[发明专利]适合海水抽水蓄能电站的发电电动机

说明书

本发明提供了一种适合海水抽水蓄能电站的发电电动机，包括定子和转子，其特征在于发电电动机的定子上有两套独立的绕组，分别为定子功率绕组和定子控制绕组，定子功率绕组作为直接发电的电端口，定子控制绕组作为与变流器连接的电端口；转子同时耦合定子上的定子功率绕组和定子控制绕组的两种磁场。本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种适合海水抽水蓄能电站的发电电动机。

技术领域

本发明涉及海水抽水蓄能电站技术领域，具体涉及一种适 合海水抽水蓄能电站的发电电动机。

背景技术

随着可再生能源的不断增加，电力系统的稳定性成为了一 个重要问题。提高电网稳定性的设备，例如可变速抽水蓄能系 统由于具有转速响应快和柔性调节的特点，越来越引起人们的 重视。

目前有两种关注比较多的可变速抽水蓄能机组，一种是配 置全功率变流器SFC的同步发电机组，另一种是仅需配置转 差功率变流器但需加电刷和滑环的双馈型机组。然而，上述二 者均有明显缺点。

配置全功率变流器SFC的同步发电机组原理上与传统的 同步发电机组并无区别，仅是为了能够满足变速恒频恒压发电 的目的而在定子发电出口处加装全功率的变流器。这种系统 中，全功率变流器的容量必须和机组保持一致，这导致全系统 的成本成倍增长，这是其最主要的缺点。

采用的电刷和滑环式双馈型可变速机组的转子部件制造 和维护都较为困难。有电刷和滑环的双馈电机可以在双馈状态 下运行，虽然减小变频器的容量，但是电刷的存在使得电机不 能运行于条件相对较恶劣的工作环境下，需要经常维护，所以 也增加了成本；并且在制造工艺上，较之于可一体成型的结构， 绕线式的转子结构所需的人工制造成本和犯错概率也大大增 加。

同时，海水抽水蓄能电站普遍水头较低，进而水轮机的转 速也相应较慢，这种工况适合同步转速转小的发电电动机。对 于低同步转速所带来的多极对数要求，势必会造成目前双馈型 可变速机组的绕线式结构转子更高的制造成本和工艺要求。

针对海水抽水蓄能电站，目前迫切需要一种高可靠性、转 子部件免维护，同时还必须具备转速可调、有功/无功能够解 耦控制、适合低水头的发电电动机。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种适合海 水抽水蓄能电站的发电电动机。

本发明提供了一种适合海水抽水蓄能电站的发电电动机， 包括定子和转子，其特征在于发电电动机的定子上有两套独立 的绕组，分别为定子功率绕组和定子控制绕组，定子功率绕组 作为直接发电的电端口，定子控制绕组作为与变流器连接的电 端口；转子同时耦合定子上的定子功率绕组和定子控制绕组的 两种磁场。

上述技术方案中，发电电动机中有两个气隙，在定子功率 绕组和定子控制绕组都有功率流动。

上述技术方案中，当发电电动机在并网运行模式下，定子 功率绕组和定子控制绕组产生的气隙基波旋转磁场在旋转转 子的作用下相互产生作用，定子功率绕组和定子控制绕组产生 的气隙基波旋转磁场在转子中分别产生的感应电流频率相等。

上述技术方案中，定子功率绕组和定子控制绕组以及转子 满足以下公式：

其中，s₁和s₂分别为定子功率绕组和定子控制绕组的转差 率，ω₁和ω₂分别为定子功率绕组旋转磁场的电气角速度和定 子控制绕组旋转磁场的电气角速度，f₁和f₂分别为定子功率绕 组和定子控制绕组的励磁电流的频率。

上述技术方案中，磁阻式发电电动机的转子转速公式：