背H桥模块3产生的总励磁电压基波频率Zffi等，而其基波幅值则为三相级联式背靠背H桥模块3产生的总励磁电压基波幅值的1/5；
【主权项】
1.一种用于可变速抽水蓄能发电系统的级联式交流励磁装置，其特征在于:包括转子侧并网开关模块(I )、多绕组变压器模块(2)和三相级联式背靠背H桥模块(3);所述转子侧并网开关模块(I)与多绕组变压器模块(2)相连，所述多绕组变压器模块(2)与三相级联式背靠背H桥模块(3)相连。2.根据权利要求1所述的一种用于可变速抽水蓄能发电系统的级联式交流励磁装置，其特征在于:所述转子侧并网开关模块(I)包括一组三相输入侧端子(11)和一组三相输出侧端子(12); 所述多绕组变压器模块(2)包括一个原边绕组(21)以及#属于A相(31)的副边绕组(22)、个属于B相(32)的副边绕组(22)和个属于C相(33)的副边绕组(22)，其中λ为自然数，所有副边绕组(22)均为单相绕组，彼此电气隔离，且额定电压相同； 所述三相级联式背靠背H桥模块(3 )包括结构相同的A相(31)，B相(32 )和C相(33 )。3.根据权利要求2所述的一种用于可变速抽水蓄能发电系统的级联式交流励磁装置，其特征在于: 所述三相级联式背靠背H桥模块(3 )的A相(31)、B相(32 )和C相(33 )均包括/7对输入端子(34)、一个输出端子(35)和一个中性点端子(36)，其中λ为自然数； 所述转子侧并网开关模块(I)的三相输入侧端子(11)与三相电网(5 )相连，所述三相输出侧端子(12)与所述多绕组变压器模块(2)的原边绕组(21)相连； 所述多绕组变压器模块(2)的原边绕组(21)与所述转子侧并网开关模块(I)相连，所述多绕组变压器模块(2)的个A相(31)的副边绕组(22)与所述三相级联式背靠背H桥模块(3)的A相(31)上的λ对输入端子(34)对应相连；所述多绕组变压器模块(2)的副边的个B相(32 )的副边绕组(22 )与所述三相级联式背靠背H桥模块(3 )的B相(32 )上的λ对输入端子(34)对应相连；所述多绕组变压器模块(2)的副边的个C相(33)的副边绕组(22 )与所述三相级联式背靠背H桥模块(3 )的C相(33 )上的λ对输入端子(34)对应相连，其中λ为自然数； 所述三相级联式背靠背H桥模块(3)的A相(31)的输出端子(35)连接至交流励磁发电机(4)转子的A相绕组(41)，所述三相级联式背靠背H桥模块(3)的B相(32)输出端子(35)连接至交流励磁发电机(4)转子的B相绕组(42)，所述三相级联式背靠背H桥模块(3)的C相(33)输出端子(35)连接至交流励磁发电机(4)转子的C相绕组(43)，所述三相级联式背靠背H桥模块(3 )的A相(31)、B相(32 )和C相(33 )的中性点端子(36 )均连接至中性点N (37)。4.根据权利要求3所述的一种用于可变速抽水蓄能发电系统的级联式交流励磁装置，其特征在于:所述三相级联式背靠背H桥模块(3 )的A相(31)、B相(32 )和C相(33 )中的各组均包括个相同的背靠背H桥单元(38)，其中λ为自然数； 所述三相级联式背靠背H桥模块(3)的A相(31)中各背靠背H桥单元(38)的整流侧H桥(381)输入端子(34)与所述多绕组变压器模块(2)副边的A相(31)各副边绕组(22)对应相连； 所述三相级联式背靠背H桥模块(3)的A相(31)中各背靠背H桥单元(38)逆变侧按菊花链方式级联，级联后形成一个输出端子(35)以及一个中性点端子(36)，其中输出端子(35)连接至交流励磁发电机(4)转子A相绕组(41)，中性点端子(36)连接至中性点Ν(37)。5.根据权利要求4所述的一种用于可变速抽水蓄能发电系统的级联式交流励磁装置，其特征在于:所述背靠背H桥单元(38)包括一对输入端子(44)、一对输出端子(45)、整流侧H桥(381)、直流母线电容(382)以及逆变侧H桥(383)，形成并联背靠背结构； 整流侧H桥(381)的整流侧直流正端子(384)与直流母线电容(382)正极以及逆变侧H桥(383)的逆变侧直流正端子(385)相连；整流侧H桥(381)的整流侧直流负端子(386)与直流母线电容(382)负极以及所述逆变侧H桥(383)的逆变侧直流负端子(387)相连； 整流侧H桥(381)的一对交流端子(388 )引出形成所述背靠背H桥单元(38 )的输入端子(44);逆变侧H桥(383)的一对交流端子(389)引出形成所述背靠背H桥单元(38)的输出端子(45)。