[发明专利]一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统及方法

说明书

本发明公开了一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统及方法。所述系统包括原动机、永磁同步发电机、可调电压变压器、高压开关、低压开关、同期与保护装置；原动机驱动永磁同步发电机旋转；永磁同步发电机将原动机输入的机械功率转换为电功率，并经过低压开关连接到可调电压变压器，由可调电压变压器升压后接入电网；可调电压变压器的高压绕组经高压开关与电网相连，低压绕组经低压开关与永磁同步发电机的定子绕组相连。本发明技术手段简便易行，只需根据运行状态，调整变压器绕组的匝数即可调整发电机输出的无功功率，满足电网对发电机无功的要求，提高电网的稳定性，改善电网的电压质量。

技术领域

本发明涉及永磁同步发电机组的功率控制领域，尤其涉及一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统及方法。

背景技术

随着当前风能、潮汐能及波浪能等新能源的开发，永磁同步发电机由于其较高的能量转换效率得到了广泛的应用。但是由于永磁同步发电机的磁场由永磁体提供，不能根据电网的运行要求改变，导致其无功功率不可调整，现在虽然有采用永磁体与电励磁混合的方式进行无功功率调整，但是其控制复杂度及成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统及方法，通过改变可调电压变压器绕组的匝数，即可调整低压绕组的输出电压进而改变发电机出口电压，进而调整整个发电系统输出的无功功率，满足电网对无功功率的要求，提高电网电能质量。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统，包括原动机、永磁同步发电机、可调电压变压器、高压开关、低压开关、同期与保护装置；

原动机驱动永磁同步发电机旋转；永磁同步发电机将原动机输入的机械功率转换为电功率，并经过低压开关连接到可调电压变压器，由可调电压变压器升压后接入电网；可调电压变压器的高压绕组经高压开关与电网相连，低压绕组经低压开关与永磁同步发电机的定子绕组相连。

进一步地，所述原动机为驱动发电机旋转的动力设备。

进一步地，可调电压变压器中，单独调整高压绕组或低压绕组的匝数，或者同时调整高压绕组和低压绕组的匝数。

进一步地，所述同期与保护装置与原动机、可调电压变压器、高压开关和低压开关相连，用于监测原动机、永磁同步发电机、可调电压变压器的运行状态，控制高压开关、低压开关将永磁同步发电机接入电网或与电网解列，以保证永磁同步发电机安全稳定运行。

进一步地，所述低压开关用于连接永磁同步发电机的定子绕组与可调电压变压器的低压绕组，并在同期与保护装置的控制下将永磁同步发电机与可调电压变压器的低压绕组连接或解列。

进一步地，所述高压开关用于连接可调电压变压器的高压绕组与电网，并在同期与保护装置的控制下将可调电压变压器的高压绕组与电网连接或解列。

进一步地，通过改变可调电压变压器高压绕组或/和低压绕组的匝数，调整低压绕组的输出电压进而改变永磁同步发电机出口电压；由于电网电压近似不变，永磁同步发电机励磁电动势近似不变，调整永磁同步发电机出口电压即可调整整个无功功率调整系统输出的无功功率。

一种适用于永磁同步发电系统的无功功率调整方法，包括以下步骤：

S1、构造适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统；

S2、通过改变可调电压变压器高压绕组或/和低压绕组的匝数，调整低压绕组的输出电压进而改变永磁同步发电机出口电压，实现调整整个无功功率调整系统输出的无功功率。

进一步地，步骤S1中，原动机驱动永磁同步发电机旋转，永磁同步发电机通过低压开关连接可调电压变压器的低压绕组，可调电压变压器的高压绕组经高压开关与电网相连，同期与保护装置连接原动机、永磁同步发电机、可调电压变压器、高压开关和低压开关。