一种机侧网侧互为备用的变速恒频发电机组变流器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及变速恒频发电机组的变流系统，尤其涉及一种机侧网侧互为备用的变速恒频发电机组变流器，适用于双馈异步发电机组及全功率变频的同步发电机组。
【背景技术】
[0002]随着当前能源的紧张，风能、太阳能、潮汐能及波浪能等多种新能源的开发得到了越来越多的重视，在这些新能源的开发中广泛地使用了变速恒频发电机组。为了提高由风能、潮汐能及波浪能等驱动的原动机的能源转化效率，原动机的转速会在某个范围内变化，由其驱动的发电机的转速随之变化，其电功率的频率亦变化，需经变流器才能并入电网，进而导致其输出的电功率不稳定，谐波含量高，由于这些能源具有不稳定性、随机性的特点，使得其所发出的电能质量低，并入电网后对电网的影响较大，有时甚至要放弃这些能源，造成了较大的浪费。由于电网接纳能力不足和新能源不稳定等自身特点导致的部分发电机暂停，限电导致电场运行经济性下降，限电的主要原因是并网难题，新能源出力不稳定，要其他电源为其提供调峰服务，需建设抽水蓄能、燃气发电等调峰、调频电源，在调峰容量紧缺时，限电特别严重，优化规划电源结构和电网布局，扩大电能消纳市场，还需要通过科技创新，推动电能生产和消费的协调。
[0003]现有的变速恒频发电系统主要包括双馈异步发电机组及全功率变频的同步发电机组，每台变速恒频发电机组均配备一个机侧变流器、一个网侧变流器构成背靠背的变流器。发电机绕组、变流器、电网之间是串联的关系，当发电机或变流器出现故障的时候，整个发电机组必须停机检修进而弃电，降低了发电厂的经济效益。当发电厂中有多台双馈异步发电机同时运行时，由于每台双馈异步发电机的转速会根据其运行工况调整，有的高于同步转速，有的低于同步转速，使得发电厂内的交流母线与网侧变流器之间有大量的功率交换，电功率经过多次的交流、直流变流，增加了损耗，降低了系统的稳定性；同时，变速恒频发电机组大部分时间处于低容量发电状态，每台发电机组配备一台电网侧变流器，导致变流器的利用率降低；另外，变流器与电网之间频繁地交换功率，给电网注入大量的谐波，降低发电厂输出的电能质量。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种机侧网侧互为备用的变速恒频发电机组变流器，适用于双馈异步发电机组及全功率变频的同步发电机组。当发电机、网侧或机侧变流器出现故障时通过开关的切换将故障部分切除，利用系统中的其他变流器进行功率交换，或为其他发电机提供变流容量，提高变速恒频发电机组的利用率，并可减少对电网的谐波注入，降低发电设备输出电能对电网的影响，提高发电厂电能质量，提高电网运行的稳定性与经济性。
[0005]本实用新型通过下述技术方案实现:
[0006]一种机侧网侧互为备用的变速恒频发电机组变流器，包括机侧滤波单元、开关切换单元、机侧变流单元、网侧变流单元、辅助电路单元、网侧滤波单元，
[0007]机侧滤波单元连接开关切换单元与发电机绕组，用于减少机侧变流器的谐波成分及降低电流波动；
[0008]开关切换单元连接机侧滤波单元、机侧变流器、辅助电路单元、网侧滤波单元、网侧变流器，用于调整变流器各单元之间的连接结构，并可与其他变流器的直流母线连接以进行功率交换；
[0009]机侧变流单元连接开关切换单元，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，根据发电机的转速，实现直流母线与发电机绕组的功率交换；
[0010]网侧变流单元连接开关切换单元，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，实现交流母线及直流母线间的功率双向交换；
[0011]辅助电路单元用于稳定网侧滤波单元与机侧滤波单元之间的直流母线电压，抑制变流单元所引起的电压波动，完成低电压穿越功能；
[0012]网侧滤波单元连接开关切换单元与三相电网，用于降低变流器对电网的谐波影响。
[0013]本方案适用于双馈异步发电机组及全功率变频的同步发电机组，其利用开关切换及变流器内部控制模式的转换，网侧变流器与机侧变流器均可作为相互备用的机侧变流器或网侧变流器，或为其他发电机组提供变流容量，当网侧变流器故障时，直接将其切除，当机侧变流器故障时，将网侧变流器的控制模式转换为机侧变流器控制模式，使网侧流器转换为机侧变流器，并将机侧变流器切除，当发电机组故障时，网侧、机侧变流器均工作在网侧模式，为其他发电机组提供变流容量。
[0014]本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果:
[0015]本实用新型控制(或者运行)简单，易于实现。
[0016]本实用新型根据变速恒频发电机的运行状态，利用开关切换及变流器内部控制模式的转换，网侧变流器与机侧变流器均可作为相互备份的机侧变流器或网侧变流器，当网侧变流器故障时，直接将其切除，当机侧变流器故障时，将网侧变流器的控制模式转换为机侧变流器控制模式，使网侧流器转换为机侧变流器，并将机侧变流器切除，当发电机组故障时，为其他发电机组提供变流容量。
[0017]对于双馈异步发电机组，由于大部分的转子转差功率直接经导体交换，而不经过网侧变流器及交流母线，可减少交直流的转换环节，减少对电网的谐波注入，提高电能质量。
