用于超临界CO2动力循环的多级串联涡轮发电机系统技术方案

本公开提供一种超临界CO2涡轮发电机系统。该涡轮发电机系统包括：多个涡轮发电机单元(200A至200C)、直流母线(410)、多个有源整流器(290A至290C)和电压控制器(280)。多个涡轮发电机单元中的每一个包括：具有超临界CO2输入和超临界CO2输出的涡轮机(312)；具有电力输入和电力输出的发电机(326)；连接涡轮机和发电机的轴(314)；以及用于确定相关的轴的速度的速度传感器(327)。多个涡轮发电机单元以级联串联的形式连接，其中第一涡轮发电机单元(200A)的输入连接到加热的超临界CO2源。第二涡轮发电机单元(200B)的输入连接到第一涡轮发电机单元的输出。第三涡轮发电机单元(200C)的输入连接到第二涡轮发电机单元的输出。电压控制器(280)被配置为监测多个涡轮发电机单元中的每一个的速度传感器(327)，并改变每个发电机(230A至230C)上的负载，从而控制轴(314)的速度。然后，多个有源整流器(290A至290C)中的每一个将发电机(230A至230C)的电力输出转换为直流，然后直流母线组合来自多个有源整流器的电力。器的电力。器的电力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于超临界CO2动力循环的多级串联涡轮发电机系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年9月4日提交的、名称为“用于超临界CO2动力循环的多级串联涡轮发电机设计”、申请号为63/074,766的美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请在此通过引用并入本文以用于所有目的。


[0003]本专利技术总体上涉及一种利用二氧化碳的太阳能发电站。具体地，本专利技术涉及一种用于超临界CO2(sCO2)发电块的多级涡轮发电机设计。

技术介绍

[0004]许多形式的发电站都依赖包括涡轮机、发电机和压缩机的涡轮机械。基于涡轮机械的发电站效率高、可靠性高，需要的维护少并且费用低。然而，涡轮机不能有效地扩展到更小的尺寸。较小的发电应用所需的较低的质量流量导致低比转速，这使得旋转的涡轮机械与较大的对应部件相比不能达到高效率。在功率输出范围为2至25MWe和高达50MWe的较小尺寸，特别是超临界CO2发电块，涡轮机械的机械组件的最佳设计—涡轮机和压缩机—倾向于以10,000rpm至125,000rpm的转速运行，以适应合理的尖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超临界CO2系统，包括：多个涡轮发电机单元，包括第一涡轮发电机单元，所述多个涡轮发电机单元中的每一个包括：a)具有超临界CO2输入和超临界CO2输出的涡轮机；b)具有电力输入和电力输出的发电机；c)连接所述涡轮机和所述发电机的轴；以及d)用于确定相关的轴的速度的速度传感器；其中，所述第一涡轮发电机单元的输入从热源接收超临界CO2，而一个或多个附加涡轮发电机单元中的每一个的超临界CO2输入联接到所述第一涡轮发电机单元或所述附加涡轮发电机单元中的一个的超临界CO2输出；所述多个涡轮发电机单元的特征在于涡轮发电机的串联级联；直流母线；多个有源整流器，每个有源整流器包括电力输入和电力输出；每个有源整流器的电力输入连接到所述多个涡轮发电机单元中的一个的发电机的电力输出；并且每个有源整流器的电力输出连接到所述直流母线，所述直流母线组合来自所述多个有源整流器的电力；以及电压控制器，从所述多个涡轮发电机单元中的每一个的速度传感器接收速度，并进一步向所述多个有源整流器输出控制信号；所述电压控制器监测每个发电机轴的速度，并命令每个整流器改变电力电子开关频率，以增加或减少所述每个发电机上的负载，从而控制轴速度。2.根据权利要求1所述的超临界CO2系统，其中，串联的涡轮发电机单元的数量为三个。3.根据权利要求1所述的超临界CO2系统，其中，串联的涡轮发电机单元的数量为两个。4.根据权利要求1所述的超临界CO2系统，其中，所述多个涡轮发电机单元中的每一个的发电机包括永磁体、感应机或绕组。5.根据权利要求1所述的超临界CO2系统，其中，所述一个或多个涡轮发电机单元包括安装在与相关涡轮机和发电机相同轴上的压缩机叶轮。6.根据权利要求1所述的超临界CO2系统，其中，所述多个涡轮发电机单元中的每一个的速度传感器包括旋转变压器、光电隔离器槽盘传感器、霍尔效应传感器或接近探头。7.根据权利要求1所述的超临界CO2系统，其中，所述多个涡轮发电机单元中的每一个的有源整流器包括带有绝缘门双极晶体管(IGBT)、晶闸管或其它一些金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的电力电子装置。8.根据权利要求7所述的超临界CO2系统，其中，所述有源整流器MOSFET包括硅或碳化硅。9.根据权利要求1所述的超临界CO2系统，其中，所述电压控制器保持轴的速度以使动力循环效率最大化或使总输出功率最大化。10.一种联接到热源的超临...

【专利技术属性】
技术研发人员：赤拉尼维，
申请(专利权)人：海丽晶控股有限公司，
类型：发明
国别省市：