[发明专利]一种余热利用透平发电并网系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种余热利用透平发电并网系统及控制方法，发电机通过变频启动减小启动转矩对透平和发电机冲击，透平发电系统损耗小，设备成本低，保证发电质量的前提下且能灵活控制并网与脱网。包括透平，所述透平的进口端连接透平进口调节阀，所述透平的进口端、出口端之间并联有透平旁通开关阀，透平旁通开关阀位于透平进口调节阀的下游端，所述透平的输出端依次连接发电机、变频器、隔离变压器、电网，所述发电机具有电动机功能，用于以电机运行方式启动透平，所述变频器具有双向传输电能的功能，发电机处于发电状态时转速受变频器抑制，发电机处于电动状态时转速受变频器控制，所述隔离变压器用于消除变频器产生的共模电压。

技术领域

本发明涉及透平发电技术领域，特别是涉及一种余热利用透平发电并网系统及控制方法。

背景技术

透平发电系统通过回收利用工厂废气余热加热有机介质，加热后的有机介质进入透平并带动透平旋转，透平驱动发电机发电，发出的电直接并上电网。与燃汽轮机发电系统相比，余热利用透平发电系统属于分布式能源利用，具有功率小，转速高，热源不稳定等特点。因此要求余热利用透平发电系统损耗小，设备成本低，保证发电质量的前提下且能灵活控制并网与脱网。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种余热利用透平发电并网系统及控制方法，发电机通过变频启动减小启动转矩对透平和发电机冲击，透平发电系统损耗小，设备成本低，保证发电质量的前提下且能灵活控制并网与脱网。

本发明的目的是这样实现的：

一种余热利用透平发电并网系统，包括透平，所述透平的进口端连接透平进口调节阀，所述透平的进口端、出口端之间并联有透平旁通开关阀，透平旁通开关阀位于透平进口调节阀的下游端，透平旁通开关阀用于与透平进口调节阀配合调节透平的进气量，所述透平的输出端依次连接发电机、变频器、隔离变压器、电网，所述发电机具有电动机功能，用于以电机运行方式启动透平，所述变频器具有双向传输电能的功能，发电机处于发电状态时转速受变频器抑制，发电机处于电动状态时转速受变频器控制，所述隔离变压器用于消除变频器产生的共模电压。

优选地，所述透平进口调节阀为电动调节阀，透平旁通开关阀为快开型开关阀。

优选地，所述变频器采用四象限变频器，所述变频器包括AFE单元、IGBT单元，且AFE单元、IGBT单元通过直流母线连接，实现双向传输电能；

通过变频器IGBT单元将发电机出口电压整流为直流电，直流电经过AFE单元逆变为与电网频率相同的交流电，通过变频器回馈电能至电网；

透平进气越多，发电机通过变频器回馈给电网的电能越多，发电机向外输出电磁功率抵消透平增加的转矩，发电机不会超速；

当透平端气源不足时，电网电能经AFE单元流入，通过IGBT单元输送至发电机，拖动发电机运行，由于变频器调节作用发电机转速保持不会掉转速。

优选地，变频器AFE单元里面放置有LCL滤波器。

优选地，所述发电机采用高速永磁同步发电机。

一种余热利用透平发电并网系统的控制方法，包括一种余热利用透平发电并网系统，控制方法为：

透平进工质前，先启动变频器，设置变频器频率至变频器IGBT单元，通过提升变频器输出频率，从电网取电，将发电机拖动至额定转速，此时发电机驱动透平以额定转速运行，发电机通过变频启动减小启动转矩对透平和发电机冲击；

逐步增加透平进口调节阀开度，工质进入透平，以变频器AFE单元功率为判断依据，AFE单元从电网取电时功率为正，AFE单元向电网回馈电能时功率为负，AFE单元功率由正变为负时，发电机开始向电网输送电能，负值越大输送的电能越多，直至达到发电机额定输出功率；

保持AFE单元电功率为负值，通过改变透平进口调节阀开度改变发电机输出的功率。