【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种变速发电电动机交流励磁能量回馈结构。
技术介绍
1、抽水蓄能电站里的发电电动机属于高转速、大容量的机组，目前定速机组停机手段是先断开出口断路器，利用风摩损耗将转子转速降低至60％时，投入电制动开关将发电机定子短路，利用定子电流产生制动转矩将转速降低至10％，再投入电制动。整个制动过程分为三部分，控制复杂，耗时长，且属于能耗制动，无法对转子动能实现有效利用。与定速机组不同，变速发电电动机的励磁装置可实现四象限运行，停机时能量可通过变流器将转子动能转化为电能存储起来用于厂内负荷供电。目前国内外关于变速发电电动机回馈制动的方法是将转子动能转换为电能回馈至电网里。然而由于回馈能量并不大，且持续时间短，无法有效调度，往往反而对电网形成了扰动。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提出一种变速发电电动机交流励磁能量回馈结构，能够将因制动产生的回馈能量存储并供给厂用负荷，不仅不会对电网形成扰动，还能提高厂用电效率。
2、为此，根据本专利技术的第一个方面，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种变速发电电动机交流励磁能量回馈结构，其特征在于包括变速发电电动机、出口断路器、换相开关、升压变压器、励磁变压器、励磁网侧变流器、励磁机侧变流器、直流母线、第一直流电容器c1和第二直流电容器c2、第一晶闸管m1和第二晶闸管m2、第一igbtg1、第二igbt g2和第三igbtg3、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第四二极管d4、第一
4、所述变速发电电动机定子绕组引出经所述出口断路器与所述换相开关连接；所述换相开关通过导体与升压变压器低压侧连接；所述励磁变压器高压侧连接至换相开关与升压变压器之间的导体；所述励磁变压器低压侧与励磁网侧变流器交流侧连接；所述励磁网侧变流器直流侧正极与直流母线正极连接，所述第一直流电容器c1正极与直流母线正极连接，所述直流母线负极与第二直流电容器c2负极连接，所述第一直流电容器c1负极与第二直流电容器c2正极连接，连接点构成中性点；所述励磁机侧变流器直流侧与直流母线连接，交流侧与变速发电电动机转子绕组连接；
5、所述第一晶闸管m1阳极与直流母线正极连接，阴极与第一二极管d1阳极连接，所述第一二极管d1阴极与第一蓄电池组正极连接；所述第二晶闸管m2阳极与第二蓄电池组负极连接，阴极与第二二极管d2阳极连接，所述第二二极管d2阴极与直流母线负极连接；
6、所述第一igbt g1一端与中性点连接，另一端与第三二极管d3阴极连接，所述第三二极管d3阳极与第一蓄电池组负极连接；所述第二igbt g2一端与中性点连接，另一端与第四二极管d4阳极连接，所述第四二极管d4阴极与第二蓄电池组正极连接；所述第一蓄电池组阴极通过第三igbt g3与第二蓄电池组阳极连接；所述第一蓄电池组和第二蓄电池组通过逆变器接至厂用电母线；
7、所述直流电容c1和c2电容值相同。
8、进一步地，所述逆变器功率为200～400kw，交流侧为0.4kv的低压小功率变流器。
9、进一步地，所述励磁机侧变流器和励磁网侧变流器可以是三电平或五电平拓扑结构，具有中性线，且中性线引出接至中性点。
10、进一步地，所述第一蓄电池组、第二蓄电池组规格相同，存储容量均为e：
11、e1＝2π2n2j；e2＝0.5(ls+lσ)ind2+0.5ldinz2
12、e＝max(e1,e2)
13、式中，n为变速发电电动机转速；j为变速发电电动机转动惯量；pj为励磁机侧变流器额定功率；ind为定子额定电流，inz为转子额定电流，lσ为变速发电电动机气隙漏电抗、ls为定子绕组电抗、ld为转子绕组电抗。
14、根据本专利技术的第二个方面，本专利技术采用以下技术方案：
15、基于上述变速发电电动机交流励磁能量回馈结构的能量回馈控制方法，其特征在于，正常工作时，第一晶闸管m1和第二晶闸管m2、第一igbt g1、第二igbt和第三igbtg3均处于关断状态，出口断路器、换相开关处于闭合状态，励磁变流器处于正常励磁工况；
16、当机组正常停机时，断开出口断路器，励磁网侧变流器停运，励磁机侧变流器处于整流工作状态；导通第一晶闸管m1、第二晶闸管m2和第三igbt g3，停机时间tt为：
17、tt＝2π2n2j/pj
18、式中，n为变速发电电动机转速；j为变速发电电动机转动惯量；pj为励磁机侧变流器额定功率；
19、当变速发电电动机定子引出与升压变压器之间发生短路故障时，对第一直流电容器c1和第二直流电容器c2进行电压控制，当第一直流电容器c1电压超过保护阈值uc1时，导通第一晶闸管m1和第一igbt g1；当第二直流电容器c2电压超过保护阈值uc2时，导通第二晶闸管m2和第二igbt g2；第三igbt g3则始终处于关断状态。
20、本专利技术具有以下优势：
21、1、能够利用交流励磁装置，在停机过程中将转子动能有效存储起来，不对电网形成冲击，与能耗制动相比还可缩短停机时间；
22、2、能够在发电机出口或升压变压器高压侧短路时，将发电机磁场能量存储起来，同时避免直流母线出线过电压；
23、3、在直流电容器及直流母线出线过电压，两组蓄电池并联工作，提升抑制过电压效率；
24、4、增加器件如蓄电池组、逆变器容量较小，成本低。
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1.一种变速发电电动机交流励磁能量回馈结构，其特征在于包括变速发电电动机、出口断路器、换相开关、升压变压器、励磁变压器、励磁网侧变流器、励磁机侧变流器、直流母线、第一直流电容器C1和第二直流电容器C2、第一晶闸管M1和第二晶闸管M2、第一IGBT G1、第二IGBT G2和第三IGBTG3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4、第一蓄电池组、第二蓄电池组以及逆变器；
2.如权利要求1所述的一种变速发电电动机交流励磁能量回馈结构，其特征在于所述逆变器功率为200～400kW，交流侧为0.4kV的低压小功率变流器。
3.如权利要求1所述的一种变速发电电动机交流励磁能量回馈结构，其特征在于所述励磁机侧变流器和励磁网侧变流器可以是三电平或五电平拓扑结构，具有中性线，且中性线引出接至中性点。
4.如权利要求1所述的一种变速发电电动机交流励磁能量回馈结构，其特征在于所述第一蓄电池组、第二蓄电池组规格相同，存储容量均为E：
5.基于权利要求1的一种变速发电电动机交流励磁能量回馈结构的能量回馈控制方法，其特征在于，正常工作
...【技术特征摘要】
1.一种变速发电电动机交流励磁能量回馈结构，其特征在于包括变速发电电动机、出口断路器、换相开关、升压变压器、励磁变压器、励磁网侧变流器、励磁机侧变流器、直流母线、第一直流电容器c1和第二直流电容器c2、第一晶闸管m1和第二晶闸管m2、第一igbt g1、第二igbt g2和第三igbtg3、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第四二极管d4、第一蓄电池组、第二蓄电池组以及逆变器；
2.如权利要求1所述的一种变速发电电动机交流励磁能量回馈结构，其特征在于所述逆变器功率为200～400kw，交流侧为0.4kv的低压小功率变流器。
3.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：任洪涛，卢求真，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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