括通过直流母线连接的整流单元和逆变单元;所述控制单元分别与多个转速检测单元及多个抽水管的阀门连接,并包括阀门控制子单元和回馈控制子单元;所述阀门控制子单元在任一所述转速检测单元测得对应水栗电机的转速大于转速预设值时开启对应抽水管的阀门;所述回馈控制子单元在直流母线电压大于电压预设值时使整流单元工作于能量回馈模式。在本专利技术所述的抽水站水栗发电系统中,所述系统还包括第一接触器、多个第二接触器及接触器控制单元,每一所述水栗电机通过一个第二接触器连接到四象限变频器的机侧,且该四象限变频器的网侧经由第一接触器连接到公共电网;所述接触器控制单元用于在接收到预充电命令时控制第一接触器闭合并在接收到启动命令时控制第二接触器闭入口 ο在本专利技术所述的抽水站水栗发电系统中,所述系统还包括输出检测单元,用于检测四象限变频器输出电压及功率单元的输出电流,所述接触器控制单元在接收到启动命令后,仅在输出检测单元测得的输出电压和输出电流未超过设定阈值时控制第二接触器闭入口 ο在本专利技术所述的抽水站水栗发电系统中,所述四象限变频器的变压器、功率模块及控制单元分别位于变压器柜、功率柜及控制柜,且所述变压器柜、功率柜及控制柜依次相邻设置组成变频器柜组。在本专利技术所述的抽水站水栗发电系统中,所述变频器柜组下方具有电缆沟,所述逆变单元的线缆经由电缆沟连接水栗电机;所述电缆沟内设有多个用于固定线缆的托架,且该多个托架分别具有水平上表面并位于电缆沟的不同高度。在本专利技术所述的抽水站水栗发电系统中,所述第二接触器位于与变频器柜组并排设置的高压进线柜内,且该接触器的线缆经由电缆沟连接到四象限高压变频器的变压器。本专利技术还提供一种抽水站水栗发电系统控制方法,所述发电系统包括多个水栗电机和多根抽水管,且每一水栗电机的转轴分别连接到位于一根抽水管内的叶轮,每一抽水管由一个阀门控制开闭;所述发电系统还包括四象限变频器以及多个转速检测单元,所述控制方法包括:(a)通过转速检测单元分别检测多个水栗电机的转速,并在任一水栗电机的转速大于转速预设值时开启对应抽水管的阀门;(b)在四象限变频器的功率单元的直流母线电压大于电压预设值时使四象限变频器的整流单元工作于能量回馈模式。在本专利技术所述的抽水站水栗发电系统控制方法中,每一所述水栗电机通过一个第二接触器连接到四象限变频器的机侧,且该四象限变频器的网侧经由第一接触器连接到公共电网;所述步骤(a)之前包括:(al)在接收到预充电命令时控制第一接触器闭合;(a2)在接收到启动命令时控制第二接触器闭合。在本专利技术所述的抽水站水栗发电系统控制方法中,所述控制方法还包括:检测四象限变频器输出电压及功率单元的输出电流,且所述步骤(a2)仅在测得的输出电压和输出电流未超过设定阈值时执行。本专利技术的抽水站水栗发电系统及控制方法,通过四象限变频同时实现水栗电机的驱动控制及能量回馈,并结合接触器控制,可高效地将能量回馈到公共电网。【附图说明】图1是本专利技术抽水站水栗发电系统实施例的示意图。图2是图1中四象限变频的不意图。图3是图2中变频器柜组的安装结构示意图。图4是图3中电缆沟的示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。如图1所示,是本专利技术抽水站水栗发电系统实施例的示意图。本实施例的抽水站水栗发电系统包括多个水栗电机SM、多根抽水管、四象限变频器10以及多个转速检测单元。与现有的抽水站类似,每一抽水管均为水坝两侧水体之间的连接通道,且每一抽水管由一个或多个阀门控制开闭。每一水栗电机SM的转轴分别连接到位于一根抽水管内的叶轮。转速检测单元可采用安装到水栗电机SM的编码器等。四象限变频器10可采用串联型高压变频器,该四象限变频器10的网侧连接高压电网、机侧分别连接多个水栗电机SM,且该四象限变频器10包括移相变压器、控制单元13及多个功率单元,且每一功率单元包括通过直流母线连接的整流单元11和逆变单元12。控制单元13分别与多个转速检测单元及多个抽水管的阀门连接,并包括阀门控制子单元和回馈控制子单元。上述阀门控制子单元在任一转速检测单元测得对应水栗电机的转速大于转速预设值时开启对应抽水管的阀门;回馈控制子单元在直流母线电压大于电压预设值时使整流单元工作于能量回馈模式。具体地,上述控制单元13可通过FPGA及光纤接口连接到每一功率模块的控制端,从而对整流单元11和逆变单元12进行控制。该控制单元13还可通过ARM连接一个HMI,从而接收输入指令以及显示操作状态等。该控制单元13还可通过DSP连接传感器检测信号、外部装置(例如阀门开关)等。在上述抽水站水栗发电系统工作时,当四象限变频器10输出多路励磁电流信号到同步机励磁装置(具体地,每一水栗电机SM可对应一台励磁装置,也可多台水栗电机SM共用一台励磁装置)。在水栗电机SM启动后,四象限变频器10输出的同步频率低于任一水栗电机SM实际转速时,该水栗电机SM处于发电状态,在四象限变频器10的功率单元内部,水栗电机SM产生的能量通过逆变单元12的二极管回馈到直流母线,控制单元13在测得直流母线电压超过电压设定值时,整流单元11处于能量回馈状态,控制单元13通过控制整流单元11的输出电压的相位和幅值将能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽水站水泵发电系统,包括多个水泵电机和多根抽水管,且每一水泵电机的转轴分别连接到位于一根抽水管内的叶轮,每一抽水管由一个阀门控制开闭;其特征在于:该系统还包括四象限变频器以及多个转速检测单元,其中:所述四象限变频器包括移相变压器、控制单元及多个功率单元,且每一功率单元包括通过直流母线连接的整流单元和逆变单元;所述控制单元分别与多个转速检测单元及多个抽水管的阀门连接,并包括阀门控制子单元和回馈控制子单元;所述阀门控制子单元在任一所述转速检测单元测得对应水泵电机的转速大于转速预设值时开启对应抽水管的阀门;所述回馈控制子单元在直流母线电压大于电压预设值时使整流单元工作于能量回馈模式。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:钱邦永问泽杭罗震许永平祁国虎孙承祥盛维高刘振峰缪融融
申请(专利权)人:钱邦永
类型:发明
国别省市:江苏;32

相关技术
网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1