交流励磁机的励磁装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及交流励磁机的励磁装置。气体涡轮发电系统包括：气体涡轮；与气体涡轮的转子通过转轴相连接的主发电机；将三相交流电流转换成直流电流并对主发电机的励磁绕组进行通电的旋转整流器；由电枢绕组以及d轴用励磁绕组和q轴用励磁绕组构成并将电枢绕组所发出的三相交流电流通电至旋转整流器的交流励磁机；在主发电机启动时对交流励磁机进行驱动的励磁装置；以及将电流提供至励磁装置的励磁电源。励磁装置由2台单相逆变器构成，因此能快速响应励磁装置的动作，或者在启动时，在低速旋转中也能对主发电机的励磁绕组形成励磁，且在正常时，也对励磁使用相同励磁装置，从而能简化电路。

【技术实现步骤摘要】
交流励磁机的励磁装置
本专利技术涉及用于启动由气体涡轮和发电机构成的发电装置的交流励磁机的励磁装置。
技术介绍
近年来，从环境保护方面出发，要求发电设备高效化，因此，利用气体涡轮(GT)的组合循环发电有所增加。在这一趋势的背景下，气体涡轮正逐渐变得具有大容量。气体涡轮通过旋转式压缩机将燃烧用空气压缩并送入燃烧器，将燃料吹入燃烧器并使其燃烧，利用此时产生的高温高压燃烧气体来使涡轮旋转。涡轮轴与压缩机直接连接，向压缩机传递压缩动力并连续运行。因此，在气体涡轮启动时，需要利用启动用电动机等来驱动阻力矩较大的压缩机和发电机，直到气体涡轮点燃并达到能自行运行的转速为止。由于这种情况，如下那样启动气体涡轮的方式日益增加：其使用可缩短轴尺寸的可变速逆变器装置来对商用电源进行频率转换，并将发电机本身用作同步电动机来启动气体涡轮，该方式不需要根据发电设备的大容量化而变得尺寸较大的启动用电动机和转矩变换器，室内电源也不会因电动机的启动电流而发生电压下降。此时，需要对启动用电动机的励磁绕组通电数百安培左右的励磁电流直到从旋转转速(数次/分钟)达到额定转速为止，但在通常的交流励磁机方式尤其在无刷励磁方式中，在数次/分钟这样的转速较低的区域存在如下问题：交流励磁机的交流产生电压较小，无法进行充分的励磁。因此，一般采用晶闸管励磁，该晶闸管励磁利用集电环，无论转速如何均能对励磁绕组进行励磁。无刷励磁方式中使用的交流励磁机使电流流过励磁绕组来产生磁通，通过转轴直接连接至发电机的励磁绕组的交流励磁机的电枢绕组与该磁通进行交链，从而产生发电所需的励磁功率。交流励磁机为同步机的情况下，施加于该励磁绕组的电压一般使用直流，但作为交流励磁机应用三相绕组型感应机并将一次侧的励磁绕组作为三相绕组而施加交流电压，从而在二次侧产生交流电压。通过进行这种励磁，能利用可变速逆变器装置来进行启动，这在以往的无刷励磁方式中较难实现(例如专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2003-143899号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题图21是带有以往的无刷励磁机的涡轮发电机的电路结构图，其将三相感应机用作为交流励磁机，能利用可变速逆变器装置对气体涡轮发电装置进行启动。启动时，利用旋转整流器12的二极管将电枢绕组11产生的三相交流电压整流为直流。该旋转整流器12的直流端子在转子4内与主发电机2的激磁绕组21相连接，主发电机2的励磁绕组21成为具有一定方向的磁极的转子4。因此，将主发电机2的电枢绕组22与启动用可变速逆变器装置23相连接，将室内电源71作为输入来生成可变速电源，使主发电机2的电枢绕组22生成旋转磁场并从低频缓慢升速，则无需设置其它特别的加速用电动机，可将主发电机作为同步发电机来启动。此外，启动后和正常运行时，励磁用整流器43将永磁体发电机(PMG)40的交流电压作为电源，利用晶闸管整流器将交流整流为直流，对交流励磁机9的励磁绕组18进行直流励磁从而在电枢绕组11产生三相交流电压，与启动时同样地，在旋转整流器12中成为直流，电流流过主发电机2的励磁绕组21，主发电机2的电枢绕组22产生电压，之后，同步并入至系统电源72。然而，在现有的交流励磁机的励磁装置中，在利用可变速逆变器装置来进行启动时，需要确立主发电机的励磁绕组的励磁。因此，在启动时，对应用三相感应机的交流励磁机的励磁绕组进行交流励磁，之后，因气体涡轮自行运行从而在达到额定转速附近的时刻，需要进行直流励磁。因此，作为交流励磁机的励磁装置，需要启动用的三相电流调整器和晶闸管、以及启动后使用的励磁用整理器的装置，此外，对于交流励磁机的励磁绕组，交流励磁用的接触器和切换至直流励磁用整理器的切换用接触器是必须的，因此存在输出电路具有复杂结构的问题。本专利技术为了解决上述问题而完成，其目的在于获得一种交流励磁机的励磁装置，在交流励磁机的励磁中，灵活运用不需要将直流提供给转子的集电环或电刷的无刷励磁方式发电机的特长，并能利用可变速逆变器装置来启动气体涡轮，且结构简单。用于解决问题的技术方案为了解决上述问题，本专利技术所涉及的交流励磁机的励磁装置的特征在于，包括单相逆变器，该单相逆变器对具有2轴励磁绕组的交流励磁机即同步机的励磁绕组分别提供电流，并由开关元件构成，在交流励磁的情况下，使单相逆变器进行逆变动作，在直流励磁的情况下，使单相逆变器进行斩波动作，利用同步机向发电机提供励磁功率。专利技术效果根据本专利技术的交流励磁机的励磁装置，励磁装置由2台单相逆变器构成，因此，与现有的电流调整器相比具有以下效果：能快速响应励磁装置的动作，此外，在启动时，即便在低速旋转中也能对主发电机的励磁绕组形成励磁，且在正常时，对励磁使用相同的励磁装置，从而能简化电路。附图说明图1表示由包括实施方式1所涉及的励磁装置的交流励磁机所构成的气体涡轮发电系统的结构图。图2表示实施方式1所涉及的励磁装置的单相逆变器的电路图。图3是表示实施方式1所涉及的励磁装置的交流励磁动作中连接有励磁绕组的单相逆变器的动作的电路图。图4是表示采用实施方式1中PWM波形产生方法(高压时)的单相逆变器的逆变动作和输出波形的图。图5是表示采用实施方式1中PWM波形产生方法(低压时)的单相逆变器的逆变动作和输出波形的图。图6是表示实施方式1所涉及的励磁装置的直流励磁动作中的单相逆变器的动作的电路图。图7是表示实施方式1所涉及的励磁装置的直流励磁动作中的单相逆变器的输出波形的图。图8是表示实施方式1所涉及的励磁装置的启动到额定运行为止的单相逆变器的动作逻辑电路的图。图9是表示实施方式2所涉及的励磁装置的直流励磁动作中的单相逆变器的动作的电路图。图10是表示实施方式2所涉及的励磁装置的直流励磁动作中的单相逆变器的输出波形的图。图11是表示实施方式2所涉及的励磁装置的直流励磁动作中的单相逆变器的动作逻辑电路的图。图12是表示实施方式3所涉及的励磁装置的单相逆变器的运行模式逻辑电路的图。图13是表示实施方式4所涉及的励磁装置的单相逆变器的运行模式逻辑电路的图。图14是实施方式5所涉及的励磁装置中的励磁电流的向量图。图15是表示实施方式5所涉及的单相逆变器与励磁绕组之间的连接的电路图。图16是表示由包括实施方式6所涉及的励磁装置的交流励磁机所构成的气体涡轮发电系统的整体的示意电路结构图。图17是表示由包括实施方式7所涉及的励磁装置的交流励磁机所构成的控制系统的控制框电路图。图18是表示实施方式8所涉及的励磁装置中的交流励磁机的转速与励磁频率之间的关系的图。图19是表示实施方式9所涉及的励磁装置的直流励磁动作中的单相逆变器的动作的图。图20是表示实施方式9所涉及的励磁装置的直流励磁动作中的单相逆变器的动作逻辑电路的图。图21表示由包括现有励磁装置的交流励磁机所构成的气体涡轮发电系统的结构图。具体实施方式实施方式1.实施方式1中，作为交流励磁机，将具有d轴和q轴这2个励磁绕组的同步机应用于无刷励磁方式励磁机。下面，基于图1到图8对本专利技术的实施方式1进行说明。图1是表示由包括实施方式1所涉及的励磁装置的交流励磁机所构成的气体涡轮发电系统的整体的示意性电路结构图，图2示出了励磁装置的单相逆变器的电路图，图3表示连接有励磁绕组的单相逆变器的电路图。首先，利用图1，对由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流励磁机的励磁装置，该交流励磁机的励磁装置在由气体涡轮和发电机所构成的发电装置的启动中使用，其特征在于，包括单相逆变器，该单相逆变器对具有2轴励磁绕组的交流励磁机即同步机的所述励磁绕组分别提供电流，并且由开关元件构成，在交流励磁的情况下，使所述单相逆变器进行逆变动作，在直流励磁的情况下，使所述单相逆变器进行斩波动作，利用所述同步机向发电机提供励磁功率。

