[發(fā)明專利]發(fā)電機(jī)各支路獨(dú)立運(yùn)行的高容錯(cuò)性供電方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410721619.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104485863A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮桂宏;何功飛;張炳義;張化光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P9/04
• 分類號(hào): H02P9/04;H02P103/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周楠

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于電氣工程領(lǐng)域，涉及一種發(fā)電機(jī)各支路獨(dú)立運(yùn)行的高容錯(cuò)性供電方法。

背景技術(shù)

本專利受國(guó)家863項(xiàng)目(2012AA061303）及國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)（2012YQ05024207）資助。近年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源分布不均衡而造成的電力緊缺現(xiàn)象突出，使獨(dú)立電源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用更為明顯。與集中式供電相比，獨(dú)立供電系統(tǒng)呈現(xiàn)出了突出的優(yōu)點(diǎn)，它具有可靠性高，易于實(shí)現(xiàn)模塊化和便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，其作為主電源或備用電源在船舶、航空、醫(yī)院、應(yīng)急、救災(zāi)、礦山、石化等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，與大電網(wǎng)配合，獨(dú)立電源可大大的提高供電可靠性，可在電網(wǎng)崩潰和意外災(zāi)害情況下，維持重要用戶供電，可避免一些災(zāi)難性后果。

隨著原油價(jià)格猛增，促進(jìn)了對(duì)致密油氣、頁(yè)巖油氣以及煤層氣等非常規(guī)油氣資源的開(kāi)發(fā)，對(duì)獨(dú)立電源的單機(jī)容量要求越來(lái)越高，迫切需求大容量的發(fā)電機(jī)組，同時(shí)大量高性能艦船的生產(chǎn)也加劇了這種需求。目前，對(duì)于功率等級(jí)在500kW以上的中大型電機(jī)，為了減小定子電流，通常采用6kV以上的電壓等級(jí)，這種電壓等級(jí)不僅給電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)帶來(lái)諸多問(wèn)題，更重要的是相應(yīng)的高壓變頻器以及電力電子器件價(jià)格昂貴，性價(jià)比低；石油、礦山、石化、船舶等領(lǐng)域通常采用低壓用電設(shè)備，為了省去中間變壓環(huán)節(jié)，常采用低壓發(fā)電機(jī)組；采用低電壓等級(jí)時(shí)，會(huì)使定子電流過(guò)大，低壓大功率變頻器常常需要采用水冷的冷卻方式，并且目前低壓大功率變頻器的極限電流值在2000A以內(nèi)，大電流變頻器及電力電子器件價(jià)格昂貴。

針對(duì)上述現(xiàn)狀，為了降低低壓發(fā)電機(jī)組、輸電線路、用電設(shè)備中的電流，擴(kuò)大獨(dú)立電源的容量，國(guó)內(nèi)外的研究比較活躍。代表性的專利有：發(fā)明專利“低壓大功率多支路交流電動(dòng)機(jī)的多變頻器調(diào)速系統(tǒng)”（200810011050.4），發(fā)明專利“一種低壓大功率多支路永磁同步電動(dòng)機(jī)”（200810010920.6），發(fā)明專利“一種低壓大功率多支路三相異步電動(dòng)機(jī)”（200810010919.3），上述三個(gè)發(fā)明專利針對(duì)的都是低壓大功率多支路電動(dòng)機(jī)，介紹了電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和供電方式；發(fā)明專利“多定子繞組永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法”（201210475820.7）針對(duì)的是多定子永磁發(fā)電機(jī)，多個(gè)定子發(fā)出的電能各自整流并聯(lián)電容值相等的電容后串聯(lián)，各個(gè)串聯(lián)的電容分別通過(guò)逆變器與電網(wǎng)相連，其側(cè)重點(diǎn)在于如何通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)并網(wǎng)。上述專利從不同角度，不同程度上降低了供電系統(tǒng)中的流通電流，但還不夠全面，不能徹底解決整個(gè)低壓供電系統(tǒng)中的大電流問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種發(fā)電機(jī)各支路獨(dú)立運(yùn)行的高容錯(cuò)性供電方法，發(fā)電機(jī)采用多支路繞組結(jié)構(gòu)，各支路間彼此相互獨(dú)立，在原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，多支路發(fā)電機(jī)各個(gè)支路發(fā)出的三相交流電先經(jīng)整流模塊整流，得到的直流電通過(guò)逆變器變?yōu)殡妷悍?、頻率可控的三相交流電給負(fù)載供電。

數(shù)據(jù)處理單元輸出最大負(fù)載支路的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)電路后控制原動(dòng)機(jī)的燃料調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過(guò)改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速維持該支路端電壓恒定，使原動(dòng)機(jī)燃料閥隨負(fù)載的變化而變化，當(dāng)然，這里只是以這種控制策略舉例，該控制策略也適用于其它控制策略的發(fā)電機(jī)組。

技術(shù)方案：

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)施的：

一種發(fā)電機(jī)各支路獨(dú)立運(yùn)行的高容錯(cuò)性供電方法，其特征在于：供電策略為多支路發(fā)電機(jī)各支路的引接線獨(dú)立引出連接到電機(jī)的接線板，各支路發(fā)出的交流電能分別經(jīng)整流、逆變電路獨(dú)立為負(fù)載供電。

發(fā)電機(jī)組包括原動(dòng)機(jī)、多支路發(fā)電機(jī)和整流模塊；多支路發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，多支路發(fā)電機(jī)的各個(gè)支路獨(dú)立引出接線端子、獨(dú)立運(yùn)行，各支路發(fā)出的交流電通過(guò)交流電抗器后分別輸入各整流模塊的輸入端，各整流模塊的正極輸出端通過(guò)直流電抗器和直流母線連接逆變器的正極輸入端，整流模塊的負(fù)極輸出端通過(guò)預(yù)充電回路連接逆變器的負(fù)極輸入端，能耗制動(dòng)電路與電容組并聯(lián)，電容組并聯(lián)在逆變器輸入端的正極與負(fù)極之間；逆變器的輸出端連接負(fù)載；多支路發(fā)電機(jī)輸出端設(shè)有電壓、功率檢測(cè)元件，經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元、PI調(diào)節(jié)器后作為控制信號(hào)調(diào)節(jié)燃料調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，燃料調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

發(fā)電機(jī)為多支路發(fā)電機(jī)，且各支路彼此相互獨(dú)立運(yùn)行。

根據(jù)負(fù)載的種類、數(shù)量、容量，決定發(fā)電機(jī)引出的并聯(lián)支路數(shù)，同時(shí)，由多個(gè)支路為同一個(gè)大容量的負(fù)載供電，當(dāng)某一支路發(fā)生故障時(shí)，切換到其它或備用支路，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

優(yōu)點(diǎn)和效果：

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下：