[发明专利]一种基于透平变转速的TRT并网发电系统

说明书

本发明公开一种基于透平变转速的TRT并网发电系统，包括：缓冲单元、LCL滤波单元、网侧PWM变流单元、制动单元、机侧PWM变流单元、控制单元、多极永磁发电机以及透平机，缓冲单元接入电网，控制单元分别与网侧PWM变流单元及机侧PWM变流单元电性连接。本发明通过控制单元控制机侧PWM变流单元和网侧PWM变流单元的能量的双向流动，以及对多极永磁发电机输出的电能进行调频调幅，使之符合电网并网质量标准，同时，拓宽了发电范围，在压力较高时可增加发电量，从而取得更好的节能发电效果，并节省系统的设计成本。

技术领域

本发明涉及TRT发电技术领域，尤其涉及一种基于透平变转速的TRT并网发电系统。

背景技术

TRT——(Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,以下简称TRT)高炉煤气余压透平发电装置(即TRT)是高炉冶炼的附加装置。TRT是利用高炉煤气所具有的压力能、热能，通过透平膨胀做功，驱动发电机发电，进行能量回收的一种节能装置。

未加装TRT的高炉煤气通过洗涤和除尘，再经过减压阀组，将高压的煤气压力减弱到合适水平送至用户，这个过程使高炉煤气余压白白消耗掉。加装TRT的高炉煤气，可以将煤气余压转换成电能，然后再送至最终用户，把原本没有用的余压转换成了电能，可以获得良好的经济效益。现有的TRT装置主要由：透平主机(含可调静叶)，大型阀门系统，润滑油系统，电液伺服系统，发电机，高/低配电系统，自动控制系统等组成。在透平恒转速控制过程中，透平的转速和静叶的角度成一定的比例关系，通过电液伺服控制静叶的开度位置，就可以控制透平的流量和压力，从而控制透平的输出功率、转矩和转速。当高炉煤气压力在一定的范围内发生变化时，电液伺服控制通过动态调节静叶的开度位置，实现透平的恒转速控制。当给定速度信号，与反馈速度信号进行比较，经过透平转速PID调节器输出电液伺服的位置给定信号，经过电液伺服PID调节器与油缸的实际位置信号进行比较，放大后送入到电液伺服阀，伺服阀按一定的比例将电信号转换成液压油的压力推动油缸运动，位置传感器发出的反馈信号也随之变化，当给定转速与透平转子转速相等时，油缸停止运行并停在特定的位置，此时透平静叶稳定在特定的开度上。控制系统通过双PID动态调节，最终将透平转速稳定在给定值上。

但是，因为目前市面上基于透平恒转速控制的TRT发电技术基本是通过控制透平机的转速控制其发电量，因此存在以下弊端：

(1)当高炉煤气气压正常时，有相当大一部分压力损失在调速阀和静叶叶片上，导致能量转换率低，发电效率低；

(2)当高炉煤气气压较低时，存在一定范围的发电死区，即低于某一个气压值，无法进行发电；

(3)当高炉煤气气压较高时，需要通过泄压阀泄压，能量浪费严重；

(4)电液伺服控制系统调节复杂，成本较高。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于透平变转速的TRT并网发电系统。

本发明的技术方案如下：提供一种基于透平变转速的TRT并网发电系统，包括：缓冲单元、LCL滤波单元、网侧PWM变流单元、制动单元、机侧PWM变流单元、控制单元、多极永磁发电机以及透平机，所述透平机与多极永磁发电机的一端同轴连接，所述多极永磁发电机的另一端与机侧PWM变流单元的一端连接，所述机侧PWM变流单元的另一端与所述制动单元的一端电性连接，所述制动单元的另一端与网侧PWM变流单元的一端电性连接，所述网侧PWM变流单元的另一端与所述LCL滤波单元的一端连接，所述LCL滤波单元的另一端与所述缓冲单元的一端电性连接，所述缓冲单元的另一端用于接入电网，所述分别于网侧PWM变流单元及机侧PWM变流单元电性连接。

进一步地，所述缓冲单元与电网之间连接有断路器QF1，所述多极永磁发电机与机侧PWM变流单元之间连接有断路器QF2，所述断路器QF1和断路器QF2均与控制单元电性连接。