一种多变流模块互为备用的变速恒频发电机组用变流系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多变流模块互为备用的变速恒频发电机组用变流系统，包括机侧滤波模块、开关切换模块、机侧变流模块、备用变流模块、网侧变流模块、辅助电路模块、网侧滤波模块、测量控制模块,所述机侧滤波模块连接开关切换模块与发电机绕组；所述开关切换模块连接机侧滤波模块、机侧变流模块、备用变流模块、辅助电路模块、网侧滤波模块、网侧变流模块。本实用新型专利技术手段简便易行，适用于双馈异步发电机组及全功率变频的同步发电机组的全新设计、生产与旧有系统的升级改造，可实现变速恒频发电机组在部分设备故障时不停机发电，提高机组的发电量及各设备的利用率，并可充分利用系统中的时空互补性，降低对电网的影响，提高电网运行稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及变速恒频发电机组的变流系统，尤其涉及一种多变流模块互为备用的变速恒频发电机组用变流系统，适用于双馈异步发电机组及全功率变频的同步发电机组的全新设计与旧有机组的升级改。
技术介绍
随着当前能源的紧张，风能、太阳能、潮汐能及波浪能等多种新能源的开发得到了越来越多的重视，在这些新能源的开发中广泛地使用了变速恒频发电机组。为了提高由风能、潮汐能及波浪能等驱动的原动机的能源转化效率，原动机的转速会在某个范围内变化，由其驱动的发电机的转速随之变化，其电功率的频率亦变化，需经变流模块才能并入电网，进而导致其输出的电功率不稳定，谐波含量高，由于这些能源具有不稳定性、随机性的特点，使得其所发出的电能质量低，并入电网后对电网的影响较大，有时甚至要放弃这些能源，造成了较大的浪费。由于电网接纳能力不足和新能源不稳定等自身特点导致的部分发电机暂停，限电导致电场运行经济性下降，限电的主要原因是并网难题，新能源出力不稳定，要其他电源为其提供调峰服务，需建设抽水蓄能、燃气发电等调峰、调频电源，在调峰容量紧缺时，限电特别严重，优化规划电源结构和电网布局，扩大电能消纳市场，还需要通过科技创新，推动电能生产和消费的协调。现有的变速恒频发电系统主要包括双馈异步发电机组及全功率变频的同步发电机组，每台变速恒频发电机组均配备一个机侧变流模块、一个网侧变流模块构成背靠背的变流模块。发电机绕组、变流模块、电网之间是串联的关系，当发电机或变流模块出现故障的时候，整个发电机组必须停机检修进而弃电，降低了发电厂的经济效益。当发电厂中有多台双馈异步发电机同时运行时，由于每台双馈异步发电机的转速会根据其运行工况调整，有的高于同步转速，有的低于同步转速，使得发电厂内的交流母线与网侧变流模块之间有大量的功率交换，电功率经过多次的交流、直流变流，增加了损耗，降低了系统的稳定性；同时，变速恒频发电机组大部分时间处于低容量发电状态，每台发电机组配备一台电网侧变流模块，导致变流模块的利用率降低；另外，变流模块与电网之间频繁地交换功率，给电网注入大量的谐波，降低发电厂输出的电能质量。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种多变流模块互为备用的变速恒频发电机组用变流系统，适用于双馈异步发电机组及全功率变频的同步发电机组。当发电机、网侧或机侧变流模块出现故障时通过开关的切换将故障部分切除，利用系统中的其他变流模块进行功率交换，并可通过直流母线联结其他机组的变流模块，或为其他发电机提供变流容量，实现部分模块故障时发电机组的不停机运行，提高机组发电量以及变速恒频发电机组的设备利用率，并可减少对电网的谐波注入，降低发电设备输出电能对电网的影响，提高发电厂电能质量，提高电网运行的稳定性与经济性。本技术通过下述技术方案实现：一种多变流模块互为备用的变速恒频发电机组用变流系统，包括机侧滤波模块、开关切换模块、机侧变流模块、备用变流模块、网侧变流模块、辅助电路模块、网侧滤波模块、测量控制模块；所述机侧滤波模块连接开关切换模块与发电机绕组，用于减少机侧变流模块的过电压影响；所述开关切换模块连接机侧滤波模块、机侧变流模块、辅助电路模块、备用变流模块、网侧滤波模块、网侧变流模块，用于调整变流模块各模块之间的连接结构，并可与其他机组变流模块的直流母线连接以进行功率交换；所述机侧变流模块连接开关切换模块，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，根据发电机的转速，实现直流母线与发电机绕组的功率交换，并可在其他模块故障后根据需要在机侧变流模式与网侧变流模式之间切换；所述网侧变流模块连接开关切换模块，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，实现交流母线及直流母线间的功率双向交换，并可在其他模块故障后根据需要在机侧变流模式与网侧变流模式之间切换；所述备用变流模块连接开关切换模块，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，实现交流母线及直流母线间的功率双向交换，并可在其他模块故障后根据需要在机侧变流模式与网侧变流模式之间切换；所述辅助电路模块用于稳定网侧滤波模块与机侧滤波模块之间的直流母线电压，抑制变流模块所引起的电压波动，完成低电压穿越功能等；所述网侧滤波模块连接开关切换模块与三相电网，用于降低变流模块对电网的谐波影响；所述测量控制模块用于监测各模块的状态并各控制各模块的运行。本方案适用于双馈异步发电机组及全功率变流的同步发电机组的全新设计、生产与已有系统的升级改造，其利用开关切换及变流模块内部控制模式的转换，使网侧变流模块、机侧变流模块与备用变流模块均可作为相互备用的机侧变流模块或网侧变流模块，或为其他发电机组提供变流容量，实现部分模块故障时发电机组的不停机运行，提高机组发电量以及变速恒频发电机组的设备利用率。