向转子的励磁绕组供应励磁电流的方法、操作用于生成三相AC电压的装置的方法以及对应装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于向系统的三相发电机的转子的励磁绕组供应励磁电流的方法，该系统用于产生三相交流电压以馈送到电力网络中。如果转子的旋转频率偏离电力网络的网络频率，则向励磁绕组供应脉冲励磁电流。

Method of supplying excitation current to excitation winding of rotor, method of operating device for generating three-phase AC voltage and corresponding device

The invention relates to a method for supplying excitation current to the excitation winding of the three-phase generator of the system, which is used to generate three-phase AC voltage for feeding to the power network. If the rotating frequency of the rotor deviates from the network frequency of the power network, the pulsed excitation current is supplied to the excitation winding.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】向转子的励磁绕组供应励磁电流的方法、操作用于生成三相AC电压的装置的方法以及对应装置本专利技术涉及一种向一个装置的一个三相发电机的一个转子的一个励磁绕组供应励磁电流的方法，该装置用于生成三相AC电压以馈送到电网中。本专利技术还涉及一种操作用于生成三相AC电压以馈送到电网中的一个装置的方法。本专利技术还涉及一种用于生成三相AC电压以馈送到电网中的装置，该装置具有至少一个涡轮机、通过该涡轮机驱动的至少一个三相发电机、以及至少一个控制和/或调节单元，该至少一个控制和/或调节单元控制和/或调节向该三相发电机的一个转子的一个励磁绕组供应励磁电流，其中涡轮机的一个涡轮机转子以可旋转地固定的方式连接到该转子。用于生成三相AC电压以馈送到电网中的装置是众所周知的，并且这样的装置用于发电厂。这种装置可以具有至少一个涡轮机和至少一个三相发电机，尤其是通过涡轮机驱动的涡轮发电机。涡轮机可以是例如联合循环燃气涡轮机(CCGT)发电厂的燃气涡轮机、或燃气轮机厂的燃气涡轮机、或汽轮机发电厂的汽轮机。涡轮机的一个涡轮机转子通常以刚性方式或可旋转地固定的方式连接到三相发电机的转子。为了能够使用三相发电机以通过涡轮机转子的旋转而在50Hz或60Hz的常规电网频率下生成三相AC电压、并将所述三相AC电压馈送到一个电网中，涡轮机转子由此通常必须在50Hz或60Hz的操作频率下旋转。当这样的装置启动时，在已经达到了与电网的电网频率同步的旋转频率之后，该装置需要一定的时间，以便能够平衡电网频率与旋转频率之间可能的相移。该时间不可用于由装置生成的三相AC电压到电网中的馈入。当以这种方式启动装置时，涡轮机转子或转子的旋转速度可以被加速，例如，被加速到3000rpm。在这种情况下，由于被形成为直流电流的励磁电流，导致在三相发电机的转子与一个定子之间通常生成在3000rpm下旋转的磁场，该励磁电流被供应给转子的励磁绕组。所述磁场在定子的一个定子绕组中感应出三相AC电压，该三相AC电压的频率与相应的电网频率(例如，50Hz)相对应。在如上所述的可能的相移的平衡之后，一个发电机开关可以将三相发电机与电网互连。然后，涡轮机转子和转子与电网同步运行。装置承担负载，并将三相AC电压馈送到电网中。在特定情况下、尤其是当这种装置在一个频率支撑操作中操作时，涡轮机转子或转子的旋转速度与电网频率匹配。在这种情况下，装置试图保持电网频率，以便通过反作用来稳定电网、尤其是通过变化旋转速度来稳定电网。对于这种类型的装置，出于转子动力学的原因以及出于涡轮机(尤其是燃气涡轮机)的压缩机的稳定性的原因，仅实现了一个特定频率范围，在该特定频率范围内，所描述的频率支撑操作是可能的。本专利技术的一个目的是提高一种用于生成三相AC电压以馈送到一个电网中的装置的利用能力。本专利技术的另一目的是可以使用对应装置的涡轮机，该涡轮机的涡轮机转子旋转频率低于相应电网的电网频率，以便将在电网频率下的三相AC电压供应给电网。本专利技术的又一目的是改进一个对应装置的一个频率支撑操作。根据本专利技术的向用于生成三相AC电压以馈送到一个电网中的一个装置的一个三相发电机的一个转子的一个励磁绕组供应励磁电流的方法，当转子的旋转频率偏离电网的电网频率时，一个脉冲励磁电流被供应给励磁绕组。根据本专利技术，通过向转子的励磁绕组提供脉冲励磁电流，来平衡三相发电机的转子的旋转速度与电网的电网频率的偏差。结果，即使当转子的旋转频率与电网频率不同时，也可以借助于三相发电机生成在电网频率下的三相AC电压。因此，如常规一样，为了能够将由三相发电机生成的三相AC电压的频率与电网频率相匹配，不需要变化涡轮机转子的旋转速度、或以可旋转地固定的方式与该涡轮机转子连接的转子的旋转速度。相反，装置或该装置的诸如涡轮机和三相发电机之类的组件部分的尺寸可以被设置为用于最佳操作点并且在所述调节期间保持在操作点，这总体上提高了装置的效率。例如，如果转子的旋转频率低于相应的电网频率，则可以将脉冲励磁电流供应给励磁绕组。