一种基于集成门极换向晶闸管的大功率抽水蓄能机组启动系统，涉及抽水蓄能机组技术领域，所解决的是简化系统结构，降低谐波含量及无功冲击，提高效率的技术问题。该系统包括供电网、同步电机、静止变频装置、励磁装置和并网开关；所述静止变频装置包括一个滤波器、一个升压变压器、三个变频侧晶闸管功率单元和三个降压变压器；所述励磁装置包括励磁侧变压器和励磁侧晶闸管功率单元；所述同步电机的电枢绕组经并网开关连接供电网，并依次经静止变频装置、电网侧真空开关、电网侧互感器接到供电网，其励磁绕组依次经励磁装置、励磁侧真空开关、励磁侧互感器接到供电网。本发明专利技术提供的系统，力矩特性良好，能提高机组并网成功率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抽水蓄能机组技术，特别是涉及一种基于集成门极换向晶闸管的大功率抽水蓄能机组启动系统的技术。
技术介绍
随着工业用电水平的提高及新能源发电的大力建设，人们对于调峰用抽水蓄能电站的需求越来越迫切。抽水蓄能电站在电网处于高峰负载时可作为发电机运行，向电网提供电能；在电网处于低谷负载时作为电动机运行，驱动水泵，把下游水库的水抽回上游水库，将电能转换成势能以作备用。抽水蓄能电站能够发挥调峰填谷、调频、调相、事故备用和黑起动等多重功能，可以有效减少火电机组参与调峰启停的次数，火电机组可以少担负甚至不担负调峰填谷的任务，从而实现高效平稳运行，保证电网供电可靠性。因此，抽水蓄能电站合理有效的利用，可减少常规火电调峰电源建设和火电机组排放污染气体，对改善电力系统的运行条件及保护环境具有重要意义。大功率抽水蓄能机组(单机容量300MW以上)在水泵工况下的启动是必须要考虑的问题。在现有技术中，大部分抽水蓄能机组水泵工况启动用SFC(静止变频装置)采用的是传统可控硅变频装置，由于可控硅器件的特性及电路拓扑缺陷，其存在结构复杂、损耗大、启动时间慢、谐波含量高、无功冲击大等缺点，将会对电网和电机产生不利影响。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种系统结构简洁、控制精确、维护方便、谐波含量小、无功冲击小、效率高，力矩特性良好，能提高机组并网成功率的基于集成门极换向晶闸管的大功率抽水蓄能机组启动系统。为了解决上述技术问题，本专利技术所提供的一种基于集成门极换向晶闸管的大功率抽水蓄能机组启动系统，包括供电网、同步电机，其特征在于还包括静止变频装置、励磁装置和并网开关；所述同步电机的电枢绕组经并网开关连接供电网；所述励磁装置包括励磁侧变压器和励磁侧晶间管功率单元，所述励磁侧变压器的有一个原边绕组、一个副边绕组，其原边绕组依次经一励磁侧真空开关、一励磁侧互感器接到供电网，其副边绕组经励磁侧晶闸管功率单元接到同步电机的励磁绕组；所述静止变频装置包括一个滤波器、一个升压变压器、三个变频侧晶间管功率单元和三个降压变压器，所述三个变频侧晶间管功率单元与三个降压变压器一一对应；所述降压变压器有一个原边绕组、两个副边绕组；三个降压变压器的原边绕组各依次经一电网侧真空开关、一电网侧互感器分别接到供电网；所述变频侧晶间管功率单元有一个输入端、一个供电端、两个输出端，其两个输出端分别为第一输出端、第二输出端，每个变频侧晶间管功率单元的输入端和供电端均分别接到对应降压变压器的两个副边绕组，各变频侧晶间管功率单元的第二输出端相互串联；所述滤波器有三个输入端、三个输出端，其三个输入端分别连接三个变频侧晶闸管功率单元的第一输出端；所述升压变压器有一个原边绕组、一个副边绕组，其原边绕组分别连接滤波器的三个输出端，其副边绕组依次经一电机侧真空开关、一电机侧互感器接同步电机的电枢绕组。进一步的，所述励磁侧晶闸管功率单元是三相晶闸管整流桥。进一步的，所述降压变压器的原边绕组采用Y型连接，其一个副边绕组采用Y型连接，另一副边绕组采用Δ型连接，两个副边绕组之间的相位相差30°。进一步的，所述变频侧晶间管功率单元包括整流模块、直流电容模块、缓冲吸收模块和逆变模块；所述整流模块由两组三相晶间管整流桥组成，两组三相晶间管整流桥的输入端分别接到本单元所对应的降压变压器的两个副边绕组；所述缓冲吸收模块由一缓冲电感、一缓冲电阻、一缓冲二极管、一缓冲电容组成， 所述缓冲电感及缓冲电容的两端均分别为第一连接端、第二连接端，所述缓冲电感及缓冲电容的第一连接端分别构成缓冲吸收模块的两个输入端，缓冲电感及缓冲电容的第二连接端分别构成缓冲吸收模块的两个输出端，所述缓冲电感的第一连接端经缓冲电阻接到缓冲电容的第二连接端，其第二连接端经缓冲二极管接到缓冲电容的第二连接端；所述直流电容模块由两个高频电容组成，两个高频电容的一端分别接到整流模块中的两组三相晶闸管整流桥的输出端，两个高频电容的另一端分别接到缓冲吸收模块的两个输入端；所述逆变模块由两个集成门极换向晶闸管功率组件组成，每个集成门极换向晶闸管功率组件由集成门极换向晶闸管构成二极管中点钳位三电平结构，两个集成门极换向晶闸管功率组件的集成门极换向晶闸管中点输出端分别构成变频侧晶闸管功率单元的两个输出端，两个集成门极换向晶闸管功率组件的输入端分别接到缓冲吸收模块的两个输出端。