[發(fā)明專利]基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110260586.5
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112909960A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜建國;宋虎森;楊迪瑞;劉鵬程;王遷;王振環(huán);尹偉;夏委平;古偉;董仕濤;李金華;彭勇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);山西潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;F01K27/00;F01K11/02;F01D15/10
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 鄔嫡波

1.一種基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：發(fā)生器、第一循環(huán)工質(zhì)管道、汽輪機(jī)、懸浮永磁發(fā)電機(jī)、整流器、超級電容儲能裝置和變換器；所述第一循環(huán)工質(zhì)管道與所述發(fā)生器連接，所述汽輪機(jī)與所述第一循環(huán)工質(zhì)管道連接，所述懸浮永磁發(fā)電機(jī)與所述汽輪機(jī)連接，所述懸浮永磁發(fā)電機(jī)與所述汽輪機(jī)連接，所述整流器與所述懸浮永磁發(fā)電機(jī)連接，所述超級電容儲能裝置與所述整流器連接，所述變換器與所述超級電容儲能裝置連接；

所述發(fā)生器用于從余熱源獲取熱能通過所述第一循環(huán)工質(zhì)管道的循環(huán)工質(zhì)傳輸至所述汽輪機(jī)；

所述汽輪機(jī)用于基于所述第一循環(huán)工質(zhì)管道的循環(huán)工質(zhì)傳輸?shù)臒崮軐崮苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，以使所述懸浮永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電；

所述整流器用于將所述懸浮永磁發(fā)電機(jī)的電能由交流電轉(zhuǎn)換為直流電；

所述超級電容的儲能裝置用于存儲電能；

所述變換器用于將所述超級電容的儲能裝置存儲的電能由直流電轉(zhuǎn)換為交流電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：還包括：循環(huán)系統(tǒng)、第二循環(huán)工質(zhì)管道；所述循環(huán)系統(tǒng)與所述汽輪機(jī)連接，所述第二循環(huán)工質(zhì)管道與所述循環(huán)系統(tǒng)連接，所述發(fā)生器與所述第二循環(huán)工質(zhì)管道連接；

所述循環(huán)系統(tǒng)用于傳輸從所述汽輪機(jī)獲取的循環(huán)工質(zhì)，以通過所述第二循環(huán)工質(zhì)管道傳輸所述循環(huán)工質(zhì)至所述發(fā)生器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述余熱源包括：礦井排水余熱、空氣壓縮機(jī)壓縮熱、礦井回風(fēng)余熱。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述變換器為中點(diǎn)可控嵌套五電平變換器。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述中點(diǎn)可控嵌套五電平變換器包括：第一電路、第二電路和第三電路，所述第一電路、第二電路和第三電路的結(jié)構(gòu)相同，所述第一電路、第二電路和第三電路的元器件都包括：集成門極換向晶閘管、二極管、鉗位懸浮電容和動態(tài)串聯(lián)保護(hù)模塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述第一電路、第二電路和第三電路包括：第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，所述第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂并聯(lián)，所述第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂都包括八個(gè)串聯(lián)的集成門極換向晶閘管，每個(gè)集成門極換向晶閘管與一個(gè)二極管并聯(lián)，每個(gè)集成門極換向晶閘管與一個(gè)動態(tài)串聯(lián)保護(hù)模塊并聯(lián)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述動態(tài)串聯(lián)保護(hù)模塊包括：擊穿二極管D、電阻R和電容C，電阻R和電容C串聯(lián)后與擊穿二極管D并聯(lián)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述第一橋臂和第二橋臂的每四個(gè)集成門極換向晶閘管之間并聯(lián)鉗位懸浮電容，所述第二橋臂和第三橋臂的每四個(gè)集成門極換向晶閘管之間并聯(lián)鉗位懸浮電容。

9.一種基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1至8任意所述的基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償，包括以下步驟：

基于所述發(fā)生器從余熱源獲取熱能通過所述第一循環(huán)工質(zhì)管道的循環(huán)工質(zhì)傳輸至所述汽輪機(jī)；

基于所述汽輪機(jī)使所述第一循環(huán)工質(zhì)管道的循環(huán)工質(zhì)傳輸?shù)臒崮軐崮苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，以使所述懸浮永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電；

基于所述整流器將所述懸浮永磁發(fā)電機(jī)的電能由交流電轉(zhuǎn)換為直流電；

基于所述超級電容的儲能裝置存儲電能；

基于所述變換器將所述超級電容的儲能裝置存儲的電能由直流電轉(zhuǎn)換為交流電。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于變換器的礦用高壓無功補(bǔ)償方法，其特征在于，還包括：基于所述循環(huán)系統(tǒng)傳輸從所述汽輪機(jī)獲取的循環(huán)工質(zhì)，以通過第二循環(huán)工質(zhì)管道傳輸所述循環(huán)工質(zhì)至所述發(fā)生器。