專利名稱：旋轉(zhuǎn)電磁型統(tǒng)一潮流控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能質(zhì)量控制裝置，屬于電機(jī)和電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛，電網(wǎng)中的諧波污染也日益嚴(yán)重。另外，許多電力電子裝置的功率因數(shù)很低，也給電網(wǎng)帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)并影響供電質(zhì)量。因此消除諧波污染并提高功率因數(shù)，已成為電力電子技術(shù)中的一個(gè)重大課題。
用于補(bǔ)償無(wú)功功率的典型裝置有靜止無(wú)功補(bǔ)償器和靜止無(wú)功發(fā)生器。用于補(bǔ)償諧波的典型裝置有電力有源濾波器。用于電力系統(tǒng)潮流控制的典型裝置為統(tǒng)一潮流控制器，統(tǒng)一潮流控制器的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，它包括通過(guò)公共直流端相連接的兩個(gè)電壓源變流器，其中一個(gè)變流器通過(guò)耦合變壓器與輸電線路并聯(lián)連接；另一個(gè)變流器通過(guò)一個(gè)交流變壓器被串入輸電線路中，兩個(gè)變流器的直流電壓由一個(gè)公共電容器提供。統(tǒng)一潮流控制器的基本思想是用一種統(tǒng)一的電力電子控制裝置，僅僅通過(guò)控制規(guī)律的變化，就能對(duì)線路電壓、阻抗、相位等電力系統(tǒng)基本參數(shù)同時(shí)控制，從而能分別或同時(shí)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)補(bǔ)償、串聯(lián)補(bǔ)償、移相等幾種不同的功能。
但是由于靜止無(wú)功補(bǔ)償器、靜止無(wú)功發(fā)生器、電力有源濾波器以及統(tǒng)一潮流控制器的主工作電路都采用功率半導(dǎo)體器件，這一方面會(huì)提高裝置的成本，另一方面也會(huì)降低裝置的可靠性，而且裝置的過(guò)載能力低，還會(huì)產(chǎn)生新的諧波干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)電磁型統(tǒng)一潮流控制裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的電能質(zhì)量控制裝置主工作電路因采用功率半導(dǎo)體器件，一方面提高了裝置的成本，另一方面降低了裝置的可靠性，而且裝置的過(guò)載能力低，會(huì)產(chǎn)生新的諧波干擾的缺陷。它包括繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1、交流勵(lì)磁電源2、交流斬波器3和變壓器4，繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1的定子上有兩套三相對(duì)稱繞組，一套為并聯(lián)繞組1-1，另一套為串聯(lián)補(bǔ)償繞組1-2，串聯(lián)補(bǔ)償繞組1-2的一端與交流斬波器3的輸入側(cè)相連，交流斬波器3的輸出側(cè)與變壓器4的一次側(cè)相連，繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子繞組1-3通過(guò)滑環(huán)、電刷與交流勵(lì)磁電源2的輸出端相連。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電磁型統(tǒng)一潮流控制裝置工作時(shí)，并聯(lián)繞組1-1與電網(wǎng)5(或通過(guò)變壓器與電網(wǎng)5)相連，變壓器4的二次側(cè)串聯(lián)在電網(wǎng)5中。交流勵(lì)磁電源2的輸入端與電網(wǎng)5(或通過(guò)變壓器與電網(wǎng)5)相連。本發(fā)明潮流控制裝置的主工作電路中采用了成本低、可靠性高的繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1，而不是功率半導(dǎo)體器件，一方面降低了裝置的成本，另一方面提高了裝置的可靠性，而且裝置的過(guò)載能力強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生新的諧波干擾。該潮流控制裝置能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的潮流控制、無(wú)功功率補(bǔ)償、有功功率補(bǔ)償、線路電壓補(bǔ)償?shù)裙δ?，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、過(guò)載能力強(qiáng)、成本低、可靠性高等特點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的統(tǒng)一潮流控制器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是實(shí)施方式二的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是實(shí)施方式四的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖2具體說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式由繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1、交流勵(lì)磁電源2、交流斬波器3和變壓器4組成，繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1的定子上有兩套三相對(duì)稱繞組，一套為并聯(lián)繞組1-1，另一套為串聯(lián)補(bǔ)償繞組1-2，串聯(lián)補(bǔ)償繞組1-2的一端與交流斬波器3的輸入側(cè)相連，交流斬波器3的輸出側(cè)與變壓器4的一次側(cè)相連，繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子繞組1-3通過(guò)滑環(huán)、電刷與交流勵(lì)磁電源2的輸出端相連。交流勵(lì)磁電源由整流、濾波、逆變和變頻單元組成，依次完成三相電流的整流、濾波、逆變?？梢愿鶕?jù)從電網(wǎng)5反饋來(lái)的信息和運(yùn)行指令，控制交流勵(lì)磁電源2和交流斬波器3的輸出，使本發(fā)明的裝置運(yùn)行在不同的模式下。
本發(fā)明的裝置運(yùn)行在潮流控制模式時(shí)，一方面根據(jù)電網(wǎng)5的運(yùn)行狀態(tài)，控制交流勵(lì)磁電源2輸出直流勵(lì)磁電流的大小，來(lái)調(diào)節(jié)繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1的并聯(lián)繞組1-1輸出的無(wú)功功率；另一方面，控制交流勵(lì)磁電源2的輸出瞬時(shí)頻率，調(diào)整繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)整繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1的串聯(lián)補(bǔ)償繞組1-2輸出電壓的相位；同時(shí)，控制交流斬波器3，來(lái)調(diào)整串聯(lián)補(bǔ)償繞組1-2輸出電壓的大小。
