[发明专利]发电机各支路独立运行的高容错性供电方法

说明书

技术领域

 本发明属于电气工程领域，涉及一种发电机各支路独立运行的高容错性供电方法。

背景技术

本专利受国家863项目(2012AA061303）及国家重大科学仪器设备开发专项（2012YQ05024207）资助。近年来，由于经济发展和资源分布不均衡而造成的电力紧缺现象突出，使独立电源在国民经济发展中的作用更为明显。与集中式供电相比，独立供电系统呈现出了突出的优点，它具有可靠性高，易于实现模块化和便于维护等优点，其作为主电源或备用电源在船舶、航空、医院、应急、救灾、矿山、石化等众多领域得到了广泛的应用。同时，与大电网配合，独立电源可大大的提高供电可靠性，可在电网崩溃和意外灾害情况下，维持重要用户供电，可避免一些灾难性后果。

随着原油价格猛增，促进了对致密油气、页岩油气以及煤层气等非常规油气资源的开发，对独立电源的单机容量要求越来越高，迫切需求大容量的发电机组，同时大量高性能舰船的生产也加剧了这种需求。目前，对于功率等级在500kW以上的中大型电机，为了减小定子电流，通常采用6kV以上的电压等级，这种电压等级不仅给电机的设计、制造和维护带来诸多问题，更重要的是相应的高压变频器以及电力电子器件价格昂贵，性价比低；石油、矿山、石化、船舶等领域通常采用低压用电设备，为了省去中间变压环节，常采用低压发电机组；采用低电压等级时，会使定子电流过大，低压大功率变频器常常需要采用水冷的冷却方式，并且目前低压大功率变频器的极限电流值在2000A以内，大电流变频器及电力电子器件价格昂贵。

针对上述现状，为了降低低压发电机组、输电线路、用电设备中的电流，扩大独立电源的容量，国内外的研究比较活跃。代表性的专利有：发明专利“低压大功率多支路交流电动机的多变频器调速系统”（200810011050.4），发明专利“一种低压大功率多支路永磁同步电动机”（200810010920.6），发明专利“一种低压大功率多支路三相异步电动机”（200810010919.3），上述三个发明专利针对的都是低压大功率多支路电动机，介绍了电动机的结构和供电方式；发明专利“多定子绕组永磁同步风力发电系统及其控制方法”（201210475820.7）针对的是多定子永磁发电机，多个定子发出的电能各自整流并联电容值相等的电容后串联，各个串联的电容分别通过逆变器与电网相连，其侧重点在于如何通过控制实现系统并网。上述专利从不同角度，不同程度上降低了供电系统中的流通电流，但还不够全面，不能彻底解决整个低压供电系统中的大电流问题。

发明内容

发明目的：

为解决上述问题，本发明提出了一种发电机各支路独立运行的高容错性供电方法，发电机采用多支路绕组结构，各支路间彼此相互独立，在原动机的驱动下，多支路发电机各个支路发出的三相交流电先经整流模块整流，得到的直流电通过逆变器变为电压幅值、频率可控的三相交流电给负载供电。

数据处理单元输出最大负载支路的电压信号经过PI调节电路后控制原动机的燃料调节机构，通过改变原动机的转速维持该支路端电压恒定，使原动机燃料阀随负载的变化而变化，当然，这里只是以这种控制策略举例，该控制策略也适用于其它控制策略的发电机组。

技术方案：

本发明是通过以下技术方案实施的：

一种发电机各支路独立运行的高容错性供电方法，其特征在于：供电策略为多支路发电机各支路的引接线独立引出连接到电机的接线板，各支路发出的交流电能分别经整流、逆变电路独立为负载供电。

发电机组包括原动机、多支路发电机和整流模块；多支路发电机由原动机驱动，多支路发电机的各个支路独立引出接线端子、独立运行，各支路发出的交流电通过交流电抗器后分别输入各整流模块的输入端，各整流模块的正极输出端通过直流电抗器和直流母线连接逆变器的正极输入端，整流模块的负极输出端通过预充电回路连接逆变器的负极输入端，能耗制动电路与电容组并联，电容组并联在逆变器输入端的正极与负极之间；逆变器的输出端连接负载；多支路发电机输出端设有电压、功率检测元件，经数据处理单元、PI调节器后作为控制信号调节燃料调节机构，燃料调节机构调节原动机的转速。

发电机为多支路发电机，且各支路彼此相互独立运行。

根据负载的种类、数量、容量，决定发电机引出的并联支路数，同时，由多个支路为同一个大容量的负载供电，当某一支路发生故障时，切换到其它或备用支路，确保系统正常运行。

优点和效果：

本发明优点如下：