专利名称：交-直-交并网型旋转逆变电源的制作方法
技术领域：
本发明属于供电设备，特别是涉及一种能够于国家电网并网、能够为国家电网提供同频率的电力的发电系统。
背景技术：
目前，国内外市场大型发电系统电力用逆变电源，大多是电子元件式，变压器元件式，或变频式等电力用逆变电源，其结构复杂电器元件易损，抗电冲击力弱，价格偏高。如超大型(兆瓦级KW以上)并网型发电系统，往往因为频率相位差异给整个发电系统造成重大损失。目前，还因为大型逆变电源价格太高，使风力发电等许多可再生能源普及推广受到严重阻碍。近几年，我国相继建立了若干个并入国家电网的风电场。风电设备主机基本都是国外进口。国外风电设备主要采用机械变速等方式解决电场与电网同步运行问题。这种并网方式要求钢材有极高的负载能力，因为齿轮箱的变速比可超过50倍。如果要保持风车与电网同步，则需要克服风速变化及电网故障等出现的突发事件。由于风叶齿轮箱以及电机经不住瞬间的短路冲击，造成设备损坏或影响使用寿命，因此，我国在大型风力发电机组生产制造方面还处于“攻关”阶段，风电设备国产化还是零起步。
发明内容
本发明提供一种交一直一交并网型旋转逆变电源，其目的在于解决单独运行的发电系统与国家电网频率与相位同步问题，并存在设计复杂，耗能大，故障率高等方面的技术问题。
本发明是通过以下技术方案来实现的一种交一直一交并网型旋转逆变电源，其特征在于该旋转逆变电源主要由整流系统、中央控制系统、直流电动机、传动系统和三相交流同步发电机组成，整流系统通过导线与中央控制系统连接，中央控制系统通过导线与直流电动机连接，直流电动机通过传动系统与三相交流同步发电机连接，与整流系统连接的国家电网通过导线与中央控制系统连接，三相交流同步发电机的输出端通过导线与中央控制系统连接。
在整流系统与中央控制系统之间，还设有蓄电池组，通过导线与整流系统、中央控制系统连接。
中央控制系统主要有脉宽调制装置、采样装置、频率与相位处理装置组成；由整流系统通过导线与脉宽调制装置连接，脉宽调制装置的输出端与直流电动机连接，脉宽调制装置的另一输出端与相位处理装置连接；三相交流同步发电机的输出端与中央控制系统中的蓄电池组连接，蓄电池组与相位处理装置连接；国家电网与中央控制系统中的采样装置连接，采样装置的输出端与相位处理装置连接；相位处理装置进行处理后与脉宽调制装置连接。
中央控制系统中还设有保护系统，它主要由保护装置和驱动制动装置组成；信号检测端与保护装置连接，保护装置的另一端连接驱动制动装置，驱动制动装置的另一端与直流电动机连接。
中央控制系统中的脉宽调制装置与显示器连接；采样装置与显示器连接；采样装置与显示器连接。
整流系统为由发电机组输出的交流电压连接到整流系统中的三相全波整流器，三相全波整流器再于稳压镇流装置连接，稳压镇流装置与切换装置连接；与国家电网连接的整流系统中的三相半波整流器与稳压镇流装置连接，稳压镇流装置与切换装置连接；切换装置的输出端与中央控制系统和蓄电池组连接。
本发明提供的一种并网型旋转逆变电源，具有结构简单，功能齐全、性能稳定，工作效率高，价格低廉等特点。它的广泛应用能够提高发电设备的综合使用效果，降低成本，促进风电等设备国产化进程。
本发明的优点及效果1)、可输出220V和380V标准正弦波。
2)、结构简单，功能齐全，性能稳定，工作效率高。可保证常年无故障运行。
3)、价格低廉。相当于常规逆变电源十分之一的价格。用于大型和超大型发电系统中成本更低。
4)、本发明在特大型(兆瓦级KW以上)并网发电系统中使用，当发电系统发电频率相位与所并入的电网频率相位不同步时，经本发明逆变后，与电网频率相位同步，从而避免发电系统出现故障，一方面可避免造成重大经济损失。一方面能提高大型风力发电系统综合效率。
适用范围本发明可广泛应用于风力发电系统，太阳能发电系统，小水利发电系统，火力发电系统等，本发明特别适合于风力发电系统。
四
附图1为本发明主要结构示意图；附图2为本发明电路连接关系示意图；附图3为本发明整流系统的连接关系示意图；附图4为本发明中央控制系统的连接关系示意图。
五、实施方式所述并网型旋转逆变电源工作原理如附图1、2所示，交一直一交旋转逆变电源(并网型)主要由整流系统3，中央控制系统4，蓄电池组8，直流电动机5，三相交流同步发电机6等部分组成。其主要特点是由中央控制系统4来控制直流电动机5，并带动三相交流同步发电机6旋转的发电控制结构。中央控制系统4主要完成PwM脉宽调制，形成可控直流电压驱动直流电动机旋转，及对发电机6发出的电压和国家电网1的电压进行频率和相位的调整，以便发出与国家电网相同步的标准三相交流电压，与国家电网并网或直接拖带负载。即由风力发电机组(或太阳能电池组等其他独立工作的发电设备)输出的交流电压2，接入整流系统3进行三相全波整流，整流后的直流电压进入中央控制系统4，经PWM脉宽调制后形成可控直流电压接入直流电动机5，使其旋转并带动三相交流同步发电机6旋转，发出三相交流电压。发电机6发出的电压和国家电网1的电压都接入中央控制系统4，进行频率和相位的调整，来控制直流电动机5的旋转参数，使三相交流同步发电机6发出与国家电网1相同步的标准三相交流电压。
