[发明专利]无刷同步发电装置

说明书

作为进行无刷同步发电装置的盘车运行的结构，包括同步发电机、交流励磁机、安装于该交流励磁机的电枢的旋转整流器、以及使所述交流励磁机的电枢绕组三相短路的短路单元，使所述交流励磁机的电枢绕组三相短路，来使所述交流励磁机作为感应电动机来动作，从而使所述同步发电机的转子轴旋转。

技术领域

本发明涉及无刷同步发电装置，尤其涉及使无刷同步发电装置的涡轮及同步发电机的轴以低速旋转的盘车运行(turning operation)的结构。

背景技术

无刷同步发电装置由同步发电机、交流励磁机以及旋转整流器的组合来构成。应用一种SFC启动系统，连接同步发电机的定子电枢绕组与静止频率转换器(SFC：StaticFrequency Converter，以下省略为SFC)，使同步发电机的电枢电流的频率变化、并将同步发电机作为同步电动机来进行启动运行。

另一方面，若蒸汽、燃气涡轮等发电厂中所使用的涡轮与同步发电机的转子轴在运行停止状态下以高温状态且不旋转的状态放置，则会因热应变、转子的自重而导致发生轴弯曲。为了防止该轴弯曲，使用由驱动电机和齿轮装置等构成的盘车装置，在运行停止后进行使涡轮与发电机的转子轴以低速(约2至10转/分)旋转一定时间的盘车运行。

在驱动涡轮及同步发电机的转子轴的装置中一般设置有盘车用电动机和SFC启动这两种系统，并进行区分使用。SFC启动系统使用在从盘车转速3r/min起至燃气涡轮点火转速2000～2400r/min的升速运行中，盘车用电动机使用在从旋转停止0r/min升速到盘车转速3r/min、并在到达3r/min后进行一定时间的盘车运行中。

SFC启动装置(120度通电电流型逆变器)在盘车转速3r/min等转速较低的区域中，SFC电流为间歇通电，SFC电流的控制精度变低。因此，SFC启动装置中，数r/min的低速旋转下的控制较为困难，一般情况下，SFC启动装置不适用于盘车运行。此外，当利用盘车用电动机从旋转停止启动至燃气涡轮点火转速2000～2400r/min的情况下，盘车用电动机的容量及整体结构将变得非常大，不具有经济性，因此，转子轴的驱动装置一般采用盘车专用的齿轮、电动机以及SFC启动的组合。

作为发电系统，对同步发电机的转子励磁绕组接通直流电流，使由转子绕组产生的磁通与定子电枢绕组交链，从而在电枢绕组中产生感应电动势，由此来进行发电。作为向该转子励磁绕组提供直流电流的方法，存在“使碳刷与钢制环机械性接触的滑环方式”以及“使用搭载有三相全波整流电路的旋转电机的无刷方式”这两种。

无刷励磁机成为对转子实施电枢绕组、对定子实施励磁绕组后的结构，无刷励磁机的转子电枢绕组与同步发电机的转子励磁绕组位于同一转轴上。因此，利用三相全波整流的旋转整流器对由无刷励磁机的转子电枢绕组感应出的电流电压进行整流，并对同步发电机的转子励磁绕组提供直流电流。

在组合燃气涡轮与同步发电机的发电厂的情况下，燃气涡轮作为原动机，具有转矩不足、无法使轴系统升速的旋转区域，因此，将SFC连接至同步发电机的定子电枢绕组，使同步发电机的电枢电流的频率变化，从而将同步发电机作为同步电动机来进行启动运行。

在启动运行时，将同步发电机作为电动机来运行，然而，与额定旋转时作为发电机的运行同样地，需要对同步发电机励磁绕组提供直流电流。

在通过无刷励磁方式对交流励磁机励磁绕组施加了直流的励磁电流的情况下，当转子轴处于停止状态时，在交流励磁机电枢绕组中不产生感应电压，难以对同步发电机励磁绕组接通励磁电流。此外，在数r/min的低转速的状态下，存在针对同步发电机励磁绕组的直流电流的供给不足的问题。

针对该问题，专利文献1中提出了如下系统，即：将交流励磁机的定子励磁绕组设为dq轴二相交流绕组，利用逆变器以90度相位差对d轴绕组、q轴绕组进行交流励磁，由此，能由定子产生旋转磁场，在旋转停止时也能产生所需的直流输出。