[發(fā)明專利]一種核電站控制棒驅動機構電源發(fā)電機及其定子繞組

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710106968.6
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106602767A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 高永;韓勇;劉飛洋;劉文靜;游洲;李朋
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: H02K3/28
• 分類號: H02K3/28
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 郭受剛

技術領域

本發(fā)明涉及核電站反應堆電氣研究領域，具體地，涉及一種核電站控制棒驅動機構電源發(fā)電機及其定子繞組。

背景技術

在目前的二代加及華龍一號和AP1000三代核電設計中，CRDM電源系統(tǒng)普遍設計成兩套電動發(fā)電機組并聯(lián)后通過三相半波整流向驅動線圈供電，發(fā)電機定子繞組采用了曲折星形連接以消除直流和3的倍數(shù)次諧波電流產(chǎn)生的磁場，同時選擇5/6線圈節(jié)距和采用分布繞組來削弱6k±1(k為正整數(shù))次空間諧波。

但是，一定節(jié)距的均勻分布繞組削弱空間諧波的能力有限，且采用分層分組的曲折星形連接繞組端部連接復雜，因此，有必要進行發(fā)電機定子繞組的優(yōu)化設計。

綜上所述，本申請發(fā)明人在實現(xiàn)本申請發(fā)明技術方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術至少存在如下技術問題：

在現(xiàn)有技術中，現(xiàn)有的核電站控制棒驅動機構電源發(fā)電機定子繞組存在發(fā)電機諧波磁場較大、端部連接復雜的技術問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種核電站控制棒驅動機構電源發(fā)電機及其定子繞組，解決了現(xiàn)有的核電站控制棒驅動機構電源發(fā)電機定子繞組存在發(fā)電機諧波磁場較大、端部連接復雜的技術問題，實現(xiàn)了降低總諧波磁場和定子銅耗以及簡化端部連接的技術效果。

為解決上述技術問題，本申請?zhí)峁┝艘环N核電站控制棒驅動機構電源發(fā)電機定子繞組，發(fā)電機定子繞組為三相雙層繞組，發(fā)電機定子繞組采用星形連接方式，發(fā)電機定子繞組線圈節(jié)距其中，τ為極距。

本發(fā)明采用三相雙層星形連接定子繞組，設計2/3線圈節(jié)距，使得3及3的倍數(shù)次諧波短距系數(shù)為0，即使繞組系數(shù)k_N3m＝0，從而消除了直流和3的倍數(shù)次諧波電流產(chǎn)生的靜止和脈振磁場，并且與曲折星形連接繞組相比，三相星形連接的設計簡化了外部端接；線圈節(jié)距節(jié)省了用銅量，降低了定子銅耗。

其中，星形連接是三相交流電源與三相用電器的一種接線方法，把三相電源三個繞組的末端X、Y、Z連接在一起，成為一公共點O，從始端A、B、C及公共端O引出四條端線，由頻率相同、振幅相等而相位相差120度的三個正弦電源以一定方式連接向外供電的系統(tǒng)。

進一步的，各線圈在定子圓周上的布置滿足雙層繞組三相對稱。

為了降低其他6k±1(k為正整數(shù))次空間諧波，各線圈在定子圓周上的布置將使相繞組的空間分布盡量接近正弦波，磁勢的總諧波分量最小。

設每個極相組有q個線圈，θ_m，n表示第m個線圈與第n個線圈之間的電角度夾角，顯然三相對稱的節(jié)距為的相繞組須滿足半波對稱，有表示取整。

基波和各次諧波的短距系數(shù)分布系數(shù)

繞組系數(shù)k_Nν＝k_yνk_qν。

一般地，取q＜9，為了抑制諧波q也不能太小。分3＜q＜6和6≤q＜9兩種情況來論述。

(1)3＜q＜6

此時波形總諧波畸變率可表示為：

將問題歸結為求解THD1最小時θ_i的值。舉例q＝5，

求解該問題得θ₁＝0.2328(13.34°)，θ₂＝0.221(12.66°)。

代入計算基波繞組系數(shù)k_N1＝0.8225，波形總諧波畸變率THD＝7.76％。

(2)6≤q＜9

此時波形總諧波畸變率可表示為：

將問題歸結為求解THD2最小時θ_i的值。舉例q＝8，

求解該問題得θ₁＝0.2359(13.52°)，θ₂＝0.1455(8.34°)，θ₃＝0.1411(8.08°)，θ₄＝0.1397(8°)。

代入計算基波繞組系數(shù)k_N1＝0.8102，波形總諧波畸變率THD＝4.92％。而對于q＝4，曲折星形連接繞組，基波繞組系數(shù)k_N1＝0.8011，波形總諧波畸變率THD＝7.899％。比較可知，優(yōu)化繞組在不降低基波繞組系數(shù)的前提下，顯著降低了總諧波畸變率。

另一方面，本申請還提供了一種核電站控制棒驅動機構電源發(fā)電機，所述發(fā)電機中的定子繞組為采用前序所述的定子繞組。