一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统及方法与流程

1.本发明涉及永磁同步发电机组的功率控制领域，尤其涉及一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统及方法。


背景技术：

2.随着当前风能、潮汐能及波浪能等新能源的开发，永磁同步发电机由于其较高的能量转换效率得到了广泛的应用。但是由于永磁同步发电机的磁场由永磁体提供，不能根据电网的运行要求改变，导致其无功功率不可调整，现在虽然有采用永磁体与电励磁混合的方式进行无功功率调整，但是其控制复杂度及成本较高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统及方法，通过改变可调电压变压器绕组的匝数，即可调整低压绕组的输出电压进而改变发电机出口电压，进而调整整个发电系统输出的无功功率，满足电网对无功功率的要求，提高电网电能质量。
4.本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
5.一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统，包括原动机、永磁同步发电机、可调电压变压器、高压开关、低压开关、同期与保护装置；
6.原动机驱动永磁同步发电机旋转；永磁同步发电机将原动机输入的机械功率转换为电功率，并经过低压开关连接到可调电压变压器，由可调电压变压器升压后接入电网；可调电压变压器的高压绕组经高压开关与电网相连，低压绕组经低压开关与永磁同步发电机的定子绕组相连。
7.进一步地，所述原动机为驱动发电机旋转的动力设备。
8.进一步地，可调电压变压器中，单独调整高压绕组或低压绕组的匝数，或者同时调整高压绕组和低压绕组的匝数。
9.进一步地，所述同期与保护装置与原动机、可调电压变压器、高压开关和低压开关相连，用于监测原动机、永磁同步发电机、可调电压变压器的运行状态，控制高压开关、低压开关将永磁同步发电机接入电网或与电网解列，以保证永磁同步发电机安全稳定运行。
10.进一步地，所述低压开关用于连接永磁同步发电机的定子绕组与可调电压变压器的低压绕组，并在同期与保护装置的控制下将永磁同步发电机与可调电压变压器的低压绕组连接或解列。
11.进一步地，所述高压开关用于连接可调电压变压器的高压绕组与电网，并在同期与保护装置的控制下将可调电压变压器的高压绕组与电网连接或解列。
12.进一步地，通过改变可调电压变压器高压绕组或/和低压绕组的匝数，调整低压绕组的输出电压进而改变永磁同步发电机出口电压；由于电网电压近似不变，永磁同步发电机励磁电动势近似不变，调整永磁同步发电机出口电压即可调整整个无功功率调整系统输
出的无功功率。
13.一种适用于永磁同步发电系统的无功功率调整方法，包括以下步骤：
14.s1、构造适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统；
15.s2、通过改变可调电压变压器高压绕组或/和低压绕组的匝数，调整低压绕组的输出电压进而改变永磁同步发电机出口电压，实现调整整个无功功率调整系统输出的无功功率。
16.进一步地，步骤s1中，原动机驱动永磁同步发电机旋转，永磁同步发电机通过低压开关连接可调电压变压器的低压绕组，可调电压变压器的高压绕组经高压开关与电网相连，同期与保护装置连接原动机、永磁同步发电机、可调电压变压器、高压开关和低压开关。
17.相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
18.本发明的控制过程简单，易于实现。
19.本发明根据电网对无功功率的要求，动态可调电压变压器绕组的匝数，调整发电机出口电压，进而调整整个系统输出的无功功率，本发明的技术手段简便易行，可提高电网稳定性，提供电能质量。
附图说明
20.图1为本发明一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统的结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
22.实施例：
23.一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统，如图1所示，包括原动机、永磁同步发电机、可调电压变压器、高压开关、低压开关、同期与保护装置；
24.原动机驱动永磁同步发电机旋转；永磁同步发电机将原动机输入的机械功率转换为电功率，并经过低压开关连接到可调电压变压器，由可调电压变压器升压后接入电网；可调电压变压器的高压绕组经高压开关与电网相连，低压绕组经低压开关与永磁同步发电机的定子绕组相连。
25.所述原动机为驱动发电机旋转的动力设备。
26.可调电压变压器中，单独调整高压绕组或低压绕组的匝数，或者同时调整高压绕组和低压绕组的匝数。
27.所述同期与保护装置与原动机、可调电压变压器、高压开关和低压开关相连，用于监测原动机、永磁同步发电机、可调电压变压器的运行状态，控制高压开关、低压开关将永磁同步发电机接入电网或与电网解列，以保证永磁同步发电机安全稳定运行。
28.所述低压开关用于连接永磁同步发电机的定子绕组与可调电压变压器的低压绕组，并在同期与保护装置的控制下将永磁同步发电机与可调电压变压器的低压绕组连接或解列。
29.所述高压开关用于连接可调电压变压器的高压绕组与电网，并在同期与保护装置的控制下将可调电压变压器的高压绕组与电网连接或解列。
30.通过改变可调电压变压器高压绕组或/和低压绕组的匝数，调整低压绕组的输出电压进而改变永磁同步发电机出口电压；由于电网电压近似不变，永磁同步发电机励磁电动势近似不变，调整永磁同步发电机出口电压即可调整整个无功功率调整系统输出的无功功率。
31.一种适用于永磁同步发电机的无功功率调整方法，包括以下步骤：
32.s1、构造适用于永磁同步发电机的无功功率调整系统；
33.s2、通过改变可调电压变压器高压绕组或/和低压绕组的匝数，调整低压绕组的输出电压进而改变永磁同步发电机出口电压，实现调整整个无功功率调整系统输出的无功功率。
34.步骤s1中，如图1所示，原动机驱动永磁同步发电机旋转，永磁同步发电机通过低压开关连接可调电压变压器的低压绕组，可调电压变压器的高压绕组经高压开关与电网相连，同期与保护装置连接原动机、永磁同步发电机、可调电压变压器、高压开关和低压开关。
35.如上所述，便可较好地实现本发明。
36.本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。