本發(fā)明的裝置運(yùn)行在無(wú)功功率補(bǔ)償模式時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)5的無(wú)功狀態(tài)，控制交流勵(lì)磁電源2輸出電流直流分量的大小，來(lái)調(diào)節(jié)本發(fā)明裝置輸出的無(wú)功功率。
當(dāng)電網(wǎng)的有功功率過(guò)剩、不足或電網(wǎng)發(fā)生故障停止向負(fù)載供電時(shí)，本發(fā)明裝置運(yùn)行在有功功率補(bǔ)償模式，控制交流勵(lì)磁電源2輸出電流的頻率，來(lái)控制繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1轉(zhuǎn)子速度的大小，把電網(wǎng)過(guò)剩的電能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，或把轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)頻率的交流電能，供給電網(wǎng)。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖3具體說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是它還包括離合器9和原動(dòng)機(jī)12，原動(dòng)機(jī)12的發(fā)動(dòng)機(jī)軸通過(guò)離合器9固定在繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子軸端上以實(shí)現(xiàn)同軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電網(wǎng)和負(fù)載需要連續(xù)補(bǔ)償有功功率時(shí)，本發(fā)明的裝置運(yùn)行在發(fā)電機(jī)模式，可以利用原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子，通過(guò)控制交流勵(lì)磁電源2輸出電流的大小和頻率，即使原動(dòng)機(jī)的速度發(fā)生變動(dòng)，也能夠向電網(wǎng)和負(fù)載輸出頻率恒定的有功功率，實(shí)現(xiàn)不間斷供電，或者利用風(fēng)能、水能等能源補(bǔ)充供電。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與實(shí)施方式二的不同點(diǎn)是原動(dòng)機(jī)可以為燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和水輪發(fā)動(dòng)機(jī)等動(dòng)力裝置。其它組成和連接方式與實(shí)施方式二相同。
具體實(shí)施方式
四下面結(jié)合圖4具體說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是它還包括慣性輪11，慣性輪11設(shè)置在繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子軸上。如此設(shè)置，增加了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高系統(tǒng)的有功功率調(diào)節(jié)能力。其它組成和連接方式與實(shí)施方式一相同。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)電磁型統(tǒng)一潮流控制裝置，其特征在于它包括繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)(1)、交流勵(lì)磁電源(2)、交流斬波器(3)和變壓器(4)，繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)(1)的定子上有兩套三相對(duì)稱繞組，一套為并聯(lián)繞組(1-1)，另一套為串聯(lián)補(bǔ)償繞組(1-2)，串聯(lián)補(bǔ)償繞組(1-2)的一端與交流斬波器(3)的輸入側(cè)相連，交流斬波器(3)的輸出側(cè)與變壓器(4)的一次側(cè)相連，繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子繞組(1-3)通過(guò)滑環(huán)、電刷與交流勵(lì)磁電源(2)的輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電磁型統(tǒng)一潮流控制裝置，其特征在于它還包括離合器(9)和原動(dòng)機(jī)(12)，原動(dòng)機(jī)(12)的發(fā)動(dòng)機(jī)軸通過(guò)離合器(9)固定在繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子軸端上以實(shí)現(xiàn)同軸旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)電磁型統(tǒng)一潮流控制裝置，其特征在于原動(dòng)機(jī)為燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和水輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電磁型統(tǒng)一潮流控制裝置，其特征在于它還包括慣性輪(11)，慣性輪(11)設(shè)置在繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子軸上。
全文摘要
旋轉(zhuǎn)電磁型統(tǒng)一潮流控制裝置，本發(fā)明涉及一種電能質(zhì)量控制裝置，它克服了現(xiàn)有技術(shù)主工作電路因采用功率半導(dǎo)體器件，提高了裝置的成本、降低了裝置的可靠性以及過(guò)載能力低、會(huì)產(chǎn)生新的諧波干擾的缺陷。它包括繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)、交流勵(lì)磁電源、交流斬波器和變壓器，繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)的定子上有兩套三相對(duì)稱繞組，一套為并聯(lián)繞組，另一套為串聯(lián)補(bǔ)償繞組，串聯(lián)補(bǔ)償繞組的一端與交流斬波器的輸入側(cè)相連，交流斬波器的輸出側(cè)與變壓器的一次側(cè)相連，轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)滑環(huán)、電刷與交流勵(lì)磁電源的輸出端相連。本發(fā)明的主工作電路中采用了成本低、可靠性高的繞線型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)，而不是功率半導(dǎo)體器件，降低了裝置的成本，提高了裝置的可靠性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易集成化。
文檔編號(hào)H02J3/18GK101051748SQ20071007216
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者寇寶泉, 張樹(shù)波, 李立毅 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)