背H橋模塊3產(chǎn)生的總勵(lì)磁電壓基波頻率Zffi等，而其基波幅值則為三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊3產(chǎn)生的總勵(lì)磁電壓基波幅值的1/5；
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于可變速抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式交流勵(lì)磁裝置，其特征在于:包括轉(zhuǎn)子側(cè)并網(wǎng)開關(guān)模塊(I )、多繞組變壓器模塊(2)和三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3);所述轉(zhuǎn)子側(cè)并網(wǎng)開關(guān)模塊(I)與多繞組變壓器模塊(2)相連，所述多繞組變壓器模塊(2)與三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可變速抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式交流勵(lì)磁裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子側(cè)并網(wǎng)開關(guān)模塊(I)包括一組三相輸入側(cè)端子(11)和一組三相輸出側(cè)端子(12); 所述多繞組變壓器模塊(2)包括一個(gè)原邊繞組(21)以及#屬于A相(31)的副邊繞組(22)、個(gè)屬于B相(32)的副邊繞組(22)和個(gè)屬于C相(33)的副邊繞組(22)，其中λ為自然數(shù)，所有副邊繞組(22)均為單相繞組，彼此電氣隔離，且額定電壓相同； 所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3 )包括結(jié)構(gòu)相同的A相(31)，B相(32 )和C相(33 )。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于可變速抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式交流勵(lì)磁裝置，其特征在于: 所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3 )的A相(31)、B相(32 )和C相(33 )均包括/7對輸入端子(34)、一個(gè)輸出端子(35)和一個(gè)中性點(diǎn)端子(36)，其中λ為自然數(shù)； 所述轉(zhuǎn)子側(cè)并網(wǎng)開關(guān)模塊(I)的三相輸入側(cè)端子(11)與三相電網(wǎng)(5 )相連，所述三相輸出側(cè)端子(12)與所述多繞組變壓器模塊(2)的原邊繞組(21)相連； 所述多繞組變壓器模塊(2)的原邊繞組(21)與所述轉(zhuǎn)子側(cè)并網(wǎng)開關(guān)模塊(I)相連，所述多繞組變壓器模塊(2)的個(gè)A相(31)的副邊繞組(22)與所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3)的A相(31)上的λ對輸入端子(34)對應(yīng)相連；所述多繞組變壓器模塊(2)的副邊的個(gè)B相(32 )的副邊繞組(22 )與所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3 )的B相(32 )上的λ對輸入端子(34)對應(yīng)相連；所述多繞組變壓器模塊(2)的副邊的個(gè)C相(33)的副邊繞組(22 )與所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3 )的C相(33 )上的λ對輸入端子(34)對應(yīng)相連，其中λ為自然數(shù)； 所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3)的A相(31)的輸出端子(35)連接至交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)(4)轉(zhuǎn)子的A相繞組(41)，所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3)的B相(32)輸出端子(35)連接至交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)(4)轉(zhuǎn)子的B相繞組(42)，所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3)的C相(33)輸出端子(35)連接至交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)(4)轉(zhuǎn)子的C相繞組(43)，所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3 )的A相(31)、B相(32 )和C相(33 )的中性點(diǎn)端子(36 )均連接至中性點(diǎn)N (37)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于可變速抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式交流勵(lì)磁裝置，其特征在于:所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3 )的A相(31)、B相(32 )和C相(33 )中的各組均包括個(gè)相同的背靠背H橋單元(38)，其中λ為自然數(shù)； 所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3)的A相(31)中各背靠背H橋單元(38)的整流側(cè)H橋(381)輸入端子(34)與所述多繞組變壓器模塊(2)副邊的A相(31)各副邊繞組(22)對應(yīng)相連； 所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3)的A相(31)中各背靠背H橋單元(38)逆變側(cè)按菊花鏈方式級(jí)聯(lián)，級(jí)聯(lián)后形成一個(gè)輸出端子(35)以及一個(gè)中性點(diǎn)端子(36)，其中輸出端子(35)連接至交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)(4)轉(zhuǎn)子A相繞組(41)，中性點(diǎn)端子(36)連接至中性點(diǎn)Ν(37)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于可變速抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式交流勵(lì)磁裝置，其特征在于:所述背靠背H橋單元(38)包括一對輸入端子(44)、一對輸出端子(45)、整流側(cè)H橋(381)、直流母線電容(382)以及逆變側(cè)H橋(383)，形成并聯(lián)背靠背結(jié)構(gòu)； 整流側(cè)H橋(381)的整流側(cè)直流正端子(384)與直流母線電容(382)正極以及逆變側(cè)H橋(383)的逆變側(cè)直流正端子(385)相連；整流側(cè)H橋(381)的整流側(cè)直流負(fù)端子(386)與直流母線電容(382)負(fù)極以及所述逆變側(cè)H橋(383)的逆變側(cè)直流負(fù)端子(387)相連； 