如图3所示整流系统3的连接方式及工作原理由风力发电机组1(或太阳能电池组等其他独立工作的发电设备)输出的交流电压，接入三相全波整流器22，整流后成为直流电，再接入稳压镇流装置23，得到比较平稳的直流电压进入切换装置24，由输出端26送往中央控制系统4和蓄电池组8。显示器25显示输出、输入的电压、电流值。
由国家电网1送来的国网电交流电压，接入三相半波整流器29，整流后成为直流电，再接入稳压镇流装置28，得到比较平稳的直流电压进入切换装置24。切换装置24的作用是，当维护设备，或处理故障时，切入国家电网及蓄电池组等后备电源，提供维护时使用；它平时通过输出端30对蓄电池组8进行浮充电，冷却风扇27冷却该系统大功率半导体器件。
如图4所示中央控制系统4的连接方式及工作原理由整流系统3送来的直流电压，经输入端31送往PwM脉宽调制装置10进行自动脉宽调制，输出可控的直流电压经输出端20输出去带动直流电动机5运转，直流电动机5再带动三相交流同步发电机6旋转，发出三相交流电压与国家电网并网或直接带动负载工作，仪表21显示直流电动机5的工作电压和工作电流。三相交流同步发电机6发出的交流电压19进入采样装置12，检测出频率与相位信号一路由仪表13显示出来，一路送往频率与相位处理装置11；由国家电网1送来的标准频率与相位信号进入采样装置15，一路由仪表18显示出来，一路也送往频率与相位处理装置11，这两路信号经频率与相位处理装置11处理后再送往脉宽调制装置10，去调整脉冲宽度，使三相交流同步发电机6发出与国家电网1相同步的标准三相电压。保护装置17检测出故障信号后去驱动制动装置I4使设备停机，标注16为信号检测端。
权利要求
1.一种交一直一交并网型旋转逆变电源，其特征在于该旋转逆变电源主要由整流系统(3)、中央控制系统(4)、直流电动机(5)、传动系统(7)和三相交流同步发电机(6)组成，整流系统(3)通过导线与中央控制系统(4)连接，中央控制系统(4)通过导线与直流电动机(5)连接，直流电动机(5)通过传动系统(7)与三相交流同步发电机(6)连接，与整流系统(3)连接的国家电网(1)通过导线与中央控制系统(4)连接，三相交流同步发电机(6)的输出端(19)通过导线与中央控制系统(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种交一直一交并网型旋转逆变电源，其特征在于在整流系统(3)与中央控制系统(4)之间，还设有蓄电池组(8)，通过导线与整流系统(3)、中央控制系统(4)连接。
3.根据权利要求1所述的一种交一直一交并网型旋转逆变电源，其特征在于中央控制系统(4)主要有脉宽调制装置(10)、采样装置(12)、(15)，频率与相位处理装置(11)组成；由整流系统(3)通过导线与脉宽调制装置(10)连接，脉宽调制装置(10)的输出端(20)与直流电动机(5)连接，脉宽调制装置的另一输出端与相位处理装置(11)连接；三相交流同步发电机(6)的输出端与中央控制系统(4)中的采样装置(12)连接，采样装置(12)与相位处理装置(11)连接；国家电网(1)与中央控制系统(4)中的采样装置(15)连接，采样装置(15)的输出端与相位处理装置(11)连接；相位处理装置(11)进行处理后与脉宽调制装置(10)连接。
4.根据权利要求1所述的一种交一直一交并网型旋转逆变电源，其特征在于中央控制系统(4)中还设有保护系统，它主要由保护装置(17)和驱动制动装置(14)组成；信号检测端(16)与保护装置(17)连接，保护装置(17)的另一端连接驱动制动装置(14)，驱动制动装置(17)的另一端与直流电动机(5)连接。
5.根据权利要求1所述的一种交一直一交并网型旋转逆变电源，其特征在于中央控制系统(4)中的脉宽调制装置(10)与显示器(21)连接；采样装置(12)与显示器(13)连接；采样装置(15)与显示器(18)连接。
6.根据权利要求1所述的一种交一直一交并网型旋转逆变电源，其特征在于整流系统(3)为由发电机组输出的交流电压(2)连接到整流系统(3)中的三相全波整流器(22)，三相全波整流器(22)再与稳压镇流装置(23)连接，稳压镇流装置(23)与切换装置(24)连接；与国家电网(1)连接的整流系统(3)中的三相半波整流器(29)与稳压镇流装置(28)连接，稳压镇流装置(28)与切换装置(24)连接；切换装置(24)的输出端(26)与中央控制系统(4)和蓄电池组(8)连接。
全文摘要
本发明属于供电设备，特别是涉及一种能够与国家电网并网、能够为国家电网提供同频率的电力的发电系统。其特征在于该旋转逆变电源主要由整流系统、中央控制系统、直流电动机、传动系统和三相交流同步发电机组成，整流系统通过导线与中央控制系统连接，中央控制系统通过导线与直流电动机连接，直流电动机通过传动系统与三相交流同步发电机连接，与整流系统连接的国家电网通过导线与中央控制系统连接，三相交流同步发电机的输出端通过导线与中央控制系统连接。其目的在于解决单独运行的发电系统与国家电网频率与相位同步问题，并存在设计复杂，耗能大，故障率高等方面存在的技术问题。
文档编号H02M5/48GK1523727SQ03133929
公开日2004年8月25日 申请日期2003年9月9日 优先权日2003年9月9日
发明者刘宝生, 蔡吉堂, 李峰耀 申请人:刘宝生, 蔡吉堂, 李峰耀