无刷同步发电装置制造方法及图纸

作为进行无刷同步发电装置的盘车运行的结构，包括同步发电机、交流励磁机、安装于该交流励磁机的电枢的旋转整流器、以及使所述交流励磁机的电枢绕组三相短路的短路单元，使所述交流励磁机的电枢绕组三相短路，来使所述交流励磁机作为感应电动机来动作，从而使所述同步发电机的转子轴旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无刷同步发电装置
本专利技术涉及无刷同步发电装置，尤其涉及使无刷同步发电装置的涡轮及同步发电机的轴以低速旋转的盘车运行(turningoperation)的结构。
技术介绍
无刷同步发电装置由同步发电机、交流励磁机以及旋转整流器的组合来构成。应用一种SFC启动系统，连接同步发电机的定子电枢绕组与静止频率转换器(SFC：StaticFrequencyConverter，以下省略为SFC)，使同步发电机的电枢电流的频率变化、并将同步发电机作为同步电动机来进行启动运行。另一方面，若蒸汽、燃气涡轮等发电厂中所使用的涡轮与同步发电机的转子轴在运行停止状态下以高温状态且不旋转的状态放置，则会因热应变、转子的自重而导致发生轴弯曲。为了防止该轴弯曲，使用由驱动电机和齿轮装置等构成的盘车装置，在运行停止后进行使涡轮与发电机的转子轴以低速(约2至10转/分)旋转一定时间的盘车运行。在驱动涡轮及同步发电机的转子轴的装置中一般设置有盘车用电动机和SFC启动这两种系统，并进行区分使用。SFC启动系统使用在从盘车转速3r/min起至燃气涡轮点火转速2000～2400r/min的升速运行中，盘车用电动机使用在从旋转停止0r/min升速到盘车转速3r/min、并在到达3r/min后进行一定时间的盘车运行中。SFC启动装置(120度通电电流型逆变器)在盘车转速3r/min等转速较低的区域中，SFC电流为间歇通电，SFC电流的控制精度变低。因此，SFC启动装置中，数r/min的低速旋转下的控制较为困难，一般情况下，SFC启动装置不适用于盘车运行。此外，当利用盘车用电动机从旋转停止启动至燃气涡轮点火转速2000～2400r/min的情况下，盘车用电动机的容量及整体结构将变得非常大，不具有经济性，因此，转子轴的驱动装置一般采用盘车专用的齿轮、电动机以及SFC启动的组合。作为发电系统，对同步发电机的转子励磁绕组接通直流电流，使由转子绕组产生的磁通与定子电枢绕组交链，从而在电枢绕组中产生感应电动势，由此来进行发电。作为向该转子励磁绕组提供直流电流的方法，存在“使碳刷与钢制环机械性接触的滑环方式”以及“使用搭载有三相全波整流电路的旋转电机的无刷方式”这两种。无刷励磁机成为对转子实施电枢绕组、对定子实施励磁绕组后的结构，无刷励磁机的转子电枢绕组与同步发电机的转子励磁绕组位于同一转轴上。因此，利用三相全波整流的旋转整流器对由无刷励磁机的转子电枢绕组感应出的电流电压进行整流，并对同步发电机的转子励磁绕组提供直流电流。在组合燃气涡轮与同步发电机的发电厂的情况下，燃气涡轮作为原动机，具有转矩不足、无法使轴系统升速的旋转区域，因此，将SFC连接至同步发电机的定子电枢绕组，使同步发电机的电枢电流的频率变化，从而将同步发电机作为同步电动机来进行启动运行。在启动运行时，将同步发电机作为电动机来运行，然而，与额定旋转时作为发电机的运行同样地，需要对同步发电机励磁绕组提供直流电流。在通过无刷励磁方式对交流励磁机励磁绕组施加了直流的励磁电流的情况下，当转子轴处于停止状态时，在交流励磁机电枢绕组中不产生感应电压，难以对同步发电机励磁绕组接通励磁电流。此外，在数r/min的低转速的状态下，存在针对同步发电机励磁绕组的直流电流的供给不足的问题。针对该问题，专利文献1中提出了如下系统，即：将交流励磁机的定子励磁绕组设为dq轴二相交流绕组，利用逆变器以90度相位差对d轴绕组、q轴绕组进行交流励磁，由此，能由定子产生旋转磁场，在旋转停止时也能产生所需的直流输出。此外，在由驱动电机和齿轮装置等构成的盘车装置中，因机械装置的维护等问题而希望得到一种不使用齿轮装置的可靠性较高的结构，对该结构进行了调查，发现在专利文献2中提出了如下结构，即：将无刷励磁装置设为从定子侧利用直流电源来进行励磁的第1交流励磁机、以及从定子侧利用三相交流电源来进行励磁的绕组型感应电动式第2交流励磁机，与同步发电机配置在同一轴上，将第1旋转整流器连接至第1交流励磁机的电枢绕组，将第2旋转整流器连接至第2交流励磁机的二次绕组，并将第1旋转整流器与第2旋转整流器的直流侧串联连接并向同步发电机的励磁绕组提供励磁电流。