[發明專利]一種可自啟動的微型燃氣輪機電機系統

無效

• 申請號: 201210536822.2
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102969963A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 謝清明;袁寧;秦秀娟;李亞芳;王大彧;高軍
• 申請（專利權）人: 北京動力機械研究所
• 主分類號: H02P9/08
• 分類號: H02P9/08
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;高燕燕

技術領域

本發明涉及一種可自啟動的微型燃氣輪機用電機系統，屬于燃氣輪機領域。

背景技術

微型燃氣輪機電站具有啟動快、壽命長、重量輕、運行噪音低、運行成本低、燃燒效率高、低污染環保性好等優點，可作為移動供電電源和備用電源，應用于油田、海洋石油鉆探開采平臺、礦區等應用領域。

永磁同步電機具有功率質量比大、發電效率高、可靠性好等優點，目前微型燃氣輪機中均采用永磁同步電機。

在燃氣輪機發電系統中，現有的技術方案普遍采用微型燃氣輪機經過齒輪轉速箱帶動永磁同步電機，經過PWM可控整流環節得到直流電，再經過PWM電壓型逆變器得到三相交流電輸出。現有技術方案原理框圖如圖1所示。

分析現有的燃氣輪機發電系統，可以發現：

微型燃氣輪機不能自啟動，需要起動機將微型燃氣輪機拖動到一定轉速才能點火工作，而整個電路能量為單向流動，因此無法實現對電機的啟動-發電一體化控制。在使用現有的燃氣輪機發電系統進行發電時，需要額外使用起動機，使系統結構更為復雜，增加了成本，不符合發電系統的現代化、自動化的要求。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種可自啟動的微型燃氣輪機用電機系統，本系統實現了能量的雙向流動，從而能夠對微型燃氣輪機進行啟動-發電一體化控制；同時系統結構簡單，成本低，可靠性高。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種可自啟動的微型燃氣輪機用電機系統，包括微型燃氣輪機、三相高速永磁電機、PWM電壓型變流器、PWM電壓型逆變器，微型燃氣輪機與三相高速永磁電機同軸機械連接，三相高速永磁電機的三相連接端連接PWM電壓型變流器的三相連接端，PWM電壓型變流器的直流端正負極分別連接PWM電壓型逆變器的直流端正負極，PWM電壓型逆變器的三相連接端連接電網的三相連接端。

其中，該電機系統還包括蓄電池組件。

蓄電池組件包括相互連接的蓄電池控制器和蓄電池組；蓄電池控制器的正負極連接端連接PWM電壓型變流器的正負極連接端；

蓄電池控制器設定電壓閾值范圍[a,b]，a<b，蓄電池控制器檢測PWM電壓型變流器的直流端電壓，當PWM電壓型變流器的直流端電壓小于電壓閾值a時，蓄電池控制器控制蓄電池組處于放電狀態，為PWM電壓型變流器提供直流電壓；當PWM電壓型變流器的直流端電壓大于電壓閾值b時，蓄電池控制器控制蓄電池組處于充電狀態，PWM電壓型變流器直流端為蓄電池組提供充電電壓；當PWM電壓型變流器的直流端電壓處于電壓閾值范圍[a,b]內時，蓄電池組件處于不工作狀態；其中a值大于蓄電池組的放電電壓。

PWM電壓型變流器具有兩種工作模式，分別為：逆變模式和可控整流模式，PWM電壓型變流器通過檢測其三相連接端交流電壓值和交流電流值估算微型燃氣輪機的轉速，當轉速小于微型燃氣輪機的點火轉速時，PWM電壓型變流器處于逆變模式，逆變模式將PWM電壓型變流器的直流端輸入的直流電壓轉換為三相交流電壓由PWM電壓型變流器的三相連接端輸出；當轉速大于或等于微型燃氣輪機的點火轉速時，PWM電壓型變流器處于可控整流模式，可控整流模式將PWM電壓型變流器的三相連接端的三相交流電壓轉換為直流電壓由PWM電壓型變流器的直流端輸出。

有益效果：

本發明在原有的微型燃氣輪機發電系統的基礎上增加蓄電池組件，實現了電機系統內能量的雙向流動，充分利用高速永磁同步電機的電力和動力的雙向控制，實現了微型燃氣輪機啟動-發電一體化控制，大大提高了微型燃氣輪機發電系統的自動化程度，同時系統結構簡單，成本低，可靠性高。

附圖說明

圖1為現有的微型燃氣輪機發電系統組成框圖。

圖2為本發明燃氣輪機發電系統組成框圖。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。

本發明提供了一種可自啟動的微型燃氣輪機電機系統，該系統主要包括微型燃氣輪機、三相高速永磁電機、PWM電壓型變流器、PWM電壓型逆變器以及蓄電池組件，其連接方式如圖2所示，具體為：微型燃氣輪機與三相高速永磁電機同軸機械連接，三相高速永磁電機的三相連接端連接PWM電壓型變流器的三相連接端，PWM電壓型變流器的直流端正負極分別連接PWM電壓型逆變器的直流端正負極，PWM電壓型逆變器的三相連接端連接電網的三相連接端，蓄電池組件包括蓄電池控制器和蓄電池組；蓄電池組與蓄電池控制器相連接，蓄電池控制器的正負極連接端連接PWM電壓型變流器的正負極連接端。