[发明专利]发电系统

说明书

本发明涉及一种发电系统，包括：用于将机械功率转换成输出侧处的电功率的同步发电机（3），所述输出侧被配置用于连接AC电网（1）；第一整流器（12）和第二整流器（13），每个整流器具有连接到发电机（3）的输出侧的AC侧（14）和DC侧（15）；被配置用于激励所述发电机（3）的励磁器（9）；以及具有输入侧（17）和输出侧（19）的选择器装置（18），所述输入侧（17）连接到第一整流器（12）的DC侧（15）和第二整流器（13）的DC侧（15），并且所述输出侧（19）连接到励磁器（9），由此选择器装置（18）被配置用于串联或并联地切换DC侧（15），或者用于对应于任意分流比率将DC功率从第一整流器（12）和第二整流器（13）传输到输出侧（19）。

技术领域

本发明涉及一种发电系统，包括：用于将机械功率转换为电功率的同步发电机，并且包括：场绕组（field winding）；连接到发电机并且被配置用于连接AC电网的升压变压器，使得升压变压器串联连接在发电机和电网之间；以及被配置用于通过向场绕组馈送DC功率来激励发电机的励磁器。

背景技术

同步发电机是商业电能的主要来源，并且通常用于将蒸汽涡轮机、燃气涡轮机、往复式发动机或水力涡轮机的机械功率输出转换成馈送给电网的电功率。同步发电机通常包括转子，该转子布置在包含磁体的发电机的中心，由此定子电连接到诸如电网之类的负载。磁体生成磁场，该磁场引导转子旋转并且因此磁场以相同的速度旋转，从而感生（induce）电流到固定的电枢中。通常，同步发电机经由升压变压器连接到电网，并且发电机的场绕组经由励磁器馈送。调节器（governor）控制使发电机的转子旋转的原动机（primary mover）的机械功率，该发电机的转子又被供应有DC场电流。励磁器通常通过降压变压器提取从电网接收的AC功率，并且将DC功率提供给同步发电机的场绕组。

在正常操作状况下，电枢/定子处的电压每单位为一。然而，电网可能经历各种单个或多个线到线或者线到地故障，这导致端子处的电压的大幅下降。当这种下降发生在发电机的端子处时，它影响降压变压器的输入处的电压，并且导致向同步发电机的场绕组馈送的励磁器的输出端子处的功率下降。如果这种故障持续相对长的时间段，则发电机可能失去同步性，并且包括该发电机的发电厂关闭，从而导致电网上的大规模纹波和大的经济损失。

文献WO2014/032668A1描述用于将发电机连接到DC电功率系统的连接系统。第一整流器与第二整流器并联连接。仅在电压超过DC链路电压的AC等量时第一整流器或第二整流器将整流。

文献CN102185550A示出连接到电网的风力涡轮机。励磁器具有由具有专用能源的励磁控制器激励的励磁绕组。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于延长发电厂电网故障的操作持续时间的发电系统和相应的方法。

本发明的目的通过独立权利要求的特征来解决。优选实施例在从属权利要求中被描述。

因此，该目的通过发电系统来解决，该发电系统包括：用于将机械功率转换成输出侧处提供的电功率的同步发电机，该输出侧被配置用于连接AC电网；包括第一整流器和第二整流器的至少两个整流器，每个整流器具有连接到升压变压器的AC侧和DC侧；被配置用于激励发电机的励磁器；以及具有输入侧和输出侧的选择器装置，输入侧连接到至少两个整流器的DC侧，并且输出侧连接到励磁器，由此选择器装置被配置用于串联或并联地切换DC侧，或者用于对应于任意分流比率（split ratio）将功率从至少两个整流器传输到输出侧。

因此，本发明的关键点在于，发电系统能够通过例如串联切换DC侧从而使电压加倍来增加可用于励磁器的电压，而无需要求诸如电池或电容器之类的第二电功率源。换句话说，发电系统虑及在发电机的端子处的电压下降期间，即在所谓的低电压穿越LVRT期间，在线动态地重新配置包括第一整流器、第二整流器、励磁器和选择器装置的励磁系统的拓扑。因此，发电系统可在电网中由于各种类型的故障而引起的严重电压骤降（voltage dip）期间增加励磁系统电压能力，从而确保励磁系统符合电网规范要求。