一种水电能转换方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水电能转换方法及系统，系统包括水轮机、永磁发电机和电能转换装置；通过整流处理，使得永磁发电机产生的三相交流电压和电流转变为直流电压和电流；通过最佳输出功率处理，使得输送提供给电网的交流电压和交流电流符合电网输送要求且始终保持为最佳输出功率情况下的输出；通过稳压处理和数据同步处理，使得输送至电网的交流电压和电流得以符合电网输送要求，且是在最佳输出功率的情况下进行，让永磁发电机可以在变动频率的转速运行下产生的电压和电流能够输送至电网。因此，通过本发明专利技术实施例，使现有水电站发电时，发电机无须一直保持与电网相同频率的转速运行，可以更充分的利用水力资源进行发电。以更充分的利用水力资源进行发电。以更充分的利用水力资源进行发电。

【技术实现步骤摘要】
一种水电能转换方法及系统


[0001]本专利技术涉及水电能转换
，尤其涉及一种水电能转换方法及系统。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，为了能够有效的利用自然资源，使大自然中的水力资源可以变成人们日常所需的电能，实现水力资源变成电能的绿色转换，其中，如何利用地区水力资源进行发电的问题尤为重要。目前，在传统的水电站中，发电机与水轮机的运转主要是根据水电站所在地区的水流量进行设计，通常采用励磁同步发电机进行发电然后直接与电网并网，由于水电站是采用励磁同步发电机与电网直接并网的连接方式，故励磁同步发电机的频率必须要与电网频率一致，否则就会引发发电机电磁震荡甚至失步的现象，因此，在水电站发电时，励磁同步发电机必须严格保持在额定同步转速下运行方可与电网进行直接并网，现有技术根据有功负荷对水轮机的进水阀门进行调节，从而达到控制水轮机的转速使发电机输出频率稳定的效果。
[0003]然而上游水坝的进水量往往受到水电站所在地区降水量的影响，枯水期与丰水期的水流量差距巨大，使得水电站的进水流量也存在着巨大的差异，长期偏离水电站的预期工作水流量。由于发电站的励磁同步发电机必须以额定的转速下运行，所以输入的水流量也必须是额定的，因此，当在枯水期时，因水流量减少无法达到额定的水流量，无法保持励磁同步发电机以额定的转速运行，所以只能将水闸门关闭，使水轮机停止运行；当在丰水期时，因水流量剧增超过额定的水流量，水轮机转速变快，使得励磁同步发电机超过的额定的转速，所以必须将多余的水量放掉，以保持励磁同步发电机以额定的转速运行。
[0004]因此，目前人们亟需一种水电能转换方法，以解决现有水电站发电时发电机必须以恒速运行，一直保持与电网相同频率转速的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种水电能转换方法及系统，可以使现有水电站发电时发电机不必以恒速运行，一直保持与电网相同频率转速。
[0006]本专利技术实施例提供了一种水电能转换方法，包括：
[0007]获取所述永磁发电机产生的第一交流电压和第一交流电流，将所述第一交流电压和所述第一交流电流转换为第二直流电压和第二直流电流；
[0008]获取所述第二直流电压的电压数据和所述第二直流电流的电流数据，以及获取电网电压的波形、相位、相序和频率数据；根据所述电网电压的波形、相位、相序和频率数据将所述电压数据和所述电流数据调整为目标电压数据和目标电流数据；
[0009]根据所述目标电压数据和所述目标电流数据，将所述第二直流电压和所述第二直流电流转换为目标交流电压和目标交流电流，并将所述目标电压和所述目标电流输送至所述电网。
[0010]作为优选方案，所述将所述第一交流电压和所述第一交流电流转换为第二直流电
压和第二直流电流的步骤，具体为：
[0011]将所述第一交流电压和所述第一交流电流进行整流，得到第一直流电压和第一直流电流；
[0012]将所述第一直流电压和所述第一直流电流进行杂波和干扰滤除处理，得到所述第二直流电压和所述第二直流电流。
[0013]作为优选方案，所述获取所述第二直流电压的电压数据和所述第二直流电流的电流数据，以及获取电网电压的波形、相位、相序和频率数据；根据所述电网电压的波形、相位、相序和频率数据将所述电压数据和所述电流数据调整为目标电压数据和目标电流数据的步骤，具体为：
[0014]获取所述第二直流电流的电流数据和所述第二直流电压的电压数据，以及获取电网电压的波形、相位、相序和频率数据；
[0015]对所述电压数据和所述电流数据进行控制调整，得到目标输出功率；
[0016]根据所述电网电压的波形、相位、相序和频率数据，生成与之一致的目标电压数据；根据所述目标输出功率和所述电压数据得到目标电流数据。
[0017]作为优选方案，所述根据所述电网电压的波形、相位、相序和频率数据将所述电压数据和所述电流数据调整为目标电压数据和目标电流数据，并将所述目标电压和所述目标电流输送至所述电网的步骤，具体为：
[0018]获取所述第二直流电压和所述第二直流电流，将所述第二直流电压和所述第二直流电流进行稳压，得到第三直流电压和第三直流电流；
[0019]接收所述目标电压数据和所述目标电流数据，根据所述目标电压数据和所述目标电流数据，将所述第三直流电压和所述第三直流电流转换为与之一致的第三交流电压和第三交流电流；
[0020]对所述第三交流电压和所述第三交流电流进行高频滤波处理，得到目标交流电压和目标交流电流，并将所述目标交流电压和所述目标交流电流输送至所述电网。
[0021]作为优选方案，判断所述电网是否发生解联，若发生解联，则对所述永磁发电机的输出功率进行调整。
