一种混联式无刷双馈直流发电系统的制作方法

1.本发明属于无刷双馈发电机技术领域，特别是一种混联式无刷双馈直流发电系统。


背景技术：

2.传统发电系统在发电机低转速的条件下，输出的发电电压过低，导致这部分电能无法被有效利用而白白浪费掉。
3.传统电网采用交流制式并网，无法同新兴直流制式电网直接并网，并网成本高，可靠性低。
4.传统直流制式发电系统要将电压提升至高电压，必须借助升压站，成本高。
5.传统多机组发电系统要将能量汇集到一起都是采用交流的方式进行汇流，汇流时需保证电机输出电压的相位、幅值和频率一致才能汇流，汇流方式复杂，系统成本高且可靠性低。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种混联式无刷双馈直流发电系统，解决发电机低转速的条件下，输出发电电压过低，电能无法被有效利用的问题；解决传统交流制式并网无法适应新兴直流电网，并网成本高，可靠性低的问题；解决传统直流制式发电系统需要借助升压站升压，成本高的问题；解决汇流时需保证电机输出电压的相位、幅值和频率一致才能汇流，汇流方式复杂，系统成本高且可靠性低的问题；同时可提高系统输出功率，减少系统线路损耗，降低系统控制复杂度，提高系统的并网发电效率。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种混联式无刷双馈直流发电系统，包括：串-并混联式无刷双馈直流发电机组、并-串混联式无刷双馈直流发电机组和直流负载或电网；串-并混联式无刷双馈直流发电机组将多组串联式无刷双馈直流发电机组输出的直流电压并联到同一直流母线上，串-并混联式无刷双馈直流发电机组由串联式无刷双馈直流发电机组1#、串联式无刷双馈直流发电机组2#、
……
、串联式无刷双馈直流发电机组m#（6）组成，m≥2，串联式无刷双馈直流发电机组1#的直流出端正极与直流负载或电网的直流输入端正极电气连接，串联式无刷双馈直流发电机组1#的直流出端负极与直流负载或电网的直流输入端负极电气连接，串联式无刷双馈直流发电机组2#的直流出端正极与直流负载或电网的直流输入端正极电气连接，串联式无刷双馈直流发电机组2#的直流出端负极与直流负载或电网的直流输入端负极电气连接，以此类推，串联式无刷双馈直流发电机组m#的直流出端正极与直流负载或电网的直流输入端正极电气连接，串联式无刷双馈直流发电机组m#的直流出端负极与直流负载或电网的直流输入端负极电气连接；并-串混联式无刷双馈直流发电机组将多组并联式无刷双馈直流发电机组输出的直流电压串联成高压直流电压，并-串混联式无刷双馈直流发电机组由并联式无刷双馈直
流发电机组1#、并联式无刷双馈直流发电机组2#、
……
、并联式无刷双馈直流发电机组m#组成，m≥2，并联式无刷双馈直流发电机组1#的直流出端正极与直流负载或电网的直流输入端正极电气连接，并联式无刷双馈直流发电机组1#的直流出端负极与并联式无刷双馈直流发电机组2#的直流输出端正极电气连接，并联式无刷双馈直流发电机组2#的直流出端负极与并联式永磁同步直流发电机组3#的直流输出端正极电气连接，以此类推，并联式永磁同步直流发电机组m-1#的直流出端负极与并联式无刷双馈直流发电机组m#的直流输出端正极电气连接，并联式无刷双馈直流发电机组m#的直流输出端负极与直流负载或电网的直流输入端负极电气连接；串联式无刷双馈直流发电机组将多台低压无刷双馈直流发电机输出的直流电压串联成高压直流电压，串联式无刷双馈直流发电机组由无刷双馈直流发电机1#、无刷双馈直流发电机2#、
……
、无刷双馈直流发电机n#组成，n≥2，无刷双馈直流发电机1#的直流出端正极与直流负载或电网的直流输入端正极电气连接，无刷双馈直流发电机1#的直流出端负极与无刷双馈直流发电机2#的直流输出端正极电气连接，无刷双馈直流发电机2#的直流出端负极与无刷双馈直流发电机3#的直流输出端正极电气连接，以此类推，无刷双馈直流发电机n-1#的直流出端负极与无刷双馈直流发电机n#的直流输出端正极电气连接，无刷双馈直流发电机n#的直流输出端负极与直流负载或电网的直流输入端负极电气连接；并联式无刷双馈直流发电机组将多台无刷双馈直流发电机输出的直流电压并联到同一直流母线上，并联式无刷双馈直流发电机组由无刷双馈直流发电机1#、无刷双馈直流发电机2#、