进一步地，所述变速恒频发电机组为双馈异步发电机组，所述的备用变流模块为备用整流模块，当机侧变流模块出现故障，则通过开关切换模块将机侧变流模块切除，并将网侧变流模块切换到机侧模式，备用整流模块经网侧滤波模块连接电网，工作在机侧模式的网侧变流模块通过直流母线与备用整流模块相连，经机侧滤波模块向双馈异步发电机转子提供电功率；当网侧变流模块故障，则备用整流模块通过直流母线与机侧变流模块相连，经机侧滤波模块为双馈异步发电机转子提供电功率，本方案提高系统的经济性，简化了系统，备用变流模块采用整流模块，而不必通过直流母线与其他机组互连。进一步地，所述变速恒频发电机组为全功率变流的同步发电机组，所述的备用变流模块为备用整流模块，当机侧变流模块故障，则通过开关切换模块将机侧变流模块切除，备用整流模块通过开关切换模块经机侧滤波模块连接发电机绕组，并经直流母线与网侧变流模块相连；当网侧变流模块故障，则通过开关切换模块将网侧变流模块切除，并通过开关切换模块将机侧变流模块切换到网侧模式，使之工作在网侧模式，备用整流模块通过开关切换模块与机侧滤波模块连接发电机绕组，并经直流母线与工作在网侧变流模式的机侧变流模块相连，本方案提高系统的经济性，简化了系统，备用变流模块采用整流模块，而不必通过直流母线与其他机组互连。本技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：本技术控制（或者运行）简单，易于实现。本技术根据变速恒频发电机的运行状态，利用开关切换及变流模块内部控制模式的转换，使网侧变流模块、机侧变流模块与备用变流模块均可作为相互备份的机侧变流模块或网侧变流模块。也可进行适当的简化，备用变流模块采用整流模块，而不必通过直流母线与其他机组互连。对于双馈异步发电机组，当机侧变流模块故障，则通过开关将机侧变流模块切除，并将网侧变流模块切换到机侧模式，备用整流模块经网侧滤波模块连接电网，工作在机侧模式的网侧变流模块通过直流母线与备用整流模块相连，经机侧变流模块向双馈异步发电机转子绕组提供电功率；当网侧变流模块故障，则备用整流模块通过直流母线与机侧变流模块相连，经机侧变流模块为双馈异步发电机转子绕组提供电功率。对于全功率变流的同步发电机组，当机侧变流模块故障，则通过开关将机侧变流模块切除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多变流模块互为备用的变速恒频发电机组用变流系统，包括机侧滤波模块、开关切换模块、机侧变流模块、备用变流模块、网侧变流模块、辅助电路模块、网侧滤波模块、测量控制模块；所述机侧滤波模块连接开关切换模块与发电机绕组，用于减少机侧变流模块的过电压影响；所述开关切换模块连接机侧滤波模块、机侧变流模块、辅助电路模块、备用变流模块、网侧滤波模块、网侧变流模块，用于调整变流系统各模块之间的连接结构，并可与其他机组变流系统的直流母线连接以进行功率交换；所述机侧变流模块连接开关切换模块，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，根据发电机的转速，实现直流母线与发电机绕组的功率交换，并可在其他模块故障后根据需要在机侧变流模式与网侧变流模式之间切换；所述网侧变流模块连接开关切换模块，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，实现交流母线及直流母线间的功率双向交换，并可在其他模块故障后根据需要在机侧变流模式与网侧变流模式之间切换；所述备用变流模块连接开关切换模块，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，实现交流母线及直流母线间的功率双向交换，并可在其他模块故障后根据需要在机侧变流模式与网侧变流模式之间切换；所述辅助电路模块用于稳定网侧滤波模块与机侧滤波模块之间的直流母线电压，抑制变流模块所引起的电压波动，完成低电压穿越功能等；所述网侧滤波模块连接开关切换模块与三相电网，用于降低变流模块对电网的谐波影响；所述测量控制模块用于监测各模块的状态并各控制各模块的运行。...

【技术特征摘要】
1.一种多变流模块互为备用的变速恒频发电机组用变流系统，包括机侧滤波模块、开关切换模块、机侧变流模块、备用变流模块、网侧变流模块、辅助电路模块、网侧滤波模块、测量控制模块；
所述机侧滤波模块连接开关切换模块与发电机绕组，用于减少机侧变流模块的过电压影响；
所述开关切换模块连接机侧滤波模块、机侧变流模块、辅助电路模块、备用变流模块、网侧滤波模块、网侧变流模块，用于调整变流系统各模块之间的连接结构，并可与其他机组变流系统的直流母线连接以进行功率交换；
所述机侧变流模块连接开关切换模块，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，根据发电机的转速，实现直流母线与发电机绕组的功率交换，并可在其他模块故障后根据需要在机侧变流模式与网侧变流模式之间切换；
所述网侧变流模块连接开关切换模块，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，实现交流母线及直流母线间的功率双向交换，并可在其他模块故障后根据需要在机侧变流模式与网侧变流模式之间切换；
所述备用变流模块连接开关切换模块，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，实现交流母线及直流母线间的功率双向交换，并可在其他模块故障后根据需要在机侧变流模式与网侧变流模式之间切换；
所述辅助电路模块用于稳定网侧滤波模块与机侧滤波模块之间的直流母线电压，抑制变流模块所引起的电压波动，完成低电压穿越功能等；
所述网侧滤波模块连接开关切...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宝忠，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44