结果，在三相发电机的转子与一个定子之间生成在与电网频率相对应的频率下旋转的一个磁场。因此，定子的一个定子绕组看到在与电网频率相对应的频率下旋转的一个磁场，由此在定子绕组中感应出在电网频率下的AC电压。结果，即使在装置的启动期间或者在更早的时间，也可以在定子中生成在与电网频率相对应的频率下的三相AC电压。因此，即使在装置的启动期间的非常早的时间处，也可以在三相AC电压与电网之间发生同步，由此可以显著缩短该同步所需的时间。因此，同步早在转子的旋转频率不与电网频率相对应的时间就可以发生。结果，与常规装置相比较，这显著增加了装置的利用能力，如先前所述。在同步之后，可以向励磁绕组供应直流电流。由于更早的同步，所以与一个传统装置相比较，该装置可以显著更早地向电网提供电力。由于在50Hz的操作频率下的燃气涡轮机(50Hz燃气涡轮机)的功率和效率大于对应的60Hz燃气涡轮机的情况，因此也对使用50Hz燃气涡轮机以向在60Hz的电网频率下的电网(60Hz电网)供电感兴趣。通过向转子的励磁绕组供应脉冲励磁电流，可以在定子与转子之间形成旋转频率大于转子的旋转频率的一个旋转磁场、以及旋转频率低于转子的旋转频率的另一旋转磁场。给定转子的旋转频率(例如，50Hz)，可以通过适当选择脉冲励磁电流，来形成在60Hz的旋转频率下旋转的一个磁场、以及在40Hz的旋转频率下旋转的一个磁场。这导致在定子绕组中感应出频率为60Hz的AC电压以及频率为40Hz的AC电压。40HzAC电压可以通过合适的方式而被从通过三相发电机生成的三相AC电压中滤除，使得60Hz三相AC电压被施加到一个机器变压器上，三相发电机借助于该机器变压器而连接到电网，以便能够向电网提供具有对应功率的所述电压。因此，可以使用根据本专利技术的方法，以通过涡轮机而将在电网频率下的三相AC电压馈送到电网中，该涡轮机的涡轮机转子旋转频率低于电网的电网频率。结果，可以实现更高的比功率。通过向转子的励磁绕组提供脉冲励磁电流，定子的定子绕组因此可以看到在电网频率下旋转的一个磁场。结果，通过适当选择脉冲励磁电流，可以确保通过装置的频率支撑独立于转子的旋转频率。该装置尤其可以在比传统装置更宽的频率范围内提供频率支撑。装置的组件部分的尺寸不必使得装置的组件部分必须能够满足特定的频率支撑范围。相反，组件部分的尺寸可以被设计为针对特定操作点，在该特定操作点处该装置尤其具有高效率和高耐用性。因此，可以提供一种具有改进的频率支撑操作的装置。优选地，脉冲励磁电流以这样的方式生成，使得脉冲励磁电流的频率与从电网频率减去旋转频率所产生的差异频率相对应。以下依据相应的旋转频率来生成脉冲励磁电流。优选地，脉冲励磁电流以这样的方式生成，使得它随时间变化而具有正弦、方波、三角或锯齿的轮廓。结果，脉冲励磁电流可以最佳地匹配相应的应用情况。在向励磁绕组供应脉冲励磁电流期间，脉冲励磁电流的轮廓的形状也可以变化。优选地，脉冲励磁电流以这样的方式生成，使得在三相发电机的转子与一个定子之间生成60Hz旋转磁场、以及在与该60Hz旋转磁场相反的方向上旋转的40Hz旋转磁场。结果，在定子的定子绕组中生成60Hz的AC电压和40Hz的AC电压。可以从由三相发电机生成的三相AC电压中滤除所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于向一个装置(1，9)的一个三相发电机(4，8)的一个转子(11)的一个励磁绕组(12)供应励磁电流的方法，所述装置(1，9)用于生成三相交流电压以馈送到一个电网(2)中，其特征在于当所述转子(11)的旋转频率偏离所述电网(2)的电网频率时，脉冲励磁电流(I)被供应给所述励磁绕组(12)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.24 EP 16170952.21.一种用于向一个装置(1，9)的一个三相发电机(4，8)的一个转子(11)的一个励磁绕组(12)供应励磁电流的方法，所述装置(1，9)用于生成三相交流电压以馈送到一个电网(2)中，其特征在于当所述转子(11)的旋转频率偏离所述电网(2)的电网频率时，脉冲励磁电流(I)被供应给所述励磁绕组(12)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述脉冲励磁电流(I)以这样的方式生成，使得所述脉冲励磁电流(I)的频率与从所述电网频率中减去所述旋转频率而产生的差异频率相对应。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述脉冲励磁电流(I)以这样的方式生成，使得所述脉冲励磁电流(I)随时间(t)变化而具有正弦、方波、三角或锯齿的轮廓。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述脉冲励磁电流(I)以这样的方式生成，使得在所述三相发电机(4，8)的所述转子(11)与一个定子(10)之间生成一个60Hz旋转磁场以及一个40Hz旋转磁场，所述40Hz旋转磁场在与所述60Hz旋转磁场相反的方向上旋转。5.一种操作用于生成三相AC电压以馈送到一个电网(2)中的一个装置(1，9)的方法，其特征在于使用根据权利要求1至4中任一项所述的方法，将脉冲励磁电流(I)供应给所述装置(1，9)的一个三相发电机(4，8)的一个转子(11)的一个励磁绕组(12)，其中由所述定子(10)的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·本瑙尔，K·布鲁内，M·古特穆斯，C·耶克尔，M·克洛克，M·科贝，M·科瓦尔斯基，C·莱曼，A·马施金，P·皮亚塞茨基，MP·皮克茨克，H·罗曼诺夫斯基，F·勒尔，M·施马尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE