一种无刷双馈发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无刷双馈发电系统，属于电机发电领域，包括：无刷双馈发电机包括功率绕组和控制绕组；交直交变频器，与控制绕组连接，用于建立并保持初始直流母线电压，调节控制绕组的频率和电压；在变转速的条件下维持功率绕组频率恒定，当功率绕组容量不足时调节控制绕组及功率绕组的功率分配关系；不控整流模块，与功率绕组连接，用于将功率绕组生成的三相交流电整流为目标直流母线电压；逆变模块，与不控整流模块连接，用于将目标直流母线电压逆变为符合用电质量标准的三相交流电，以为连接的负载供电或者连接主电网并网供电。本实用新型专利技术能够使直流母线电压保持稳定，提升了系统的动态响应能力，简化了系统复杂度，减少了调试时间。了调试时间。了调试时间。

【技术实现步骤摘要】
一种无刷双馈发电系统


[0001]本技术属于电机发电领域，更具体地，涉及一种无刷双馈发电系统。

技术介绍

[0002]随着人类社会的发展与物质水平的提升，能源短缺问题日益突出。因此，开发利用清洁的可再生能源和改进能源转换设备以提高能源利用率已成为近年来的研究热点。
[0003]无刷双馈发电机以其结构可靠、励磁调节灵活等特性，在风力、水力、船舶轴带等变速发电领域具有广阔的应用前景，近些年备受关注。
[0004]目前，无刷双馈发电系统通常为功率绕组直接连接负载或电网，控制绕组连接双向变频器，通过变频器改变控制绕组的电压与频率，从而保持功率绕组电压与频率恒定，进而实现电机的变速恒频发电。
[0005]然而，由于无刷双馈发电机数学模型复杂，完全解耦的矢量控制较难实现，导致目前的发电系统仍存在动态响应不佳，直流母线电压稳定性较差等问题，极易造成整个发电系统的停机和崩溃。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种无刷双馈发电系统，其目的在于利用交直交变频器实现直流母线电压的稳定控制，由此解决目前无刷双馈电机发电系统存在的调节复杂、动态响应慢、直流母线电压稳定性差的技术问题。
[0007]为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种无刷双馈发电系统，包括：
[0008]无刷双馈发电机，包括：转子结构和定子结构，所述定子结构包括：铁芯、功率绕组和控制绕组，所述功率绕组和所述控制绕组为两套不同极对数的三相交流绕组；
[0009]交直交变频器，与所述控制绕组连接，用于建立并保持初始直流母线电压，还用于调节所述控制绕组的频率和电压；在所述无刷双馈发电机变转速的条件下维持所述功率绕组频率恒定，在所述功率绕组容量不足的情况下调节所述控制绕组及所述功率绕组的功率分配关系；
[0010]不控整流模块，与所述功率绕组连接，用于将所述功率绕组生成的三相交流电整流为稳定的目标直流母线电压；
[0011]逆变模块，与所述不控整流模块连接，用于将所述目标直流母线电压逆变为符合用电质量标准的三相交流电，以为连接的负载供电或者连接主电网并网供电。
[0012]在其中一个实施例中，所述交直交变频器的直流母线与所述不控整流模块的直流母线并联，用以实现所述功率绕组、所述控制绕组、所述电网及所述负载之间间的能量多向流动。
[0013]在其中一个实施例中，
[0014]所述功率绕组与所述不控整流模块的输入侧连接，用于馈送能量；
[0015]所述控制绕组与所述交直交变频器的输出端连接，用于同所述无刷双馈发电系统进行能量双向交互流动。
[0016]在其中一个实施例中，所述控制绕组的频率及所述功率绕组的频率均能够改变；
[0017]调节所述控制绕组的频率用于维持功率绕组频率恒定；
[0018]调节所述功率绕组频率用于在过载工况下调节两套三相交流绕组的有功分配，增加所述无刷双馈发电系统的容量。
[0019]在其中一个实施例中，所述无刷双馈发电系统的起励方式为直流起励方式或交流起励方式。
[0020]在其中一个实施例中，
[0021]当所述无刷双馈发电系统的起励方式为直流起励方式时，所述无刷双馈发电系统还包括蓄电池，所述蓄电池跨接在所述交直交变频器的直流母线与所述不控整流模块的直流母线上；由所述蓄电池为所述无刷双馈发电系统供电。
[0022]在其中一个实施例中，
[0023]当所述无刷双馈发电系统的起励方式为交流起励方式时，所述主电网通过变压器与所述交直交变频器连接，由所述主电网为所述无刷双馈发电系统供电。
[0024]在其中一个实施例中，当所述主电网和所述交直交变频器通过变压器连接时，所述变压器依据所述交直交变频器和所述主电网的电压等级匹配关系来进行选配。
[0025]在其中一个实施例中，所述交直交变频器的容量小于所述无刷双馈发电机的容量；所述逆变模块的容量与所述无刷双馈发电机的容量的差值小于差值阈值。
