一种多发电机机组多脉整流方法技术

本发明专利技术公开的多发电机机组多脉整流方法，将多台结构与容量相同、以机械结构约束同步运行的发电机平均分成Ｍ组，每组发电机组包括Ｎ台发电机，通过合理地设计发电机绕组之间、同组发电机之间、发电机组之间的电角度，在多发电机机组整流后的直流侧，不同相位的发电机输出电压相互叠加，电压峰值脉波数增加，幅值变小，从而可获得平稳的直流输出电压，降低电流等级和电路损耗，降低滤波电容的容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于分布式发电的整流方法，尤其是适用于风力发电的多发电机 机组多脉整流方法。
技术介绍
风力发电是一类工作在低速范围的新能源发电方式，采用低速同步电机或永磁电 机加上整流逆变的系统结构，即直驱系统，可以取得效率高、对电力系统供电控制容易等一 系列优点。然而直驱系统需要庞大的低速同步电机，而且由于工作频率低、整流输出的脉动 大，需要体积很大的滤波元件，这些都造成了直驱系统体积、重量、成本都成问题。半直驱系 统是通过单级齿轮来加速电机的旋转速度，从而缩小系统体积。在半直驱系统中采用多个 电机是一种较好的做法，增加电机后，不仅可以缩小每台电机的体积、降低整流及逆变电路 的其中功率半导体器件的耐压、容量要求，而且有可能通过提高整流脉波数来降低滤波要 求，从而进一步缩小系统的体积、重量与成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于风力发电的多发电机机组多脉整流方法，以提 高多发电机机组的整流性能。本专利技术提供的多发电机机组多脉整流方法，其特征在于包括多个结构与容量相 同、以机械结构约束同步运行的L台发电机，L > 2，将L台发电机平均分成M组，M > 1，每 组发电机组包括N台发电机，N彡2。设每一台发电机内部的总绕组数为F，将该F个绕组平均分成J组，J ^ 1，每组均 有K相绕组，K ^ 2，每组绕组为一个整流单元。每台发电机内的绕组符合以下电气角度要 求同一个整流单元的绕组电气角度平均分布，相互间隔电角度α = 360° /K;当同一个 发电机中有多个整流单元时，相邻整流单元所对应的绕组之间的电角度β根据总绕组数F 的奇偶数确定(a)当F为偶数时，β = 360° /(2XJXK) ;(b)当F为奇数时，β = 360° / (JXK)。将每组发电机组中能够生成相同相位电压的绕组定义为发电机之间对应绕组。同 一个发电机组中相邻发电机对应绕组的电角度依次相差δ = 360° /(2XJXKXN)。将各发电机组中的第一台发电机之间对应绕组定义为发电机组对应绕组。相邻发 电机组对应绕组的电角度依次相差^ = 360°/(2 χ J χ K χ M χ N)。将每台发电机的J个整流单元的输出端分别与P个整流器的输入端相连，P = J，P 个整流器的直流输出端顺极性串联，构成一台发电机的多脉整流装置；将每组发电机组中 N台发电机的多脉整流装置的输出端顺极性串联，形成一个发电机组的多脉整流装置，将M 组发电机组的多脉整流装置的输出端并联或独立输出，作为多发电机机组的整流输出端。在发电机向电网并网馈送电能的情况下，可以在多发电机机组的整流输出端接逆 变电路。逆变电路可以是单相逆变器或多相逆变器。为了在不同的发电机转速下能够得到稳定的电压幅值，可以在多发电机机组的整 流输出端连接直流-直流电压升压电路或者电压降压电路。例如boost电路，buck电路或 者buck-boost电路等。在发电机与电网并网的情况下，进一步可在直流-直流电压升压电 路或者电压降压电路的输出端接逆变电路。本专利技术的有益效果在于本专利技术提供的多发电机机组多脉整流方法，能够在分布式发电系统的整流直流侧 实现多脉波整流并获得更高电压等级，更加平稳的直流电压，降低电流等级和电路损耗，降 低滤波电容的容量。附图说明图1是四台发电机机组组成的多脉整流方法示意图； 具体实施例方式参照图1，本例有结构与容量相同、以机械结构约束(如采用旋转大齿轮与发电机 的齿轮啮合)同步运行的4台发电机Gll，G12，G21，G22，将4台发电机平均分成2组Ql， Q2，(即M = 2)，每组发电机组包括2台发电机(即N= 2)。设每一台发电机为六相发电机，以第一台发电机Gll为例，如图1所示。内部的总 绕组数为F = 6，将6个绕组平均分成2组Sl和S2 (即J = 2)，每组绕组为一个整流单元， 每组均有3相绕组(即K = 3)。发电机内的绕组符合以下电气角度要求同一个整流单元的绕组相互间隔电角度 α = 360° /K =120°第一个整流单元Sl的绕组Τ11，Τ12，Τ13相互间隔电角度为120°， 第二个整流单元S2的绕组Τ21，Τ22，Τ23相互间隔电角度为120°。两个整流单元之间的 对应绕组Tll与Τ21之间的电角度β = 360° /(2XJXK) =30°电角度。