大型风力发电机轴电流防范系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种大型风力发电机轴电流防范系统，其包括变频器，所述变频器的三个输出端分别安装有滤波器，所述滤波器输出三相电压发送给发电机。本实用新型专利技术通过在变频器的输出端加入滤波器，所述滤波器降低了电机输入脉冲电压的电压上升率，电机内分布电容的电压耦合作用便会大大减弱，轴电压以及由此引起的EDM电流都会下降，同时由于电压变化率引起的dv/dt电流也会明显减少，因此，本实用新型专利技术的电流防范系统可以有效地抑制轴承电流的产生。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风力发电
，特别涉及一种大型风力发电机轴电流防范系统。
技术介绍
大中型交流电机运行中，转子轴电压一旦形成回路，就会产生轴电流。轴与轴瓦之间采用油润滑，电机轴是压在油膜上的。由于轴电压幅值较低，所以油膜的绝缘一般是不会被击穿的。在转子高速运转过程中，如果出现润滑油脂不合要求或缺油等情况，将会导致油膜破裂击穿，造成轴和轴瓦形成金属性接触，在瞬间轴电压会形成闭合回路，形成低电压击 穿。这时，产生的轴电流相当大，瞬间可达到几百安甚至上千安，足以烧坏轴颈和轴瓦。由运行摩擦在轴上产生的静电电荷逐渐积累，使轴电压的电位因充电而不断升高。当运转的轴接触到旋转体以外的任何部件时，便通过该部件进行放电。当运转的轴一直不接触旋转体外的部件时，会一直积累电荷，最后产生过高的电压。如果该电压超过轴承油膜的绝缘强度，那么电荷在极短的时间内放电，则形成轴电流。轴电流会在转轴、轴承内圈、轴承外圈、轴承室构成的回路中流过，最显著的是在转轴轴承的位置和轴承内圈表面因电弧放电产生的小而深的圆形蚀点。轴电流不但破坏油膜的稳定和油膜形成条件，而且由于放电在转轴和轴承内圈的表面产生很多蚀点，破坏了轴与轴承的良好配合，从而造成轴承无法正常工作。在特殊情况下，强大的轴电流会在轴颈和轴瓦的接触面上产生强烈的电弧，导致轴颈和轴瓦损坏，造成电机振动和杂响声，最后导致电机无法正常工作。近年来随着变频技术的发展，交流传动系统采用了 PWM变频控制方式，使用IGBT快速切换元件，在轴承上会产生高频电流脉冲。这些脉冲电流的能量高到一定程度，就会造成轴承的损坏。可见电机轴承电流产生的一个主要原因是变频器输出的高频脉冲具有过高的dv/dt前后沿，由此可知，抑制轴承电流的有效办法就是降低变频器输出电压的dv/dt。但是，变频器本身输出的脉冲电压上升时间是由功率器件的开关特性决定的，因此只能在变频器输出端附加装置改变其输出电压的dv/dt。以往降低变频器输出电压上升沿dv/dt的一个最直接的办法是在变频器输出端串上大的电抗器，即可构成所谓的“正弦波滤波器”，变频器输出的脉冲电压在经过大电抗器后成为完全的正弦波电压，这样便可以消除轴电压与轴承电流。但是这种办法的代价是电抗器的功率损耗大，体积大，造价高，在风电系统中应用不是很合适。因此，如何设计一种大型风力发电机轴电流防范系统，即为本领域技术人员所欲解决的方向所在。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种大型风力发电机轴电流防范系统，以解决上述现有技术中所存在的问题。为了达到上述目的，本技术提供一种大型风力发电机轴电流防范系统，其包括变频器，所述变频器的三个输出端分别安装有滤波器，所述滤波器输出的三相电压发送给发电机。较佳的实施方式中，所述的变频器的三个输出分别串接一个电抗器，所述电抗器连接所述滤波器。较佳的实施方式中，所述的电抗器为电感，其感抗值为0. 02mH。较佳的实施方式中，所述的滤波器为RC滤波器，所述RC滤波器由电阻和电容串联组成，所述电阻连接所述变频器输出端，所述电容通过电缆接地。