[0022]本专利技术实施例还提供一种水电能转换系统，所述系统包括：水轮机、永磁发电机和电能转换装置；
[0023]所述水轮机的输出端与所述永磁发电机的输入端相连接，所述永磁发电机的输出端与所述电能转换装置的输入端相连接，所述电能转换装置的输出端与电网相连接；
[0024]所述电能转换装置包括整流单元、最佳功率控制单元和电能控制单元；其中：
[0025]所述整流单元用于获取所述永磁发电机产生的第一交流电压和第一交流电流，将所述第一交流电压和第一交流电流转换为第二直流电压和第二直流电流；
[0026]所述最佳功率控制单元用于获取所述第二直流电压的电压数据和所述第二直流电流的电流数据，以及获取电网电压的波形、相位、相序和频率数据；根据所述电网电压的波形、相位、相序和频率数据将所述电压数据和所述电流数据调整为目标电压数据和目标电流数据；
[0027]所述电能控制单元用于根据所述目标电压数据和所述目标电流数据，将所述第二直流电压和所述第二直流电流转换为目标交流电压和目标交流电流，并将所述目标电压和
所述目标电流输送至所述电网。
[0028]作为优选方案，所述整流单元还包括：主整流模块和直流滤波模块；
[0029]所述主整流模块用于接收所述第一交流电压和所述第一交流电流，将所述第一交流电压和所述第一交流电流进行整流，得到第一直流电压和第一直流电流；
[0030]所述直流滤波模块用于将所述第一直流电压和所述第一直流电流进行杂波和干扰滤除处理，得到所述第二直流电压和所述第二直流电流。
[0031]作为优选方案，所述最佳功率控制单元还包括：检测模块、最佳功率调节模块和控制模块；
[0032]所述检测模块用于获取所述第二直流电流的电流数据和所述第二直流电压的电压数据，以及获取电网电压的波形、相位、相序和频率数据；
[0033]所述最佳功率调节模块用于对所述电压数据和所述电流数据进行控制调整，得到目标输出功率；
[0034]所述控制模块用于根据所述电网电压的波形、相位、相序和频率数据，生成与之一致的目标电压数据；根据所述目标输出功率和所述电压数据得到目标电流数据，将所述目标电压数据和所述目标电流数据发送至所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电能转换方法，其特征在于，包括：获取永磁发电机产生的第一交流电压和第一交流电流，将所述第一交流电压和所述第一交流电流转换为第二直流电压和第二直流电流；获取所述第二直流电压的电压数据和所述第二直流电流的电流数据，以及获取电网电压的波形、相位、相序和频率数据；根据所述电网电压的波形、相位、相序和频率数据将所述电压数据和所述电流数据调整为目标电压数据和目标电流数据；根据所述目标电压数据和所述目标电流数据，将所述第二直流电压和所述第二直流电流转换为目标交流电压和目标交流电流，并将所述目标电压和所述目标电流输送至所述电网。2.如权利要求1所述的一种水电能转换方法，其特征在于，所述将所述第一交流电压和所述第一交流电流转换为第二直流电压和第二直流电流的步骤，具体为：将所述第一交流电压和所述第一交流电流进行整流，得到第一直流电压和第一直流电流；对所述第一直流电压和所述第一直流电流进行杂波和干扰滤除处理，得到所述第二直流电压和所述第二直流电流。3.如权利要求1所述的一种水电能转换方法，其特征在于，所述获取所述第二直流电压的电压数据和所述第二直流电流的电流数据，以及获取电网电压的波形、相位、相序和频率数据；根据所述电网电压的波形、相位、相序和频率数据将所述电压数据和所述电流数据调整为目标电压数据和目标电流数据的步骤，具体为：获取所述第二直流电流的电流数据和所述第二直流电压的电压数据，以及获取电网电压的波形、相位、相序和频率数据；对所述电压数据和所述电流数据进行控制调整，得到目标输出功率；根据所述电网电压的波形、相位、相序和频率数据，生成与之一致的目标电压数据；根据所述目标输出功率和所述电压数据得到目标电流数据。4.如权利要求1所述的一种水电能转换方法，其特征在于，所述根据所述电网电压的波形、相位、相序和频率数据将所述电压数据和所述电流数据调整为目标电压数据和目标电流数据，并将所述目标电压和所述目标电流输送至所述电网的步骤，具体为：获取所述第二直流电压和所述第二直流电流，将所述第二直流电压和所述第二直流电流进行稳压，得到第三直流电压和第三直流电流；接收所述目标电压数据和所述目标电流数据，根据所述目标电压数据和所述目标电流数据，将所述第三直流电压和所述第三直流电流转换为与之一致的第三交流电压和第三交流电流；对所述第三交流电压和所述第三交流电流进行高频滤波处理，得到目标交流电压和目标交流电流，并将所述目标交流电压和所述目标交流电流输送至所述电网。5.如权利要求3所述的一种水电能转换方法，其特征在于，还包括：判断所述电网是否发生解联，若发生解联，则对所述永磁发电机的输出功率进行调整。6.一种水电能转换系统，其特征在于，包括：水轮机、永磁发电机和电能转换装置；所述水轮机的输出端与所述永磁发电机的输入端相连接，所述永磁发电机的输出端与所述电能转换装置的输入端相连接，所述电能转换装置的输出端与电网相连接；
所述电能转换装置包括整流单元、最佳功率控制单元和电能...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄闵杰，韩志翔，翁卿亮，
申请(专利权)人：天容宝节能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：