将每组发电机组中能够生成相同相位电压的绕组定义为发电机之间对应绕组，在 图1中，同一个发电机组Ql中发电机Gll中的绕组Tll与发电机G12中的绕组Tll为对应 绕组。对应绕组之间的电角度相差S = 360° /(2XJXKXN) =15°。将各发电机组中的第一台发电机之间对应绕组定义为发电机组对应绕组，发电机 Gll的绕组Tll与发电机G21的绕组Tll是发电机组Ql与发电机组Q2的对应绕组。相邻 发电机组对应绕组的电角度依次相差0 = 360"/(2 χ Jχ K χ M χ N)，所以发电机Gl 1的绕组Tll 与发电机G21的绕组Tll之间相差ρ=7.5°电角度。将每台发电机的2个整流单元的输出端分别与2个整流器Al，Α2的输入端相连， 整流器可以是二极管整流桥，晶间管整流桥等等。2个整流器Α1，Α2的直流输出端顺极性串 联，构成一台发电机的多脉整流装置，本例中四台发电机共有四个多脉整流装置Bll，Β12, Β21, Β22 ；将每组发电机组中2台发电机的多脉整流装置的输出端顺极性串联，形成发电机 组的两个多脉整流装置Cl，C2，此例中将2组发电机组的多脉整流装置Cl，C2的输出端并 联，作为多发电机机组的整流输出端。或者也可以将2组发电机组的多脉整流装置Cl，C2独立输出，作为多发电机机组 的整流输出端。在多发电机机组的输出端，不同相位的发电机输出电压相互叠加，电压峰值脉波数增加，幅值变小，从而可获得平稳的直流整流输出电压。本例采用4台发电机，按上述方法多脉整流，在直流输出侧可获得48脉波的直流 电压，使用270V线线电压的发电机时，可以生成1460V的直流电压。在图1所示具体实例中，在多发电机机组的整流输出端依次连接有boost升压电 路Fl和逆变电路El，这样可以进一步减小直流电压波动，使得幅值更加稳定。本专利技术通过合理地设计发电机绕组之间、同组发电机之间、发电机组之间的电角 度，在多发电机机组整流后的直流侧，可获得平稳的直流电压。本专利技术适用于诸如风力发电 机这种转速变化范围较大的场合。权利要求，其特征在于包括多个结构与容量相同、以机械结构约束同步运行的L台发电机，L≥2，将L台发电机平均分成M组，M≥1，每组发电机组包括N台发电机，N≥2。设每一台发电机内部的总绕组数为F，将该F个绕组平均分成J组，J≥1，每组均有K相绕组，K≥2，每组绕组为一个整流单元。每台发电机内的绕组符合以下电气角度要求同一个整流单元的绕组电气角度平均分布，相互间隔电角度α＝360°/K；当同一个发电机中有多个整流单元时，相邻整流单元所对应的绕组之间的电角度β根据总绕组数F的奇偶数确定(a)当F为偶数时，β＝360°/(2×J×K)；(b)当F为奇数时，β＝360°/(J×K)。将每组发电机组中能够生成相同相位电压的绕组定义为发电机之间对应绕组。同一个发电机组中相邻发电机对应绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多发电机机组多脉整流方法，其特征在于：包括多个结构与容量相同、以机械结构约束同步运行的Ｌ台发电机，Ｌ≥２，将Ｌ台发电机平均分成Ｍ组，Ｍ≥１，每组发电机组包括Ｎ台发电机，Ｎ≥２。设每一台发电机内部的总绕组数为Ｆ，将该Ｆ个绕组平均分成Ｊ组，Ｊ≥１，每组均有Ｋ相绕组，Ｋ≥２，每组绕组为一个整流单元。每台发电机内的绕组符合以下电气角度要求：同一个整流单元的绕组电气角度平均分布，相互间隔电角度α＝３６０°／Ｋ；当同一个发电机中有多个整流单元时，相邻整流单元所对应的绕组之间的电角度β根据总绕组数Ｆ的奇偶数确定：（ａ）当Ｆ为偶数时，β＝３６０°／（２×Ｊ×Ｋ）；（ｂ）当Ｆ为奇数时，β＝３６０°／（Ｊ×Ｋ）。将每组发电机组中能够生成相同相位电压的绕组定义为发电机之间对应绕组。同一个发电机组中相邻发电机对应绕组的电角度依次相差δ＝３６０°／（２×Ｊ×Ｋ×Ｎ）。将各发电机组中的第一台发电机之间对应绕组定义为发电机组对应绕组。相邻发电机组对应绕组的电角度依次相差φ＝３６０°／（２×Ｊ×Ｋ×Ｍ×Ｎ）。将每台发电机的Ｊ个整流单元的输出端分别与Ｐ个整流器（Ａ↓［ｊ］，ｊ＝１～Ｊ）的输入端相连，Ｐ＝Ｊ，Ｐ个整流器的直流输出端顺极性串联，构成一台发电机的多脉整流装置（Ｂ↓［ｍｎ］，ｍ＝１～Ｍ，ｎ＝１～Ｎ）；将每组发电机组中Ｎ台发电机的多脉整流装置（Ｂ↓［ｍ１］，Ｂ↓［ｍ２］，．．Ｂ↓［ｍＮ］）的输出端顺极性串联，形成一个发电机组的多脉整流装置（Ｃ↓［ｍ］，ｍ＝１～Ｍ），将Ｍ组发电机组的多脉整流装置（Ｃ↓［ｍ］）的输出端并联或独立输出，作为多发电机机组的整流输出端。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕征宇，王仕韬，潘式正，姚文熙，郑家龙，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]