[发明专利]一种基于无刷双馈发电机的发电系统及其起励方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电机自动控制技术领域，尤其涉及一种基于无刷双馈发电机的发电系统及其起励方法。

背景技术

目前，新能源发展正处于蓬勃时期，同时对已有设备的节能改造也被客户广泛认可。在一些偏远地区以及用电紧张的地区，广泛采用独立的柴油发电机组进行发电或使用风力进行发电，以满足小型封闭电网的用电需求。众所周知，有刷双馈电机具有电机控制简单、制造技术成熟等优点，因此，在变速恒频发电系统中广泛应用交流励磁有刷双馈电机。然而，对于独立发电系统应用来说，由于对发电电压的控制以及对发电频率的控制尤为重要，因此，上述的有刷双馈电机由于控制精度不高而无法适用于这种独立发电系统；另外，由于有刷双馈电机存在电刷，容易损坏，因此，如果使用在偏远的地方或者风力发电系统中，则极其难以维护。

为了克服上述问题，现在越来越多的场合中开始采用与有刷双馈电机性能相当的无刷双馈电机，这种无刷双馈电机省去了电刷和滑环结构，因此具有维护方便、控制精度高、性能更加可靠等优点。

此外，传统的有刷双馈发电机构成的发电系统必须由电网为转子（控制）绕组提供电力，并保证在发电前和发电中都有能够提供稳定励磁能量的来源。这样就导致不论在启动前还是稳定运行中，有刷双馈发电机的转子绕组的运行都不能脱离公共电网，否则整流逆变器会产生严重的故障。如附图1所示的有刷双馈风力发电机构成的发电系统，其包括：一有刷双馈发电机2'，其包括定子绕组21'和转子绕组22'；一连接至定子绕组21'的第一接触器4'；一连接在第一接触器4'与负载1'之间的断路器5'；一变频器6'，其包括一与转子绕组22'连接的交流端以及一直流端；一整流逆变单元7'，其包括一通过直流母线8'与变频器6'的直流端相连的直流端以及一与定子绕组21'连接的交流端。由图可知，整流逆变单元7'一直并入电网，起励工作是先从电网获取电能以完成转子绕组22'的励磁，因此其无法脱离电网单独运行。然而在小型封闭电网系统中，在辅助发电设备运行前是完全没有电能供应的，因此需要提供一种可以使发电系统自行起励的方案。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明一方面提供一种可实现自行起励发电并且可以输出恒压、恒频电能的基于无刷双馈发电机的发电系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于无刷双馈发电机的发电系统，其用于向负载供电，该发电系统包括：

一包括功率绕组和控制绕组的无刷双馈发电机，其连接至一外围动力源；

一连接至所述功率绕组的第一接触器；

一连接在所述第一接触器与所述负载之间的断路器；

一变频器，其包括一与所述控制绕组连接的第一交流端以及一第一直流端；

一整流逆变单元，其包括一通过直流母线与所述第一直流端相连的第二直流端以及一第二交流端；

其中，所述系统还包括：

一连接在所述整流逆变单元的交流端与所述功率绕组之间的第二接触器；

一辅助电源；

一连接在所述辅助电源与所述变频器之间的第三接触器；

一用于控制所述变频器、所述第一接触器以及所述第三接触器的变频控制器，其分别与所述变频器、所述第一接触器以及所述第三接触器连接；以及

一用于控制所述整流逆变单元和所述第二接触器的整流逆变控制器，其分别与所述整流逆变单元和所述第二接触器连接，并通过一通信接口与所述变频控制器连接，以向所述变频控制器输出通知信号。

进一步地，所述辅助电源为电池或轻质柴油发电机。

本发明另一方面提供一种根据上述的基于无刷双馈发电机的发电系统的起励方法，其中，该方法包括以下步骤：

S1，启动外围动力源，以带动所述无刷双馈发电机旋转；

S2，当所述无刷双馈发电机的转速达到预定值时，通过所述变频控制器断开所述第一接触器并闭合所述第三接触器，并且通过所述整流逆变控制器断开所述第二接触器；

S3，启动所述辅助电源，以使所述辅助电源输出的电压通过所述变频器施加给所述直流母线；

S4，当所述直流母线的电压满足所述变频器的运行条件后，通过所述变频控制器控制所述变频器向所述控制绕组提供逐渐增大的励磁，从而使所述功率绕组输出逐渐升高的交流电压；