较佳的实施方式中，所述的滤波器为RC滤波器，所述RC滤波器由电阻和电容串联组成，所述电阻端连接所述电抗器，所述电容通过电缆接地。较佳的实施方式中，所述的电阻为600W/47R。 较佳的实施方式中，所述电容为0. IuF。与现有技术相比，本技术的有益效果在于本技术的逆变输出滤波器降低了电机输入脉冲电压的电压上升率，这样一来，电机内分布电容的电压稱合作用便会大大减弱，轴电压以及由此引起的EDM电流都会下降，同时由于电压变化率引起的dv/dt电流也会明显减少，因此滤波器可以有效地抑制轴承电流的产生。附图说明图I为本技术大型风力发电机轴电流防范系统组成框图；图2为本技术大型风力发电机轴电流防范系统另一实施例组成框图；图3为本技术大型风力发电机轴电流防范系统电路图。附图标记说明10_变频器；20_滤波器；30_发电机；40_电抗器。具体实施方式以下结合附图，对本技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。如图I所示，为本技术大型风力发电机轴电流防范系统组成框图，本技术大型风力发电机轴电流防范系统I包括变频器10，所述变频器10的三个输出端分别安装有滤波器20，所述滤波器20输出的三相电压发送给发电机30。如图2所示，为本技术大型风力发电机轴电流防范系统另一实施例组成框图，在本实施例中，是在变频器10三个输出端分别串接一个电抗器40，所述电抗器40连接所述滤波器20，所述滤波器20输出的三相电压发送给发电机30，所述的电抗器40可为电感。如图3所示，为本技术大型风力发电机轴电流防范系统电路图，本技术的在变频器的输出端串接电感(LI，L2，L3)以抑制电流的快速变化，同时在变频器的输出端线间设置滤波器以吸收输出电压的高次谐波，这样可以适当降低输出脉冲电压上升沿的dv/dt值，达到抑制轴承电流的目的。本实施例中的滤波器采用RC滤波器(R1C1，R2C2，R3C3组成RC电抗)，其具体的连接方式是变频器每一相的输出端先分别串接一个相应参数的电感，之后，每一相再分别连接到RC滤波器的一端，RC滤波器的另一端连接在一起作为公共端，通过电缆接地。最后将滤波器输出的三相电压VI，V2，V3输送给发电机。上述的电感的感抗值为0. 02mH。RC滤波器的电阻为600W/47R、电容为0. IuF0综上所述，本技术的逆变输出滤波器降低了电机输入脉冲电压的电压上升率，这样一来，电机内分布电容的电压I禹合作用便会大大减弱，轴电压以及由此引起的EDM电流都会下降，同时由于电压变化率引起的dv/dt电流也会明显减少，因此滤波器可以有效地抑制轴承电流的产生。同时，本设计方案经过实验验证，在采取了上述措施后，发电机的运行状态得到了明显改善，从而大大延长大型风力发电机轴承的使用寿命，达到了设计目的。以上说明对本技术而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型风力发电机轴电流防范系统，其特征在于，其包括变频器，所述变频器的三个输出端分别安装有滤波器，所述滤波器输出的三相电压发送给发电机。2.根据权利要求I所述的大型风力发电机轴电流防范系统，其特征在于，所述的变频器的三个输出分别串接一个电抗器，所述电抗器连接所述滤波器。3.根据权利要求2所述的大型风力发电机轴电流防范系统，其特征在于，所述的电抗器为电感，其感抗值为0. 02mH。4.根据权利要求I所述的大型风力发电机轴电流防范系统，其特征在于，所述的滤波器为RC...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉龙，宫玉鹏，苏丽营，宋志强，张少杰，
申请(专利权)人：华锐风电科技集团股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：