[实用新型]100kW及以上并网式斯特林发电机组

说明书

本实用新型公开了一种100kW及以上并网式斯特林发电机组，包括依次连接的辅助系统、斯特林发动机、发电机、变频器、电网以及与所述辅助系统、斯特林发动机、发电机、变频器、电网均连接的控制系统；所述辅助系统与斯特林发动机之间、斯特林发动机与发电机之间、发电机与变频器之间、变频器与电网之间均为能量双向传输连接。本实用新型通过变频器与电网进行柔性连接，使斯特林发电机组与电网形成柔性并网，减少并网冲击，保护电网和斯特林发电机组；同时充分利用发电机的双向可逆性能，省去了并网专用设备和发动机启动设备，保证系统的先进性。

技术领域

本实用新型涉及大功率斯特林发电机组，具体说涉及一种100kW及以上并网式斯特林发电机组。

背景技术

变频器作为能达到控制交流电机的常用设备，发展较为迅速，其中采用直接转矩控制技术(DTC)的交流变频器，它能够在没有光码盘或测速电机反馈的条件下，精确控制任何标准鼠笼电机的速度和转矩。DTC提供精确的转矩控制使得变频器能够提供可控且平稳的最大启动转矩，最大启动转矩能达到200％的电机额定转矩。当电源断电时，变频器利用连接电机的动能继续运行，只要电机旋转产生能量，变频器即可继续运行。由四象限变频器带动的电机能够获得在零速时电机的额定转矩，并且不需要光码盘或测速电机的反馈。而矢量控制变频器只能在接近零速时实现满力矩输出。在优化模式下，电机磁通被自动地适应于负载以提高效率，同时降低电机的噪音。得益于磁通优化，基于不同的负载，变频器和电机的总效率可提高1％-10％。并能够将电动机的势能和制动产生的电能反送到电网以达到彻底节能的效果。

斯特林发动机是一种外部供热(或燃烧)的活塞式发动机，它以气体做工质，按闭式回路热循环的方式进行工作。但由于其自身不具备自启动功能且无法空载运行，导致其发展受到巨大限制。目前针对斯特林发电机组的研究均采用外加专用启动装置实现斯特林发电机组的启动，并且必须依靠调功器保证其运行在非空载状态、依靠并网控制器、功率控制器等复杂设备来实现发电机组并网运行。由于其控制系统复杂，机组的转速、功率难以控制及超速现象等一系列技术瓶颈，影响了系统的推广使用。

发明内容

鉴于已有技术存在的不足，本实用新型的目的是要提供一种能够基于简单控制策略，简化电气单元实现机组启动和并网的斯特林发电机组。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种100kW及以上并网式斯特林发电机组，其特征在于包括依次连接的辅助系统、斯特林发动机、发电机、变频器、电网以及与所述辅助系统、斯特林发动机、发电机、变频器、电网均连接的控制系统；

所述辅助系统与斯特林发动机之间、斯特林发动机与发电机之间、发电机与变频器之间、变频器与电网之间均为能量双向传输连接；

启动时,所述控制系统控制发电机运行在电动机状态，拖动斯特林发动机运行，以克服斯特林发动机机械死点实现斯特林发电机组的启动运行；

启动后，斯特林发动机出力增加，所述控制系统控制发电机由电动运行状态转变为发电机运行状态，实现机组的无干扰自动并网；

并网后，所述控制系统根据斯特林发动机出力情况，确定发电机向电网输出的有功功率。

进一步作为本发明的优选，所述发电机为异步电机或具有自启动功能的同步电机。

进一步作为本发明的优选，除包括所述具有自启动功能的同步发电机外，还包括励磁控制系统，用以稳定输出电压及频率并提供无功功率。

进一步作为本发明的优选，所述发电机为交流发电机或者直流发电机。

进一步作为本发明的优选，所述变频器为四象限变频器。

进一步作为本发明的优选，所述发电机并网运行后其输出电压和频率按照电网的频率和电压幅值运行。