【技术特征摘要】
1.一种交流励磁机的励磁装置，该交流励磁机的励磁装置在由气体涡轮和发电机所构成的发电装置的启动中使用，其特征在于，包括单相逆变器，该单相逆变器对具有2轴励磁绕组的交流励磁机即同步机的所述励磁绕组分别提供电流，并且由开关元件构成，在交流励磁的情况下，使所述单相逆变器进行逆变动作，在直流励磁的情况下，使所述单相逆变器进行斩波动作，利用所述同步机向发电机提供励磁功率。2.如权利要求1所述的交流励磁机的励磁装置，其特征在于，所述单相逆变器具有多个进行斩波动作的开关元件，在所述直流励磁中，对所述开关元件进行切换，从而变更所述单相逆变器的输出电压的极性。3.如权利要求1所述的交流励磁机的励磁装置，其特征在于，具有从交流转换成直流的转换器，在所述交流励磁和所述直流励磁中，使所述单相逆变器的电压控制开关动作保持一定，利用所述转换器对所述单相逆变器进行控制，从而对所述单相逆变器的输出电压进行控制。4.如权利要求3所述的交流励磁机的励磁装置，其特征在于，所述单相逆变器具有多个进行斩波动作的开关元件，在所述直流励磁中，对所述单相逆变器的做斩波动作的所述开关元件进行切换，从而变更...

【专利技术属性】
技术研发人员：片冈道雄，下村胜，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP