[发明专利]用于使电机与电网同步的方法以及电机和电网的布置结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种使电机与电网同步的方法以及一种电机和电网的布置结构。下文将参考发电机展开，但清楚的是，本发明的方法和布置结构也可用于不同的电机，特别是例如电动机。

背景技术

参考图1，为了将同步电机例如发电机1正确地连接到电网2，提供了同步器3，同步器3测量(通过测量变压器4、5)发电机1和电网2的电压、频率和相位并且仅当上述这些参数尽可能彼此接近时致使断路器6将发电机1和电网2彼此连接起来。

换言之，如图4所示，其示出了相对于时间t的发电机(实线10)和电网(虚线11)的电压V，当曲线10和11彼此重叠时断路器闭合。

然而，在系统架设或维护期间，存在连接发电机1和断路器6的电导线7或者测量变压器4、5的导线互相易位的风险。

当发电机1和电网2彼此连接时，如果这种情况发生，则即使同步器3测量到发电机1和电网2之间的相同电压、相同频率和相同相位，但实际上相位并不相同，最坏情况时相位改变120°(三相电压)。

换言之，如图3所示，其示出了下述情况时相对于时间的发电机1(实线10)和电网2(虚线11)的电压：电导线7或者测量变压器4、5的导线互相易位，当断路器6闭合时电压和频率相同，但是相位改变了120°(“误同步(faultysynchronising)”)。

当断路器6闭合时，这种相位差导致发电机1的轴承受巨大的转矩冲击，该转矩倾向于使发电机轴与电网同相位。

因此，同步电机诸如发电机的轴被设计成能承受这样的巨大转矩冲击。

发明内容

因此，本发明的技术目标是提供一种方法和布置结构，通过该方法和布置结构使现有技术中的上述问题明显减少。

在该技术目标的范围内，本发明的一个目的是提供一种方法和布置结构，当误同步时，使得同步电机(诸如发电机)的轴上的转矩冲击小，尤其比使用常规同步方法的冲击更小。

本发明的进一步目的是提供一种方法和布置结构，使得同步电机的轴更小，并且总体上设计成比根据现有技术的轴承受更小的转矩。

根据本发明，通过提供根据所附权利要求的方法，实现了该技术目标以及这些目的和进一步的目的。

附图说明

从根据本发明的方法的优选但非排他的实施例的描述看，本发明的进一步特点和优势将变得更加明显，该优选但非排他的实施例作为附图中的非限制性示例来说明，附图中：

图1为发电机和电网连接在一起的示意图。

图2为曲线图，示出了互连之前和之后发电机和电网的电压的进程。

图3和图4为曲线图，分别示出了在误同步和同步的情况下，互连之前的发电机和电网的电压、频率和相位相对于时间的进程。

附图标记

1发电机

2电网

3同步器

4、5测量变压器

6断路器

7导线

10发电机电压

11电网电压

13用于频率的控制线

14用于电压的控制线(AVR)

17控制单元

18存储器

20AVR(自动电压调节器)

V₁第一电压

V_g电网电压

Δv电压差

具体实施方式

发电机1由发动机(例如但不限于燃气或蒸汽轮机)驱动旋转，不过发电机1没有连接到电网2；即断路器6(例如具有三极)打开。

发电机1的电压不同于电网的电压，并且它的频率和相位也不同于电网2的频率和相位。

在断路器6闭合并且发电机1连接到电网2之前，发电机1必须与电网2同步。

使发电机1与电网2同步的方法包括使发电机1的频率与电网2的频率同步的步骤。

在这个方面，同步器3通过测量变压器4、5测量发电机1和电网2的频率，并且驱动发电机1(通过控制线13)以使它的频率等于电网2的频率。

在附图中所示的变压器4、5只连接到一根导线7或电网2的单相，但非常清楚的是这是示意性草图，并且在不同的实施例中，根据需要上述连接可应用到一个或更多导线或相位。

在此步骤期间或之前或之后，发电机2的电压朝电网2的电压增加。

在这个方面，同步器3(通过测量变压器4、5)也测量发电机1和电网2的电压，并且通过控制线14驱动AVR 20(自动电压调节器)以增加发电机1的电压。