[发明专利]一种核电站控制棒驱动机构电源发电机及其定子绕组

说明书

技术领域

本发明涉及核电站反应堆电气研究领域，具体地，涉及一种核电站控制棒驱动机构电源发电机及其定子绕组。

背景技术

在目前的二代加及华龙一号和AP1000三代核电设计中，CRDM电源系统普遍设计成两套电动发电机组并联后通过三相半波整流向驱动线圈供电，发电机定子绕组采用了曲折星形连接以消除直流和3的倍数次谐波电流产生的磁场，同时选择5/6线圈节距和采用分布绕组来削弱6k±1(k为正整数)次空间谐波。

但是，一定节距的均匀分布绕组削弱空间谐波的能力有限，且采用分层分组的曲折星形连接绕组端部连接复杂，因此，有必要进行发电机定子绕组的优化设计。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的核电站控制棒驱动机构电源发电机定子绕组存在发电机谐波磁场较大、端部连接复杂的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种核电站控制棒驱动机构电源发电机及其定子绕组，解决了现有的核电站控制棒驱动机构电源发电机定子绕组存在发电机谐波磁场较大、端部连接复杂的技术问题，实现了降低总谐波磁场和定子铜耗以及简化端部连接的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种核电站控制棒驱动机构电源发电机定子绕组，发电机定子绕组为三相双层绕组，发电机定子绕组采用星形连接方式，发电机定子绕组线圈节距其中，τ为极距。

本发明采用三相双层星形连接定子绕组，设计2/3线圈节距，使得3及3的倍数次谐波短距系数为0，即使绕组系数k_N3m＝0，从而消除了直流和3的倍数次谐波电流产生的静止和脉振磁场，并且与曲折星形连接绕组相比，三相星形连接的设计简化了外部端接；线圈节距节省了用铜量，降低了定子铜耗。

其中，星形连接是三相交流电源与三相用电器的一种接线方法，把三相电源三个绕组的末端X、Y、Z连接在一起，成为一公共点O，从始端A、B、C及公共端O引出四条端线，由频率相同、振幅相等而相位相差120度的三个正弦电源以一定方式连接向外供电的系统。

进一步的，各线圈在定子圆周上的布置满足双层绕组三相对称。

为了降低其他6k±1(k为正整数)次空间谐波，各线圈在定子圆周上的布置将使相绕组的空间分布尽量接近正弦波，磁势的总谐波分量最小。

设每个极相组有q个线圈，θ_m，n表示第m个线圈与第n个线圈之间的电角度夹角，显然三相对称的节距为的相绕组须满足半波对称，有表示取整。

基波和各次谐波的短距系数分布系数

绕组系数k_Nν＝k_yνk_qν。

一般地，取q＜9，为了抑制谐波q也不能太小。分3＜q＜6和6≤q＜9两种情况来论述。

(1)3＜q＜6

此时波形总谐波畸变率可表示为：

将问题归结为求解THD1最小时θ_i的值。举例q＝5，

求解该问题得θ₁＝0.2328(13.34°)，θ₂＝0.221(12.66°)。

代入计算基波绕组系数k_N1＝0.8225，波形总谐波畸变率THD＝7.76％。

(2)6≤q＜9

此时波形总谐波畸变率可表示为：

将问题归结为求解THD2最小时θ_i的值。举例q＝8，

求解该问题得θ₁＝0.2359(13.52°)，θ₂＝0.1455(8.34°)，θ₃＝0.1411(8.08°)，θ₄＝0.1397(8°)。

代入计算基波绕组系数k_N1＝0.8102，波形总谐波畸变率THD＝4.92％。而对于q＝4，曲折星形连接绕组，基波绕组系数k_N1＝0.8011，波形总谐波畸变率THD＝7.899％。比较可知，优化绕组在不降低基波绕组系数的前提下，显著降低了总谐波畸变率。

另一方面，本申请还提供了一种核电站控制棒驱动机构电源发电机，所述发电机中的定子绕组为采用前序所述的定子绕组。