[发明专利]一种无刷双馈发电系统

说明书

本发明公开了一种无刷双馈发电系统，属于电机发电领域，包括：无刷双馈发电机包括功率绕组和控制绕组；交直交变频器，与控制绕组连接，用于建立并保持初始直流母线电压，调节控制绕组的频率和电压；在变转速的条件下维持功率绕组频率恒定，当功率绕组容量不足时调节控制绕组及功率绕组的功率分配关系；不控整流模块，与功率绕组连接，用于将功率绕组生成的三相交流电整流为目标直流母线电压；逆变模块，与不控整流模块连接，用于将目标直流母线电压逆变为符合用电质量标准的三相交流电，以为连接的负载供电或者连接主电网并网供电。本发明能够使直流母线电压保持稳定，提升了系统的动态响应能力，简化了系统复杂度，减少了调试时间。

技术领域

本发明属于电机发电领域，更具体地，涉及一种无刷双馈发电系统。

背景技术

随着人类社会的发展与物质水平的提升，能源短缺问题日益突出。因此，开发利用清洁的可再生能源和改进能源转换设备以提高能源利用率已成为近年来的研究热点。

无刷双馈电机以其结构可靠、励磁调节灵活等特性，在风力、水力、船舶轴带等变速发电领域具有广阔的应用前景，近些年备受关注。

目前，无刷双馈发电系统通常为功率绕组直接连接负载或电网，控制绕组连接双向变频器，通过变频器改变控制绕组的电压与频率，从而保持功率绕组电压与频率恒定，进而实现电机的变速恒频发电。

然而，由于无刷双馈电机数学模型复杂，完全解耦的矢量控制较难实现，导致目前的发电系统仍存在动态响应不佳，直流母线电压稳定性较差等问题，极易造成整个发电系统的停机和崩溃。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无刷双馈发电系统，其目的在于利用交直交变频器实现直流母线电压的稳定控制，由此解决目前无刷双馈电机发电系统存在的调节复杂、动态响应慢、直流母线电压稳定性差的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无刷双馈发电系统，包括：

无刷双馈发电机，包括：转子结构和定子结构，所述定子结构包括：铁芯、功率绕组和控制绕组，所述功率绕组和所述控制绕组为两套不同极对数的三相交流绕组；

交直交变频器，与所述控制绕组连接，用于建立并保持初始直流母线电压，还用于调节所述控制绕组的频率和电压；在所述无刷双馈电机变转速的条件下维持所述功率绕组频率恒定，在所述功率绕组容量不足的情况下调节所述控制绕组及所述功率绕组的功率分配关系；

不控整流模块，与所述功率绕组连接，用于将所述功率绕组生成的三相交流电整流为稳定的目标直流母线电压；

逆变模块，与所述不控整流模块连接，用于将所述目标直流母线电压逆变为符合用电质量标准的三相交流电，以为连接的负载供电或者连接主电网并网供电。

在其中一个实施例中，所述交直交变频器的直流母线与所述不控整流模块的直流母线并联，用以实现所述功率绕组、所述控制绕组、所述电网及所述负载之间的能量多向流动。

在其中一个实施例中，

所述功率绕组与所述不控整流模块的输入侧连接，用于馈送能量；

所述控制绕组与所述交直交变频器的输出端连接，用于同所述无刷双馈发电系统进行能量双向交互流动。

在其中一个实施例中，所述控制绕组的频率及所述功率绕组的频率均能够改变；

调节所述控制绕组的频率用于维持功率绕组频率恒定；

调节所述功率绕组频率用于在过载工况下调节两套三相交流绕组的有功分配，增加所述无刷双馈发电系统的容量。

在其中一个实施例中，所述无刷双馈发电系统的起励方式为直流起励方式或交流起励方式。

在其中一个实施例中，