[0018]如上所述，本系统技术手段简便易行，可充分利用系统中变速恒频发电机的时空互补性，降低对电网的影响，提高电网运行的稳定性。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型结构方框图示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本实用新型的实用新型目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。
[0021]如图1所示。机侧网侧互为备用的变速恒频发电机组变流器，适用于双馈异步发电机组及全功率变频的同步发电机组，包括机侧滤波单元、开关切换单元、机侧变流单元、网侧变流单元、辅助电路单元、网侧滤波单元。利用开关切换及变流器内部控制模式的转换，网侧变流器与机侧变流器均可作为相互备份的机侧变流器或网侧变流器，或为其他发电机组提供变流容量，当网侧变流器故障时，直接将其切除，当机侧变流器故障时，将网侧变流器的控制模式转换为机侧变流器控制模式，使网侧流器转换为机侧变流器，并将机侧变流器切除，当发电机组故障时，网侧、机侧变流器均工作在网侧模式，为其他发电机组提供变流容量。
[0022]机侧滤波单元连接开关切换单元与发电机绕组，用于减少机侧变流器的谐波成分及降低电流波动；
[0023]开关切换单元连接机侧滤波单元、机侧变流器、辅助电路单元、网侧滤波单元、网侧变流器，用于调整变流器各单元之间的连接结构，并可与其他变流器的直流母线连接以进行功率交换；
[0024]机侧变流单元连接开关切换单元，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，根据发电机的转速，实现直流母线与发电机绕组的功率交换；
[0025]网侧变流单元连接开关切换单元，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，实现交流母线及直流母线间的功率双向交换；
[0026]辅助电路单元用于稳定网侧滤波单元与机侧滤波单元之间的直流母线电压，抑制变流单元所引起的电压波动，完成低电压穿越功能；
[0027]网侧滤波单元连接开关切换单元与三相电网，用于降低变流器对电网的谐波影响。
[0028]开关切换单元的切换方式为:正常工作时，SM投到SMa，SG投到SGb，Da、Db闭合，当单台变速恒频发电机组独立运行时Dc打开，当多台变速恒频发电机组联合运行时Dc闭合；当网侧变流器故障时，开关SM投到SMa，Db打开，将网侧变流器切除；当机侧变流器故障时，SG投到Ga，Da打开，Db闭合，Dc闭合，网侧变流器切换到机侧变流器控制模式；SM投到SMa，SG投到Ga，Da、Db及Dc闭合，网侧变流器切换到机侧变流器控制模式，则网侧变流器、机侧变流器作为机互备份的机侧变流器；当机组停机，SM投到SMb，SG投到SGb，Da、Db及Dc闭合，机侧变流器切换到网侧变流器控制模式，则网侧变流器、机侧变流器作为机互冗余备份的网侧变流器，为其他机组提供变流容量。
[0029]如上所述，便可较好地实现本实用新型。
[0030]本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种机侧网侧互为备用的变速恒频发电机组变流器，包括机侧滤波单元、开关切换单元、机侧变流单元、网侧变流单元、辅助电路单元、网侧滤波单元， 所述机侧滤波单元连接开关切换单元与发电机绕组，用于减少机侧变流器的谐波成分及降低电流波动； 所述开关切换单元连接机侧滤波单元、机侧变流器、辅助电路单元、网侧滤波单元、网侧变流器，用于调整变流器各单元之间的连接结构，并可与其他变流器的直流母线连接以进行功率交换； 所述机侧变流单元连接开关切换单元，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，根据发电机的转速，实现直流母线与发电机绕组的功率交换； 所述网侧变流单元连接开关切换单元，其内部包含机侧变流控制模式与网侧变流控制模式，实现交流母线及直流母线间的功率双向交换； 所述辅助电路单元用于稳定网侧滤波单元与机侧滤波单元之间的直流母线电压，抑制变流单元所引起的电压波动，完成低电压穿越功能； 所述网侧滤波单元连接开关切换单元与三相电网，用于降低变流器对电网的谐波影响。
【专利摘要】本实用新型公开了一种机侧网侧互为备用的变速恒频发电机组变流器，包括机侧滤波单元、开关切换单元、机侧变流单元、网侧变流单元、辅助电路单元、网侧滤波单元,所述机侧滤波单元连接开关切换单元与发电机绕组，用于减少机侧变流器的谐波成分及降低电流波动；所述开关切换单元连接机侧滤波单元、机侧变流器、辅助电路单元、网侧滤波单元、网侧变流器，用于调整变流器各单元之间的连接结构，并可与其他变流器的直流母线连接以进行功率交换。本实用新型技术手段简便易行，可充分利用系统中变速恒频发电机的时空互补性，降低对电网的影响，提高电网运行的稳定性。
【IPC分类】H02J3/01, H02J3/38
【公开号】CN204992616
【申请号】CN201520754886
【发明人】谢宝忠, 陈铁群
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月24日