[发明专利]利用无刷发电机的交流励磁机进行起动的燃气轮机发电机组及其起动方法

说明书

本发明公开了一种利用无刷发电机的交流励磁机进行起动的燃气轮机发电机组及其起动方法，在机组起动阶段，利用交流励磁机执行起动机工作模式，由交流励磁机带动同轴安装的发电机和单轴燃气轮机转动，并在机组转速达到80％额定转速时，交流励磁机切换回励磁机工作模式，以在机组完成起动后可正常励磁并网发电。所述燃气轮机发电机组利用内部的交流励磁机既作为起动电机使用，又作为励磁机使用，无需单独设置外部起动装置，大大缩减了整个燃气轮机发电机组的轴向尺寸，减轻了重量、降低了成本、简化了结构，可以很好地适用于对空间要求比较严苛的场景，并且，机组维护相对较为简单。

技术领域

本发明涉及中小型单轴燃气轮机发电机组技术领域，特别地，涉及一种利用无刷发电机的交流励磁机进行起动的燃气轮机发电机组，另外，还特别涉及一种上述燃气轮机发电机组的起动方法。

背景技术

在中小型单轴燃气轮机发电机组结构上，通常是燃气轮机连接减速器再连接发电机，发电机一般采用无刷励磁同步发电机，其包括主发电机、交流励磁机、附励磁机三级结构，外部起动装置(一般为起动电机或者液压马达)安装在减速器上。起动时，外部起动装置将燃气轮机带动点火转速，然后机组点火，同时外部起动装置继续推动机组升速，直至机组自身燃料燃烧产生的动力能维持机组稳定运行，此时外部起动装置脱开，脱开转速一般在45％～60％额定转速之间，机组继续升速至起动完成。

但是，由于现有的中小型单轴燃气轮机发电机组采用专用的外部起动装置，系统复杂、重量大、成本高，在一些结构布设十分紧凑的场景不适用，特别是在海上平台以及船上，同时机组维护也相对复杂。

发明内容

本发明提供了一种利用无刷发电机的交流励磁机进行起动的燃气轮机发电机组及其起动方法，以解决目前的中小型单轴燃气轮机发电机组存在的上述缺点。

根据本发明的一个方面，提供一种利用无刷发电机的交流励磁机进行起动的燃气轮机发电机组，包括依次同轴安装的无刷同步发电机、减速器和单轴燃气轮机，所述无刷同步发电机包括依次同轴安装的永磁附励磁机、交流励磁机和发电机，其中，发电机靠近减速器安装，所述交流励磁机在机组起动时执行起动机工作模式，作为动力源起动燃气轮机发电机组，并在机组转速达到80％额定转速后执行励磁机工作模式。

进一步地，所述交流励磁机的转子绕组通过旋转整流器连接至发电机的励磁绕组，且所述交流励磁机的转子绕组的第一输出端和第二输出端之间连接有第一离心开关、第二输出端和第三输出端之间连接有第二离心开关，所述第一离心开关和第二离心开关为常闭开关，在起动机工作模式下，所述交流励磁机的转子绕组通过第一离心开关和第二离心开关短接，当机组转速达到80％额定转速时第一离心开关和第二离心开关自动分开，所述交流励磁机执行励磁机工作模式。

进一步地，所述交流励磁机的定子绕组分别与励磁控制器和起动变频器连接，且所述交流励磁机的定子绕组的线圈抽头接入到接线盒内，通过安装在接线盒内的接触器KM1、KM2、KM3控制切换接线形式，在起动机工作模式下，所述交流励磁机的定子绕组采用星型接法连接至起动变频器，在励磁机工作模式下，定子绕组采用串联接法连接至励磁控制器。

进一步地，第一组定子绕组的第一端分别与接触器KM1的常开触点、励磁控制器连接，第二端分别与起动变频器、接触器KM1的常闭触点连接，第二组定子绕组的第一端分别与接触器KM1的常闭触点、接触器KM2的常开触点连接，第二端分别与起动变频器、接触器KM2的常闭触点连接，第三组定子绕组的第一端分别与接触器KM2的常闭触点、接触器KM3的常开触点连接，第二端分别与起动变频器、励磁控制器连接。