[0026]在其中一个实施例中，所述转子结构包括绕线、鼠笼和磁阻中的至少一种。
[0027]总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0028]1.本技术提供无刷双馈发电系统包括：无刷双馈发电机、交直交变频器、不控整流模块、逆变模块、变压器及开关等其它电气部件。所述无刷双馈发电机包含定子结构和转子结构。定子结构包含铁芯、功率绕组和控制绕组。其中，功率绕组直接连接不控整流模块向直流母线馈入电能，控制绕组通过交直交变频器与电网连接，所述交直交变频器的直流母线与整流模块直流母线并联，并通过所述逆变模块最终与负载或电网连接，实现对发出电能。本技术能够实现发电系统直流母线电压的稳定运行，提高系统的动态响应能力，并且可以利用传统商用的交直交变频器自行完成控制，极大简化了无刷双馈发电系统的复杂度，并减少了调试时间。
[0029]2.本技术提供的无刷双馈发电系统通过拓扑结构创新，利用常规的交直交变频器即可实现直流母线电压的稳定控制，可以显著节省研发成本和时间，并且提高了直流母线电压的稳定性和发电系统的动态响应；与此同时，无刷双馈发电机的功率绕组频率不用保持在50Hz，可以根据系统需求灵活改变功率绕组频率，进而有利于提升发电系统的效率和过载能力。
附图说明
[0030]图1是本技术提供的双变频无刷双馈发电系统的结构示意图；
[0031]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0032]电网1、变压器2和14、独网开关3、交直交变频器4、控制绕组5、原动机6、无刷双馈发电机7、功率绕组8、不控整流模块9、逆变模块10、主断路器11、并网开关12、负载13、蓄电池15。
具体实施方式
[0033]为了使本技术的目的、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技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0034]如图1所示，本技术提供一种无刷双馈发电系统，包括：交直交变频器4、无刷双馈发电机7、不控整流模块9和逆变模块10。其中，交直交变频器4用于提供初始直流母线电压；无刷双馈发电机7包括：转子结构和定子结构，定子结构包括：铁芯、功率绕组8和控制绕组5，功率绕组 8和控制绕组5为两套不同极对数的三相交流绕组；其中，控制绕组5与交直交变频器4的输出侧连接，当交直交变频器4输出预设频率的电压时保持初始母线直流电压恒定稳定，并调节功率绕组8和控制绕组5的有功功率分配关系；不控整流模块9与功率绕组8连接，用于将功率绕组8生成的三相交流电整流为稳定的目标直流母线电压；逆变模块10，与不控整流模块9连接，用于将目标直流母线电压逆变为符合用电质量标准的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无刷双馈发电系统，其特征在于，包括：无刷双馈发电机，包括：转子结构和定子结构，所述定子结构包括：铁芯、功率绕组和控制绕组，所述功率绕组和所述控制绕组为两套不同极对数的三相交流绕组；交直交变频器，与所述控制绕组连接，用于建立并保持初始直流母线电压，还用于调节所述控制绕组的频率和电压；在所述无刷双馈发电机变转速的条件下维持所述功率绕组频率恒定，在所述功率绕组容量不足的情况下调节所述控制绕组及所述功率绕组的功率分配关系；不控整流模块，与所述功率绕组连接，用于将所述功率绕组生成的三相交流电整流为稳定的目标直流母线电压；逆变模块，与所述不控整流模块连接，用于将所述目标直流母线电压逆变为符合用电质量标准的三相交流电，以为连接的负载供电或者连接主电网并网供电。2.如权利要求1所述的无刷双馈发电系统，其特征在于，所述交直交变频器的直流母线与所述不控整流模块的直流母线并联，用以实现所述功率绕组、所述控制绕组、所述电网及所述负载之间间的能量多向流动。3.如权利要求1所述的无刷双馈发电系统，其特征在于，所述功率绕组与所述不控整流模块的输入侧连接，用于馈送能量；所述控制绕组与所述交直交变频器的输出端连接，用于同所述无刷双馈发电系统进行能量双向交互流动。4.如权利要求3所述的无刷双馈发电系统，其特征在于，所述控制绕组的频率及所述功率绕组的频率均能够改变；调节所述控制绕组的频率用于维持功率绕组频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪帆，韦忠朝，陈曦，周亚坤，胡国庆，叶材毅，智刚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：