……
、无刷双馈直流发电机n#组成，n≥2，无刷双馈直流发电机1#的直流出端正极与汇流母线的正极电气连接，无刷双馈直流发电机1#的直流出端负极与汇流母线的负极电气连接，无刷双馈直流发电机2#的直流输出端正极与汇流母线的正极电气连接，无刷双馈直流发电机2#的直流输出端负极与汇流母线的负极电气连接，以此类推，无刷双馈直流发电机n#的直流输出端正极与汇流母线的正极电气连接，无刷双馈直流发电机n#的直流输出端负极与汇流母线的负极电气连接；无刷双馈直流发电机由无刷双馈电机、三相不控整流桥、直流母线电容、机侧变流器、直流母线电容、启动电源、功率二极管组成；无刷双馈电机由控制绕组、转子及功率绕组组成；控制绕组与机侧变流器电气连接；转子与发电机本体机械连接，用于将机械能转化为电能；功率绕组与三相不控整流桥电气连接；三相不控整流桥与直流母线电容电气连接，用于将功率绕组输出的三相交流电整流成直流电；直流母线电容用于将三相不控整流桥整流后的直流电压中的谐波分量滤除并储能；机侧变流器通过控制控制绕组，使无刷双馈电机工作于异步运行模式、同步运行模式或双馈运行模式；直流母线电容与机侧变流器电气连接，用于滤除直流电压中的谐波分量并储能；启动电源的正极与功率二极管的正极电气连接，负极与直流母线电容的负极电气连接，用于向系统提供启动电源；
功率二极管与直流母线电容正极电气连接，用于保护启动电源。
8.所述机侧变流器可采用二电平、三电平及多电平的拓扑结构。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、在发电机低转速的条件下，通过将无刷双馈发电机输出端串级的方式提高系统的输出电压，将这部分电能有效利用起来；采用直流制式并网，并网成本低，可靠性高，也可直接向储能设备充电；由于无刷双馈直流发电机输出端可以实现串联，无需借助升压站就可实现升压，升压成本低；通过并联的方式将多台无刷双馈直流发电机或多组无刷双馈直流发电机组的直流输出电流汇集到一起，无需对电压相位和频率进行同步，汇流方式简单，系统成本低且可靠性高；同时可提高系统输出功率，减少系统线路损耗，降低系统控制复杂度，提高系统的并网发电效率。
附图说明
10.图1为本发明串-并混联式无刷双馈直流发电机系统框图。
11.图2为本发明并-串混联式无刷双馈直流发电机系统框图。
12.图中，符号表示为：1-串-并混联式无刷双馈直流发电机组、2-并-串混联式无刷双馈直流发电机组、3-直流负载或电网、4-串联式无刷双馈直流发电机组1#、5-串联式无刷双馈直流发电机组2#、6-串联式无刷双馈直流发电机组m#、7-并联式无刷双馈直流发电机组1#、8-并联式无刷双馈直流发电机组2#、9-并联式无刷双馈直流发电机组m#、10-无刷双馈直流发电机1#、11-无刷双馈直流发电机2#、12-无刷双馈直流发电机n#、13-无刷双馈直流发电机1#、14-无刷双馈直流发电机2#、15-无刷双馈直流发电机n#、16-无刷双馈电机、17-控制绕组、18-转子、19-功率绕组、20-三相不控整流桥、21-直流母线电容、22-机侧变流器、23-直流母线电容、24-启动电源、25-功率二极管、26-汇流母线。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
14.如图1所示，本发明中串-并混联式无刷双馈直流发电机系统包括：串-并混联式无刷双馈直流发电机组1和直流负载或电网3；串-并混联式无刷双馈直流发电机组1将多组串联式无刷双馈直流发电机组输出的直流电压并联到同一直流母线上，串-并混联式无刷双馈直流发电机组1由串联式无刷双馈直流发电机组1# 4、串联式无刷双馈直流发电机组2# 5、
……
、串联式无刷双馈直流发电机组m#6组成，m≥2，串联式无刷双馈直流发电机组1# 4的直流出端正极与直流负载或电网3的直流输入端正极电气连接，串联式无刷双馈直流发电机组1# 4的直流出端负极与直流负载或电网3的直流输入端负极电气连接，串联式无刷双馈直流发电机组2# 5的直流出端正极与直流负载或电网3的直流输入端正极电气连接，串联式无刷双馈直流发电机组2# 5的直流出端负极与直流负载或电网3的直流输入端负极电气连接，以此类推，串联式无刷双馈直流发电机组m# 6的直流出端正极与直流负载或电网3的直流输入端正极电气连接，串联式无刷双馈直流发电机组m# 6的直流出端负极与直流负载或电网3的直流输入端负极电气连接；