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2014－239594号公报专利文献2：日本专利特开平4－96698号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题如上述盘车装置中所见的那样，旋转电气机械一般具有发电机和电动机这2种运行状态，交流无刷励磁系统中的交流励磁机作为发电机来运行，然而，若能使该交流励磁机进行电动机运行，则将产生机械转矩，能使燃气涡轮和发电机的转子轴在盘车运行中旋转。在使交流励磁机进行电动机运行时，为了作为感应电动机来运行，需要用交流对定子绕组进行励磁，因此，通过用逆变器装置进行交流励磁，能将交流励磁机作为电动机来运行。在交流励磁无刷励磁机中，在额定旋转时设为直流励磁，在SFC启动时设为交流励磁，交流励磁机的电枢绕组(转子绕组)中所产生的能量经由旋转整流器被提供至同步发电机的励磁绕组，成为同步发电机的励磁绕组的铜损。另一方面，在盘车运行时，无需对同步发电机的励磁绕组进行励磁，因此，交流励磁机不通电，在功能上停止。在无需该同步发电机的场励磁的状态下，将交流励磁机设为电动机来运行，并使涡轮和发电机的转子轴以低速旋转，由此旨在省略盘车专用的齿轮和电动机。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术的无刷同步发电装置包括：同步发电机；交流励磁机，该交流励磁机与所述同步发电机的转子直接连结；旋转整流器，该旋转整流器安装于所述交流励磁机的电枢；以及短路单元，该短路单元使所述交流励磁机的电枢绕组三相短路，使所述交流励磁机的电枢绕组三相短路，来使所述交流励磁机作为感应电动机来动作，从而使所述同步发电机的转子轴旋转。专利技术效果在交流励磁机不作为无刷励磁机进行运行的状态下，使其作为电动机来运行，并使涡轮和发电机的转子轴以低速旋转，由此能省略盘车专用的齿轮和电动机。由此，无需盘车专用的齿轮和电动机，其设置空间也可省去，能使发电厂的建筑物紧凑化，能降低成本。附图说明图1是本专利技术实施方式1的无刷同步发电装置的示意性结构图。图2是本专利技术实施方式1的电刷相对于滑环的动作状态的示意图。图3是本专利技术实施方式1的动作流程图。图4是本专利技术实施方式2的无刷同步发电装置的示意性结构图。图5是本专利技术实施方式2的动作流程图。图6是本专利技术实施方式3的无刷同步发电装置的示意性结构图。具体实施方式实施方式1﹒下面，基于附图，对本专利技术所涉及的无刷同步发电装置的实施方式1进行说明。此外，在图中，同一标号表示各相同部分或相当部分。图1示出了本专利技术实施方式1中的无刷同步发电装置的示意性结构。该图1中，示出了燃气涡轮发电厂中的SFC启动系统及盘车运行所需的结构。无刷同步发电装置中，燃气涡轮的转子轴1设有同步发电机2、交流励磁机3及永磁体同步发电机4。实际上，同步发电机2的转子2a与燃气涡轮的转子轴1相连接，该同步发电机2的转子2a设有同步发电机2的励磁绕组2aa、旋转整流器5、交流励磁机3的电枢绕组3a、永磁体同步发电机4的励磁永磁体4a。此外，作为同步发电机2的定子2b一侧，设有同步发电机2的电枢绕组2bb、交流励磁机3的励磁绕组3b、永磁体同步发电机4的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷同步发电装置，其特征在于，包括：同步发电机；交流励磁机，该交流励磁机与所述同步发电机的转子直接连结；旋转整流器，该旋转整流器安装于所述交流励磁机的电枢；以及短路单元，该短路单元使所述交流励磁机的电枢绕组发生三相短路，使所述交流励磁机的电枢绕组发生三相短路，使所述交流励磁机作为感应电动机来动作，从而使所述同步发电机的转子轴旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无刷同步发电装置，其特征在于，包括：同步发电机；交流励磁机，该交流励磁机与所述同步发电机的转子直接连结；旋转整流器，该旋转整流器安装于所述交流励磁机的电枢；以及短路单元，该短路单元使所述交流励磁机的电枢绕组发生三相短路，使所述交流励磁机的电枢绕组发生三相短路，使所述交流励磁机作为感应电动机来动作，从而使所述同步发电机的转子轴旋转。2.如权利要求1所述的无刷同步发电装置，其特征在于，所述短路单元由所述交流励磁机的电枢绕组与所述旋转整流器之间的分别设置于三相的滑环、以及相对于所述滑环为可动的电刷来构成，使所述滑环与所述电刷相接触来进行三相短路。3.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫武亮治，山田亚佑梦，吉田圭助，
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