[发明专利]基于五电平变换器的中温地热能磁浮发电中压并网系统

说明书

本发明提供了一种基于五电平变换器的中温地热能磁浮发电中压并网系统，该驱动系统包含NPC/H五电平变换器、高速涡轮增压磁浮轴承永磁发电机、DSP+FPGA控制模块、电压电流采集模块、PWM驱动模块。采用NPC/H五电平拓扑，开关频率低、电流谐波小，能够提高电机定子电流的正弦度；采用高速涡轮增压磁浮轴承永磁发电机，耗能低，噪音小，发电效率高，利于环保。首次提出基于NPC/H五电平变换器实现高速涡轮增压磁浮轴承永磁发电系统中压并网，有效利用中温地热能。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体地，涉及一种基于五电平变换器的中温地热能磁浮发电中压并网系统。

背景技术

地热资源按温度分为高温地热，温度高于150℃；中温地热，温度在90～150℃；低温地热，温度低于90℃。从总量上看，我国主要以中低温地热资源为主，而且地热资源按储存形式分为蒸汽型热水型、地压型、熔岩型、干热岩型。地热资源可以用来发电、供热制冷等，有很大的利用潜力。但是现有的利用地热资源的并网系统，在低开关频率条件下存在电流谐波大、电能质量低。

涡轮增压是通过压缩空气的方式来增加高温蒸汽工质的流量，带动叶轮的旋转。根据磁轴承和传统电机定子结构的相似性，把磁浮轴承绕组迭绕在传统电机定子槽内，使悬浮磁场和传统电机旋转磁场共用一个铁心磁路，集电磁轴承和普通电机功能于一体。磁浮轴承适用于高速电机，而高速永磁发电机，耗能低，噪音小，发电效率高，利于环保。NPC/H五电平拓扑，开关频率低、电流谐波小、具有广阔应用前景。

与本申请相关的现有技术是专利文献CN104037796B，公开了并网型多回路低温余热发电系统，通过有机郎肯循环方式将热量收集转换成机械能推动永磁同步发电机旋转产生交流电能，然后经过并网变流器并入大电网或者内部小电网或为独立负载供电。通过DSP浮点控制芯片TMS320F28335控制变流器的运行，通过上位机系统对整个系统进行实时监控和管理，处理系统中的故障问题，调节涡轮机的输出功率恒定。当电网故障时，仍能做出相应的处理。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于NPC/H五电平变换器的中温地热能磁浮发电中压并网系统。

根据本发明提供的一种基于五电平变换器的中温地热能磁浮发电中压并网系统，包括

涡轮增压磁浮发电装置组、NPC/H五电平变换器、DSP+FPGA主控板、电压电流采集装置；

中温地热通过涡轮增压磁浮发电装置组，产生三相交流电，再经NPC/H五电平变换器并入中压电网中，之后经电压电流采集装置采集电压电流信号后，由DSP+FPGA主控板进行信号控制。

优选地，所述的基于五电平变换器的中温地热能磁浮发电中压并网系统，还包括PWM 驱动板，DSP+FPGA主控板的输出端与PWM驱动板的输入端相连，PWM驱动板的输出端与NPC/H五电平变换器相连，PWM驱动板为NPC/H五电平变换器提供PWM驱动信号。

优选地，所述涡轮增压磁浮发电装置组中单台涡轮增压磁浮发电装置产生三相交流电，所述三相交流电经NPC三电平变换器整流成直流电压，多台发电装置整流后的电压串联形成中压直流，所述中压直流再经NPC/H五电平变换器并入中压电网中。

所述涡轮增压磁浮发电装置包括涡轮增压器、高速磁浮轴承永磁电机；地热进入蒸发器，蒸发器与涡轮增压相连，涡轮增压器与高速磁浮轴承永磁电机相连。

优选地，所述三相交流电经NPC/H五电平变换器之前，先经NPC三电平变换器，以实现整流，多台发电装置整流后的电压串联形成中压直流；涡轮增压磁浮发电装置与NPC 三电平变换器相连，NPC三电平变换器与电容相连，电容与NPC/H五电平变换器相连。

优选地，所述电压电流采集装置采用电压电流采样调理板，电压电流采样调理板与三相电网相连，以采集三相电压信号和三相电流信号。