6.根据权利要求5所述的一种用于可变速抽水蓄能发电系统的级联式交流励磁装置，其特征在于:所述整流侧H桥(381)包括两个相互并联、且相同结构的开关桥臂(390)。7.根据权利要求6所述的一种用于可变速抽水蓄能发电系统的级联式交流励磁装置，其特征在于:每个所述开关桥臂(390)包括上下串联的两个强迫换向开关器件，分别为上开关器件(391)和下开关器件(392)，其中上开关器件(391)的发射极与下开关器件(392)的集电极为串联公共点，所述公共点引出作为开关桥臂(390)的交流端子； 上开关器件(391)的集电极引出作为开关桥臂(390)的直流正端子，下开关器件(392)的发射极引出作为开关桥臂(390)的直流负端子，两个开关桥臂(390)的直流正端子连接到一起，直流负端子也连接到一起； 两个开关桥臂(390 )的两个交流端子均弓I出作为整流侧H桥(381)输入端子(388 )。8.根据权利要求7所述的一种用于可变速抽水蓄能发电系统的级联式交流励磁装置，其特征在于:所述逆变侧H桥(383 )结构与连接方式与所述整流侧H桥(381)相同，逆变侧H桥(383 )的两个开关桥臂的两个交流端子均弓I出作为逆变侧H桥(383 )输出端子(389 )。9.根据权利要求8所述的一种用于可变速抽水蓄能发电系统的级联式交流励磁装置，其特征在于:正常工作时，交流励磁发电机(4)的定子侧并网开关处于闭合状态，所述转子侧并网开关模块(I)处于闭合状态，所述多绕组变压器模块(2 )原边接入电网，副边各个绕组则为各个背靠背H桥模块的整流侧提供彼此电气隔离的独立单相电压； 通过控制使所述三相级联式背靠背H桥模块(3 )的A相(31)，B相(32 )，C相(33 )在输出端子(35)和中性点N (37)之间产生三相对称交变励磁电压，若该交变励磁电压的基波为正相序，则其基波频率/为正；若该交变励磁电压的基波为负相序，则其基波频率值/为负，要求该交变励磁电压的基波频率值/与交流励磁发电机(4)的转子电频率的代数和等于电网电压的频率；同时要求该交变励磁电压具有适当的幅值，以保证交流励磁发电机(4)达到期望的发电功率或者电动功率。10.根据权利要求9所述的一种用于可变速抽水蓄能发电系统的级联式交流励磁装置，其特征在于: 为在A相(31)，B相(32 )，C相(33 )在输出端子(35 )和中性点N (37 )之间产生三相对称交变励磁电压，所述三相级联式背靠背H桥模块(3)的A，B，C相(33)分组中的各个背靠背H桥模块按如下方式工作: 通过控制各个背靠背H桥模块中整流侧强迫换向开关器件的导通情况，使得背靠背H桥模块的直流母线电压稳定在一个统一的额定值上，并要求该额定值略高于背靠背H桥模块整流侧在不控整流状态下的直流母线电压值； 通过控制各个背靠背H桥模块中逆流侧强迫换向开关器件的导通情况，使得同一相分组中的个背靠背H桥模块的逆变侧输出端之间产生/7个基波相位相同的脉宽调制波，其基波频率与所述三相级联式背靠背H桥模块(3)产生的总励磁电压基波频率Zffi等，而其基波幅值则为所述三相级联式背靠背H桥模块(3)产生的总励磁电压基波幅值的\ln。
【专利摘要】本发明涉及抽水蓄能发电领域，特别涉及一种用于可变速抽水蓄能发电系统的级联式交流励磁装置，包括转子侧并网开关模块、多绕组变压器模块和三相级联式背靠背H桥模块；所述转子侧并网开关模块与多绕组变压器模块相连，所述多绕组变压器模块与三相级联式背靠背H桥模块相连。本发明优点在于具有变频运行能力，能够满足抽水蓄能发电机组运行变速运行的励磁要求；具有双向能量流动能力，能够同时满足抽水蓄能发电机组在发电工况和电动工况运行的励磁要求。
【IPC分类】H02P9/30, H02P101/10, H02J3/28
【公开号】CN105162379
【申请号】CN201510516092
【发明人】周宏林, 吴建东, 代同振, 吴小田, 况明伟
【申请人】中国东方电气集团有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月21日