整流側(cè)H橋(381)的一對交流端子(388 )引出形成所述背靠背H橋單元(38 )的輸入端子(44);逆變側(cè)H橋(383)的一對交流端子(389)引出形成所述背靠背H橋單元(38)的輸出端子(45)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于可變速抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式交流勵(lì)磁裝置，其特征在于:所述整流側(cè)H橋(381)包括兩個(gè)相互并聯(lián)、且相同結(jié)構(gòu)的開關(guān)橋臂(390)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于可變速抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式交流勵(lì)磁裝置，其特征在于:每個(gè)所述開關(guān)橋臂(390)包括上下串聯(lián)的兩個(gè)強(qiáng)迫換向開關(guān)器件，分別為上開關(guān)器件(391)和下開關(guān)器件(392)，其中上開關(guān)器件(391)的發(fā)射極與下開關(guān)器件(392)的集電極為串聯(lián)公共點(diǎn)，所述公共點(diǎn)引出作為開關(guān)橋臂(390)的交流端子； 上開關(guān)器件(391)的集電極引出作為開關(guān)橋臂(390)的直流正端子，下開關(guān)器件(392)的發(fā)射極引出作為開關(guān)橋臂(390)的直流負(fù)端子，兩個(gè)開關(guān)橋臂(390)的直流正端子連接到一起，直流負(fù)端子也連接到一起； 兩個(gè)開關(guān)橋臂(390 )的兩個(gè)交流端子均弓I出作為整流側(cè)H橋(381)輸入端子(388 )。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于可變速抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式交流勵(lì)磁裝置，其特征在于:所述逆變側(cè)H橋(383 )結(jié)構(gòu)與連接方式與所述整流側(cè)H橋(381)相同，逆變側(cè)H橋(383 )的兩個(gè)開關(guān)橋臂的兩個(gè)交流端子均弓I出作為逆變側(cè)H橋(383 )輸出端子(389 )。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于可變速抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式交流勵(lì)磁裝置，其特征在于:正常工作時(shí)，交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)(4)的定子側(cè)并網(wǎng)開關(guān)處于閉合狀態(tài)，所述轉(zhuǎn)子側(cè)并網(wǎng)開關(guān)模塊(I)處于閉合狀態(tài)，所述多繞組變壓器模塊(2 )原邊接入電網(wǎng)，副邊各個(gè)繞組則為各個(gè)背靠背H橋模塊的整流側(cè)提供彼此電氣隔離的獨(dú)立單相電壓； 通過控制使所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3 )的A相(31)，B相(32 )，C相(33 )在輸出端子(35)和中性點(diǎn)N (37)之間產(chǎn)生三相對稱交變勵(lì)磁電壓，若該交變勵(lì)磁電壓的基波為正相序，則其基波頻率/為正；若該交變勵(lì)磁電壓的基波為負(fù)相序，則其基波頻率值/為負(fù)，要求該交變勵(lì)磁電壓的基波頻率值/與交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)子電頻率的代數(shù)和等于電網(wǎng)電壓的頻率；同時(shí)要求該交變勵(lì)磁電壓具有適當(dāng)?shù)姆?，以保證交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)(4)達(dá)到期望的發(fā)電功率或者電動(dòng)功率。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于可變速抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式交流勵(lì)磁裝置，其特征在于: 為在A相(31)，B相(32 )，C相(33 )在輸出端子(35 )和中性點(diǎn)N (37 )之間產(chǎn)生三相對稱交變勵(lì)磁電壓，所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3)的A，B，C相(33)分組中的各個(gè)背靠背H橋模塊按如下方式工作: 通過控制各個(gè)背靠背H橋模塊中整流側(cè)強(qiáng)迫換向開關(guān)器件的導(dǎo)通情況，使得背靠背H橋模塊的直流母線電壓穩(wěn)定在一個(gè)統(tǒng)一的額定值上，并要求該額定值略高于背靠背H橋模塊整流側(cè)在不控整流狀態(tài)下的直流母線電壓值； 通過控制各個(gè)背靠背H橋模塊中逆流側(cè)強(qiáng)迫換向開關(guān)器件的導(dǎo)通情況，使得同一相分組中的個(gè)背靠背H橋模塊的逆變側(cè)輸出端之間產(chǎn)生/7個(gè)基波相位相同的脈寬調(diào)制波，其基波頻率與所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3)產(chǎn)生的總勵(lì)磁電壓基波頻率Zffi等，而其基波幅值則為所述三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊(3)產(chǎn)生的總勵(lì)磁電壓基波幅值的\ln。
【專利摘要】本發(fā)明涉及抽水蓄能發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種用于可變速抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式交流勵(lì)磁裝置，包括轉(zhuǎn)子側(cè)并網(wǎng)開關(guān)模塊、多繞組變壓器模塊和三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊；所述轉(zhuǎn)子側(cè)并網(wǎng)開關(guān)模塊與多繞組變壓器模塊相連，所述多繞組變壓器模塊與三相級(jí)聯(lián)式背靠背H橋模塊相連。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于具有變頻運(yùn)行能力，能夠滿足抽水蓄能發(fā)電機(jī)組運(yùn)行變速運(yùn)行的勵(lì)磁要求；具有雙向能量流動(dòng)能力，能夠同時(shí)滿足抽水蓄能發(fā)電機(jī)組在發(fā)電工況和電動(dòng)工況運(yùn)行的勵(lì)磁要求。
【IPC分類】H02P9/30, H02P101/10, H02J3/28
【公開號(hào)】CN105162379
【申請?zhí)枴緾N201510516092
【發(fā)明人】周宏林, 吳建東, 代同振, 吳小田, 況明偉
【申請人】中國東方電氣集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月21日