[發明專利]并網型直流勵磁同步發電機組的交流勵磁改造方法及系統

在審

• 申請號: 202110172042.3
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN113013918A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 謝寶忠
• 申請（專利權）人: 廣州華南鑫沨能源科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02K19/26;H02K13/00;H02K11/04;H02K15/00;H02K15/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強;何淑珍

1.并網型直流勵磁同步發電機組的交流勵磁改造系統，其特征在于，包括直流勵磁同步發電機、轉子交流繞組(5)、轉子鐵芯(6)、交直交雙向變流器(7)、電刷(8)、滑環(9)、測量控制系統(10)和原動機及其傳動機構(12)；

直流勵磁同步發電機的定子繞組(2)與交流電網相連；轉子鐵芯(6)及轉子交流繞組(5)安裝于改造前直流勵磁同步發電機轉子主磁極上的磁極鐵芯(3)及其直流勵磁繞組(4)的位置，轉子交流繞組(5)安裝于轉子鐵芯(6)槽內；轉子交流繞組(5)通過電刷(8)、滑環(9)與交直交雙向變流器(7)相連；

交直交雙向變流器(7)根據原動機的各運行轉速，通過電刷(8)、滑環(9)為轉子交流繞組(5)提供頻率、大小、相位、相序可控的交流勵磁電流，交流勵磁電流所產生的旋轉磁場轉速與轉子轉速疊加后始終跟定子繞組(2)產生的旋轉磁場轉速相同，進而使原動機始終運行于高效區；

電刷(8)安裝于原直流勵磁同步發電機的機座上，與交直交雙向變流器(7)連接并與滑環(9)滑動接觸；

滑環(9)安裝于發電機轉軸上，與交流繞組(5)連接并與電刷(8)滑動接觸；

原動機及其傳動機構(12)用于驅動發電機轉子旋轉。

2.根據權利要求1所述的并網型直流勵磁同步發電機組的交流勵磁改造系統，其特征在于，轉子鐵芯(6)和轉子交流繞組(5)用于替換改造前直流勵磁同步發電機轉子主磁極上的磁極鐵芯(3)及其直流勵磁繞組(4)。

3.根據權利要求1所述的并網型直流勵磁同步發電機組的交流勵磁改造系統，其特征在于，原動機及其傳動機構(12)中，原動機為驅動發電機旋轉的動力設備。

4.根據權利要求1所述的并網型直流勵磁同步發電機組的交流勵磁改造系統，其特征在于，轉子交流繞組(5)的極數與定子繞組(2)的極數相同。

5.根據權利要求1所述的并網型直流勵磁同步發電機組的交流勵磁改造系統，其特征在于，所述測量控制系統(10)用于監測整個發電系統的運行狀態、參數，測量控制原動機、發電機轉子的轉速，進而調整交直交雙向變流器(7)輸出的交流勵磁電流參數，使整個發電系統安全穩定運行。

6.根據權利要求1所述的并網型直流勵磁同步發電機組的交流勵磁改造系統，其特征在于，轉子交流繞組(5)和交直交雙向變流器(7)的相數為3相，也可為多相。

7.根據權利要求1～6任一項所述的并網型直流勵磁同步發電機組的交流勵磁改造系統，其特征在于，當發電機轉子的轉速高于同步轉速時，測量控制系統(10)調整交流勵磁電流的相序和頻率，使交流勵磁電流在轉子交流繞組(5)上產生的旋轉磁場轉向與轉子轉向相反；當發電機轉子轉速低于同步轉速時，調整交流勵磁電流的相序和頻率，使交流勵磁電流在轉子交流繞組上產生的旋轉磁場轉向與轉子轉向相同，交流勵磁電流所產生的旋轉磁場轉速與轉子轉速疊加后始終跟定子繞組(2)產生的旋轉磁場轉速相同；

測量控制系統(10)根據原動機輸入的機械功率調整交流勵磁電流的大小及相位，進而調整發電機轉子的轉速，使原動機始終在最優轉速下運行。

8.基于權利要求7所述的并網型直流勵磁同步發電機組的交流勵磁改造系統的交流勵磁改造方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將直流勵磁同步發電機的轉子主磁極從發電機轉子上拆除，轉子主磁極包括磁極鐵芯(3)和直流勵磁繞組(4)；

S2、直流勵磁同步發電機的定子鐵芯(1)不變；若定子繞組(2)極數不變，則在原轉子主磁極的位置安裝轉子鐵芯(6)及轉子交流繞組(5)，轉子交流繞組(5)的極數與定子繞組(2)的極數相同；若定子繞組(2)的極數根據原動機的最優轉速區間改變，則轉子交流繞組(5)的極數與改變后的定子繞組(2)的極數相同；

S3、將轉子交流繞組(5)安裝于轉子鐵芯(6)的槽內；

S3、設置交直交雙向變流器(7)，根據原動機的各運行轉速，通過電刷(8)、滑環(9)為轉子交流繞組(5)提供頻率、大小、相位、相序可控的交流勵磁電流；

當發電機轉子的轉速高于同步轉速時，調整交流勵磁電流的相序和頻率，使交流勵磁電流在轉子交流繞組(5)上產生的旋轉磁場轉向與轉子轉向相反，當發電機轉子的轉速低于同步轉速時，調整交流勵磁電流的相序和頻率，使交流勵磁電流在轉子交流繞組上產生的旋轉磁場轉向與轉子轉向相相同，交流勵磁電流所產生的旋轉磁場轉速與轉子轉速疊加后始終跟定子繞組(2)產生的旋轉磁場轉速相同，根據原動機輸入的機械功率調整交流勵磁電流的大小及相位，進而調整發電機轉子的轉速，使原動機在最優轉速下運行；

S4、采用測量控制系統(10)監測整個發電系統的運行狀態、參數，測量控制原動機、發電機轉子的轉速進而調整交直交雙向變流器(7)輸出的交流勵磁電流頻率、大小、相位、相序。