串联式无刷双馈直流发电机组将多台低压无刷双馈直流发电机输出的直流电压串联成高压直流电压，串联式无刷双馈直流发电机组由无刷双馈直流发电机1# 10、无刷双馈直流发电机2# 11、
……
、无刷双馈直流发电机n# 12组成，n≥2，无刷双馈直流发电机1# 10的直流出端正极与直流负载或电网3的直流输入端正极电气连接，无刷双馈直流发电机1# 10的直流出端负极与无刷双馈直流发电机2# 11的直流输出端正极电气连接，无刷双馈直流发电机2# 11的直流出端负极与无刷双馈直流发电机3#的直流输出端正极电气连接，以此类推，无刷双馈直流发电机n-1#的直流出端负极与无刷双馈直流发电机n# 12的直流输出端正极电气连接，无刷双馈直流发电机n# 12的直流输出端负极与直流负载或电网3的直流输入端负极电气连接。
15.如图2所示，本发明中并-串混联式无刷双馈直流发电机系统包括：并-串混联式无刷双馈直流发电机组2和直流负载或电网3；并-串混联式无刷双馈直流发电机组2将多组并联式无刷双馈直流发电机组输出的直流电压串联成高压直流电压，并-串混联式无刷双馈直流发电机组2由并联式无刷双馈直流发电机组1# 7、并联式无刷双馈直流发电机组2# 8、
……
、并联式无刷双馈直流发电机组m#9组成，m≥2，并联式无刷双馈直流发电机组1# 7的直流出端正极与直流负载或电网3的直流输入端正极电气连接，并联式无刷双馈直流发电机组1# 7的直流出端负极与并联式无刷双馈直流发电机组2# 8的直流输出端正极电气连接，并联式无刷双馈直流发电机组2# 8的直流出端负极与并联式永磁同步直流发电机组3#的直流输出端正极电气连接，以此类推，并联式永磁同步直流发电机组m-1#的直流出端负极与并联式无刷双馈直流发电机组m# 9的直流输出端正极电气连接，并联式无刷双馈直流发电机组m# 9的直流输出端负极与直流负载或电网3的直流输入端负极电气连接；并联式无刷双馈直流发电机组将多台无刷双馈直流发电机输出的直流电压并联到同一直流母线上，并联式无刷双馈直流发电机组由无刷双馈直流发电机1# 13、无刷双馈直流发电机2# 14、
……
、无刷双馈直流发电机n# 15组成，n≥2，无刷双馈直流发电机1# 13的直流出端正极与汇流母线26的正极电气连接，无刷双馈直流发电机1# 13的直流出端负极与汇流母线26的负极电气连接，无刷双馈直流发电机2# 14的直流输出端正极与汇流母线26的正极电气连接，无刷双馈直流发电机2# 14的直流输出端负极与汇流母线26的负极电气连接，以此类推，无刷双馈直流发电机n# 15的直流输出端正极与汇流母线26的正极电气连接，无刷双馈直流发电机n# 15的直流输出端负极与汇流母线26的负极电气连接。
16.无刷双馈直流发电机由无刷双馈电机16、三相不控整流桥20、直流母线电容21、机侧变流器22、直流母线电容23、启动电源24、功率二极管25组成；无刷双馈电机16由控制绕组17、转子18及功率绕组19组成；控制绕组17与机侧变流器22电气连接；转子18与发电机本体机械连接，用于将机械能转化为电能；功率绕组19与三相不控整流桥20电气连接；三相不控整流桥20与直流母线电容21电气连接，用于将功率绕组19输出的三相交流电整流成直流电；直流母线电容21用于将三相不控整流桥20整流后的直流电压中的谐波分量滤除并储能；
机侧变流器22通过控制控制绕组17，使无刷双馈电机16工作于异步运行模式、同步运行模式或双馈运行模式；直流母线电容23与机侧变流器电气连接，用于滤除直流电压中的谐波分量并储能；启动电源24的正极与功率二极管25的正极电气连接，负极与直流母线电容23的负极电气连接，用于向系统提供启动电源；功率二极管25与直流母线电容23正极电气连接，用于保护启动电源。
17.所述机侧变流器12可采用二电平、三电平及多电平的拓扑结构。
18.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。