[发明专利]来自给变速电机馈电的感应发电机的优质电力

说明书

技术领域

本发明涉及诸如在热电联合系统中，从感应发电机向公用电力网供电，该感应发电机还向与其关联的变速电机驱动器供电；通过以一种方式有效地控制电力以补充和补偿不希望的谐波和功率因数，将电网接口处电力的功率因数和谐波分量(形状)控制成正好在提供给公用电网的电力要求范围内。

背景技术

组织机构而不是发电站来发电并向公用电网供电，从而得到收入或扣除消费者电业帐单，已经变得很普遍了。重获和利用否则会作为某些有用功能的副产品浪费掉的能量(如热量)正变成普遍现象。

在一些发电系统中，治理将操作发电机的能量的方式可能要求辅助设备，诸如电泵和风扇。一个实例是热电联合系统，其利用在出版物US 2004/0088985 A1中所公开的有机朗肯循环系统回收诸如来自食品加工厂或填埋场的废热。在这种系统中，可压缩流体以恒定的压力以及各向同性的膨胀和压缩来加入和排除热量，这是众所周知的。该过程可以是有机的，其中工作流体改变状态，或者可以存在工作流体不改变状态的过程。

为了经济效益，希望低成本发电机为所有辅助设备供电，同时提供具有都适合于公用电力网的接口的形状(没有谐波失真)、功率因数和频率的电力。同步发电机是昂贵的，并且相比其它较便宜的发电机诸如感应发电机要求附加的控制，在较便宜的发电机中，转子由在端部短路的简单导电棒组成，其比同步发电机便宜得多。然而，感应发电机比公用电网可接受的具有固有的较低功率因数。

作为谐波失真的特定实例，考虑图1所示的电力发电机8，其产生270kW，由断路器10连接到电网9，并连接到辅助变速电机11、12，这些电机总共消耗70kW。可用于供给电网9的净功率是200kW。变速电机11、12由具有开关控制器14的绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关桥式变换器13供电，其DC输入15由三相二极管整流器16提供，如图1所示。

在公用电网9处电流的典型最好情况谐波失真由于辅助设备11-16的原因可能是32％左右。这相当于在公用接口处产生的200kW大约有8％的失真。发电站的典型要求包括小于5％的谐波失真。虽然可以使用连到电力总线17的谐波陷波器18，但它们将是应用特定的，要求在每种情况下，也就是在每个应用设计中调整。电网9上的设备可以与陷波器18相互作用，使得陷波器将从电网吸收谐波能量，从而将分量加压到预期的额定值以上。陷波器可以导致功率因数更加滞后。谐波陷波器还增加了成本和使用处的安装空间要求。

使用由感应发电机驱动的变速电机11、12使功率因数非常滞后，并因此低于公用电业通常所要求的(范围在0.85和0.95之间)。这可通过大功率因数校正电容器20来校正，其增加了系统成本，消耗了空间，并且是用于自激励的可能源，所有这些在许多安装中都是不适当的。这些电容器可能要求附加的庞大的串联电感器，以便限制到电容器的谐波电流。

向公用电网提供所产生的电力的另一个要求称为“反孤岛效应”，其要求只要电压、频率或功率因数变得超出某极限，发电机就从电网断开.这可通过监控功率因数来提供，因为所产生电力的电压或相位与公用电网上的电压或相位之间的差异会将功率因数改变为足以可检测，并使互连断路器跳闸.

发明内容

本发明的方面包括：用发电机产生优质电力；在具有与发电机关联并由发电机供电的辅助变速电机的系统中产生优质电力，没有降低所产生的可施加到公用电网的电力质量；功率因数的校正没有使用功率因数校正电容器；在采用与辅助变速电机相关联的廉价感应发电机的系统中产生具有低谐波失真的形状良好的电力；改进了热回收；改进了在有机朗肯循环热回收系统中的电力生成；在包含变速感应电机作为其中的辅助设备的有机朗肯循环热回收系统中生成具有低谐波失真、高功率因数和合适的反孤岛效应的电力；以及改进了具有低谐波失真、高功率因数和反孤岛效应保护的电力生成。

根据本发明，向至少一个相关的辅助变速电机供电以及向公用电网供电的发电机采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关桥式变换器(SBC)向至少一个驱动变速电机的IGBT SBC提供DC电力输入。

本发明的其它目的、特征和优点根据附图所示的其示范实施例的以下详细说明将变得更加明显。

附图说明

图1是示范发电系统的简化示意框图，该系统由原动机驱动，并从二极管桥式变换器用DC功率给变速电机供电，以及向公用电网供电，这是现有技术已知的。

图2是本发明一个实例的简化示意框图，其从IGBT开关桥式变换器而不是从二极管桥式变换器给电机的IGBT开关桥式变换器提供DC电力。

具体实施方式