进一步的，所述滤波器是LC滤波器。进一步的，所述供电网PG的电压为18kV。本专利技术提供的基于集成门极换向晶闸管的大功率抽水蓄能机组启动系统，利用静止变频装置输出恒定转矩使同步电机加速运行，由于静止变频装置采用了具有自关断能力的变频侧晶间管功率单元，故在同步电机启动初期不必采用传统的强迫换流方式，大大提高了机组启动的成功率与系统的稳定性，与传统可控硅变频启动系统相比，具有系统结构简洁、控制精确、维护方便、谐波含量小、无功冲击小、效率高，力矩特性良好的特点，且无力矩波动和速度波动，同步电机启动过程平稳，提高了机组的并网成功率。附图说明图1是本专利技术实施例的基于集成门极换向晶闸管的大功率抽水蓄能机组启动系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例的基于集成门极换向晶闸管的大功率抽水蓄能机组启动系统中的缓冲吸收模块的电路图。具体实施例方式以下结合附图说明对本专利技术的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本专利技术，凡是采用本专利技术的相似结构及其相似变化，均应列入本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术实施例所提供的一种基于集成门极换向晶闸管的大功率抽水蓄能机组启动系统，包括供电网PG、同步电机G，其特征在于还包括静止变频装置SFC、励磁装置EX和并网开关QF6 ；所述同步电机G的电枢绕组经并网开关QF6连接供电网PG ；所述励磁装置EX包括励磁侧变压器TR5和励磁侧晶闸管功率单元B4，所述励磁侧变压器TR5的有一个原边绕组、一个副边绕组，其原边绕组依次经一励磁侧真空开关QF5、 一励磁侧互感器TVA5接到供电网PG，其副边绕组经励磁侧晶闸管功率单元B4接到同步电机G的励磁绕组；所述静止变频装置SFC包括一个滤波器FIL、一个升压变压器TR4、三个变频侧晶闸管功率单元B1、B2、B3和三个降压变压器TR1、TR2、TR3，所述三个降压变压器分别为第一降压变压器TR1、第二降压变压器TR2、第三降压变压器TR3，所述三个变频侧晶闸管功率单元分别为第一变频侧晶闸管功率单元Bi、第二变频侧晶闸管功率单元B2、第三变频侧晶闸管功率单元B3，三个变频侧晶间管功率单元与三个降压变压器一一对应；所述降压变压器有一个原边绕组、两个副边绕组；三个降压变压器的原边绕组各依次经一电网侧真空开关、一电网侧互感器分别接到供电网PG，其中第一降压变压器TRl 的原边绕组经电网侧真空开关QF1、电网侧互感器TVAl接到供电网PG，第二降压变压器TR2 的原边绕组经电网侧真空开关QF2、电网侧互感器TVA2接到供电网PG，第三降压变压器TR3 的原边绕组经电网侧真空开关QF3、电网侧互感器TVA3接到供电网PG ；所述变频侧晶间管功率单元有一个输入端、一个供电端、两个输出端，其两个输出端分别为第一输出端、第二输出端，每个变频侧晶间管功率单元的输入端和供电端均分别接到对应降压变压器本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于集成门极换向晶闸管的大功率抽水蓄能机组启动系统，包括供电网、同步电机，其特征在于：还包括静止变频装置、励磁装置和并网开关；所述同步电机的电枢绕组经并网开关连接供电网；所述励磁装置包括励磁侧变压器和励磁侧晶闸管功率单元，所述励磁侧变压器的有一个原边绕组、一个副边绕组，其原边绕组依次经一励磁侧真空开关、一励磁侧互感器接到供电网，其副边绕组经励磁侧晶闸管功率单元接到同步电机的励磁绕组；所述静止变频装置包括一个滤波器、一个升压变压器、三个变频侧晶闸管功率单元和三个降压变压器，所述三个变频侧晶闸管功率单元与三个降压变压器一一对应；所述降压变压器有一个原边绕组、两个副边绕组；三个降压变压器的原边绕组各依次经一电网侧真空开关、一电网侧互感器分别接到供电网；所述变频侧晶闸管功率单元有一个输入端、一个供电端、两个输出端，其两个输出端分别为第一输出端、第二输出端，每个变频侧晶闸管功率单元的输入端和供电端均分别接到对应降压变压器的两个副边绕组，各变频侧晶闸管功率单元的第二输出端相互串联；所述滤波器有三个输入端、三个输出端，其三个输入端分别连接三个变频侧晶闸管功率单元的第一输出端；所述升压变压器有一个原边绕组、一个副边绕组，其原边绕组分别连接滤波器的三个输出端，其副边绕组依次经一电机侧真空开关、一电机侧互感器接同步电机的电枢绕组。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姜建国，罗，徐亚军，吴玮，王贵峰，乔树通，左东升，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31
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