[發明專利]大型脈沖飛輪發電機組超同步調速裝置

無效

• 申請號: 200710143992.3
• 申請日: 2007-08-17
• 公開（公告）號: CN101369798A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 李華俊;杜滄;宣偉民;彭建飛;胡浩天;謝侖;劉伶;王樹錦;康利;徐麗榮;黃昭榮;王小平;楊國冀;李志建
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P9/00
• 代理公司: 核工業專利中心
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明屬于一種超同步調速裝置，具體涉及一種大型脈沖飛輪發電機組超同步調速裝置。

背景技術

在HL-2A托卡馬克裝置脈沖供電系統中，兩臺80MVA大型脈沖發電機組通過整流設備共同為HL-2A環向場線圈供電。環向場系統設計值為最大環向磁場2.8特斯拉，最大線圈電流45kA，平頂時間3～5秒，最大全負荷重復率為20分鐘/次。為使HL-2A裝置在高參數條件下開展物理實驗，這就要求每臺脈沖發電機組都必須具備一次脈沖放電釋能500MJ的條件。但是，每臺發電機組同步轉速為1500rpm，軸系的轉動慣量為287噸·米²，最大機械儲能862MJ，放電期間轉速下降范圍為1480—1200rpm，一次脈沖放電最大釋能僅為295MJ，這離要求的每臺發電機組500MJ的一次脈沖釋能相差甚遠。因此需要在充分利用原有大型設備的前提下，研究一種新的調速裝置來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是，提供一種能夠實現超同步轉速運行，并且能夠大幅度提高機組軸系機械儲能和放電釋能的大型脈沖飛輪發電機組超同步調速裝置。

本發明采用的技術方案是：一種大型脈沖飛輪發電機組超同步調速裝置，它包括異步電動機，與異步電動機相連的飛輪，與飛輪連接的脈沖發電機，異步電動機的定子繞組通過真空斷路器接電網，它還包括循環變流器，循環變流器和滑差調節器水電阻分別通過第一個ME斷路器和第二個ME斷路器接入異步電動機的轉子回路，循環變流器還通過四繞組整流變壓器和真空斷路器與電網連接，異步電動機的非傳動端裝設有增量編碼器，同步變壓器通過隔離開關與電網連接。

本裝置還包括一個速度控制系統，該速度控制系統為雙閉環結構，外環為速度調節環，內環為轉子電流調節環。

所述的速度調節環為，增量編碼器檢測出的轉子位置信號輸入到頻壓轉換器得到電機實際轉速信號，與速度給定積分器的輸出信號相比較后進入速度調節器，得到轉矩電流給定；

所述的電流調節環包括交流電流環，轉矩電流給定與無功電流給定共同經過矢量回轉器和坐標變換轉換后成為三相轉子交流電流給定，送入交流相電流調節器，與由電流互感器測得的三相轉子交流電流實際值相比較后，在觸發脈沖形成單元中同直流電流環輸出的電壓前饋信號一起綜合，形成觸發脈沖并傳輸到循環變流器中控制各晶閘管，完成交流相電流的閉環控制，實現對相電流的動態快速控制。

本發明的優點是：發明了大型脈沖飛輪發電機組的超同步調速裝置，將機組的最高運行轉速提高到超過同步轉速10％，一次脈沖放電釋能提高了70％，達到了HL-2A托卡馬克裝置在高參數脈沖放電條件下開展物理實驗的要求。實現了大型脈沖發電機組在脈沖放電釋能過程中以及電動機轉子回路在相互切換時對系統的無沖擊的飛接控制，并且使機組在超同步速度運行時對其繞組溫升和各軸承座振動的影響都很小。

附圖說明

圖1是本發明的大型脈沖飛輪發電機組超同步調速系統原理圖；

圖2是本發明中機組從1200rpm到1650rpm的加速曲線；

圖3是HL-2A托卡馬克裝置3840次放電時的相關波形；

圖4是1580rpm時循環變流器三相輸出電流。

圖中，1速度給定，2速度給定積分器，3速度調節器，4直流電流調節器，5無功電流給定，6矢量回轉器，7坐標變換，8交流相電流調節器，9觸發脈沖形成單元，10矢量分析器，11頻壓轉換器，12轉子位置計算，13定子電壓測量，14同步變壓器，15電流互感器，16異步電動機，17真空斷路器，18電網，19隔離開關，20三相全橋交交循環變流器，21滑差調節器水電阻，22ME斷路器，23ME斷路器，24四繞組整流變壓器，25真空斷路器，26增量編碼器，27三相平波電抗器，28飛輪，29脈沖發電機。

具體實施方式

如圖1所示，每臺脈沖發電機組分別由2500kW繞線異步電動機16與重量為88噸的飛輪28和80MVA脈沖發電機29通過聯軸器連接而成，增量編碼器26安裝在2500kW繞線電動機的非傳動端。異步電動機16的定子繞組通過真空斷路器17接6000v電網18，三相全控橋式交交循環變流器20和滑差調節器水電阻21分別通過第一個ME斷路器22和第二個ME斷路器23接入異步電動機的轉子回路。循環變流器20依次通過四繞組整流變壓器24和真空斷路器25與6000v電網18相連。為抑制循環變流器20的輸出電流諧波，在其輸出側裝設三相平波電抗器27。