[实用新型]一种异步发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及异步模式发电系统领域，具体是指一种工作模式可从双馈式发电向鼠笼式发电转换的异步发电系统。

背景技术

无论是传统的火力发电、水力发电，还是当前大力推广的新能源发电，都希望能够对能源利用的最大化。相比传统鼠笼异步发电系统，更高效的双馈异步发电系统随之孕育而生。双馈异步发电系统优点就在于能够变速运行，当动力源不足而无法带动发电机高速运行时，仍然能够在发电机处于低速状态下，通过双馈变流技术，将低频电量转换成可以并入电网的50Hz电量。

虽然双馈异步发电系统能够变速运行，但是系统中变流器的功率器件（通常是IGBT）却只能承受一定的电压范围，如果超出所能承受的电压值，将被迅速击穿而损坏。当动力源（水力、燃料等）不足，导致双馈异步发电机转子转速随之降低，因为滑差增大而导致发电机转子电压也越来越大，与发电机定子相连的变流器将可能超出其耐压值。

这种状况下，传统的方式是跟踪滑差，算出加在变流器上的发电机转子电压值，当电压值上升达到变流器的限定值时，迅速将双馈异步发电系统切出电网。这个时候，系统停止发电，动力源将不再被利用。直至动力源能量增加，驱动发电机承载足够的转速时，才重新并入电网发电。动力源的利用率被降低。

本实用新型公开了一种异步模式发电系统的构成，包括动力源（水力、火力等）驱动装置、双馈异步发电机、变流器、并网开关、定子短路开关以及控制器。当动力源能量不足时，通过对发电机定子与并网开关之间的定子短路开关的控制， 使得双馈异步发电机定子线圈短路，同时将双馈异步发电机转子当作定子，通过变流器的整流、逆变技术，向电网供电。双馈异步发电系统等效转换成鼠笼型异步模式发电系统，有效的保证了能源的利用率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，当动力源能量减小时，如火力发电系统燃料不足或者是水力发电系统水力不足时，发电系统不需要停止运行，仍能够利用不足的动力源进行发电。

本实用新型的实用新型目的通过以下方案实现：一种异步发电系统，包括双馈异步发电机、用于驱动双馈异步发电机工作的动力源驱动装置、用于将双馈异步发电机电能并入电网的变流器以及用于将双馈异步发电机定子并入电网的并网开关，其特征在于：还包括用于将定子线圈三相之间短接的定子短路开关、用于采集转子电流的转子电流采集装置以及控制器，转子电流采集装置与控制器输入端相连，并网开关、定子短路开关的控制端与控制器输出端相连。

进一步地，并网开关、定子短路开关均为交流接触器。

进一步地，并网开关、定子短路开关均配合设置有开关状态检测装置，并网开关和定子短路开关各自的开关状态检测装置与控制器输入端相连。

进一步地，并网开关和定子短路开关的开关状态检测装置为电流型检测装置或电压型检测装置。

进一步地，变流器中开关元件为IGBT，其额定功率为双馈异步发电机额定功率的1/4±20%。

进一步地，控制器内还设有用于检测变流器开关元件电压值的电压检测单元以及用于将变流器开关元件电压值与预设值进行比较的比较单元。

进一步地，控制器内还设有电网电压检测单元，电网电压检测单元的采集部件设于并网开关引至电网的一侧。

进一步地，动力源驱动装置为火力发电型驱动装置或水利发电型驱动装置。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本实用新型所述的异步模式发电系统，其中的变流器环节，由原来双向可逆的双馈变流方式转换为整流后逆变这种单向不可逆的全功率变流，即“交流→直流→交流”变流方式。相比现有复杂的双向可逆电流变换技术，单向不可逆的全功率变流不但算法上简单易实现，技术的实现及安全性更为可靠；

（2）本实用新型所述的异步模式发电系统涉及的发电机，完全由双馈发电机转换成了鼠笼式异步发电机，相比双馈发电机定子和转子同时向电网馈电转换为鼠笼异步发电机定子直接把电量输送到电网，技术实现简单也更为安全可靠；

（3）虽然现有的双馈发电系统可以使发电机在一定速度范围内发电，对外界动力源（水力、火力等能源）有较好的利用率，但是当外界动力源的能量进一步降低时，双馈发电系统因双馈变流器本身的限制不得不停止发电运行。

而本实用新型所述的异步模式发电系统则巧妙地解决了这个问题，当外界动力源的能量不足时，虽然发电机发出相比电网频率更低的电流，但是通过转换后的全功率变流器对电流的的整流和逆变技术，使得当外界动力源的能量不足时，系统仍能够有效利用这些动力源继续发电。

附图说明