[发明专利]一种调速同步电机机组有效
申请号: | 201110105848.7 | 申请日: | 2011-04-26 |
公开(公告)号: | CN102299676A | 公开(公告)日: | 2011-12-28 |
发明(设计)人: | 郝楠 | 申请(专利权)人: | 郝玉山 |
主分类号: | H02P9/14 | 分类号: | H02P9/14;H02P9/44;H02J3/40 |
代理公司: | 北京维澳专利代理有限公司 11252 | 代理人: | 马铁良 |
地址: | 河北省保定市北市区双*** | 国省代码: | 河北;13 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 调速 同步电机 机组 | ||
技术领域
本发明涉及调速电机技术,尤其是同步电机及其调速技术。
背景技术
风能可再生、清洁环保并且储量巨大,风力发电是新能源的主要发展方向之一。为了适应风速的不稳定性,传统的风力发电机采用异步电机,机头还设有升速齿轮箱,将低速旋转的叶片升速到异步电机的转速。异步发电机需要从电网吸收无功功率,这将增加网损并可能产生电网稳定性问题;升速齿轮箱造价高、效率低,加大了机头重量,限制了塔身高度;而且适风范围较窄,发电风速为5~25m/s,在网风速为3~30m/s。
传统同步电机定子侧的交直交变频调速成本高、损耗大。
异步电机分变频调速和双馈调速,变频调速与同步电机的定子侧调速一样,成本高、损耗大,不适于大型电机应用;双馈调速的电机工作在异步状态,受异步转矩M-滑差s特性的约束,调速范围有限,仍然不能革除风力发电机组的升速齿轮箱。
中国专利申请ZL200810054781.7(发明名称:一种单馈同步风力发电机组),公开了一种风力发电机组的调速方案,该发明的同步发电机的转子绕组与定子绕组结构相同,定子绕组是三相的、转子绕组也是三相的,定子绕组是p对极,转子绕组也是p对极,结构复杂,不宜制造;转子绕组较多,从而逆变器输出回路也较多。该专利申请的方案中将双馈调速的控制器用于调速同步机的励磁控制,然而双馈控制器只能使得ωf≈ωs-ωm,不能保证ωf=ωs-ωm,所以,该专利申请的方案在实践中是难于实施的。
针对上述技术和应用问题,本发明旨在提出一种新型的调速电机机组,不从电网吸收无功,调速范围宽,用作风力发电机时结构简化,革除升速齿轮箱,提高效率,降低机头重量,拓宽适风面和适风范围,提高风能利用率。
发明内容
为实现上述技术目的,本发明给出一种调速同步电机机组,包括同步机和控制器,同步电机包括转子和定子,定子线圈连接电网以向电网发送有功功率、无功功率或从电网输入有功功率,控制器输出励磁电压连接转子线圈形成励磁电流,励磁电流用于产生磁场,控制器的电源输入接电网;其特征在于:所述同步电机为双励磁绕组电机,包括两个转子线圈,所述的两个转子线圈在空间上呈α电角度布置;所述控制器输出两路交流励磁电压分别连接两个转子线圈中的一个,形成两个交流励磁电流;所述控制器的一个反馈输入接电机的机械转速Ωm,另一个反馈输入连接电网接收电网电压信号用于测量电网角频率ωs,第三个反馈输入为所述同步电机的机端电压,所述控制器的一路输出控制所述两个交流励磁电压的角频率ωf达到ωf=ωs-p·Ωm和电流相位差等于(π-α),另一路输出控制所述两个交流励磁电压的有效值使得机端电压趋于给定机端电压。
其中,p为电机的极对数,p=1,2,3,...。电角度等于机械角度的p倍,电角速度等于机械转速的p倍,即其中,N为转子机械旋转的转速,单位是转/分钟。
励磁电压在转子绕组中形成励磁电流,励磁电流形成励磁磁场,本发明的控制器有两个作用,一个作用与普通同步机的励磁控制器作用一样,调整励磁电压的有效值使得机端电压与给定机端电压一致;另一个作用是调整励磁电压的频率ωf,以保证交流励磁电流的相位差是(π-α),从而,所形成的励磁磁场只有正向旋转分量,还保证ωf=ωs-p·Ωm和在不同的转速Ωm下,正向旋转磁场相对于定子的转速ωf+p·Ωm仍然保持与电网频率ωs同步运行。正是后一个作用,才能够允许本发明的同步电机以不同的转速运行。
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