專利名稱：儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及變換器的技術(shù)領(lǐng)域，用于電力系統(tǒng)調(diào)控，可以快速高效地儲(chǔ)存/釋放能量，平衡系統(tǒng)受擾后出現(xiàn)的不平衡功率，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性；該電機(jī)同時(shí)還可以快速提供無功補(bǔ)償，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)是一個(gè)由發(fā)電、輸電、配電和用電設(shè)備組成的統(tǒng)一整體，由于目前電力系統(tǒng)中沒有大容量快速存取電能的設(shè)備，電能的生產(chǎn)和消費(fèi)必須時(shí)刻保持在功率平衡狀態(tài)，所有的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子都必須以同樣的電角速度同步旋轉(zhuǎn)。一旦系統(tǒng)受到擾動(dòng)(如設(shè)備故障)就會(huì)引發(fā)系統(tǒng)的功率失衡，可能對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅，嚴(yán)重的功率失衡會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間失去同步，系統(tǒng)電壓急劇降低，甚至整個(gè)電網(wǎng)停電。
電力系統(tǒng)中的功率平衡包括有功功率平衡和無功功率平衡。這是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的負(fù)載主要是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，它們?cè)谡９ぷ鲿r(shí)既要從電網(wǎng)中吸收有功功率，又要吸收無功功率，其它的用電設(shè)備，如照明燈具等，也都呈現(xiàn)感性，因此，電網(wǎng)中既要輸送有功功率，又要輸送有無功功率。
有功功率只能由其它形式的能源(如煤、水或核能等)轉(zhuǎn)換而成，轉(zhuǎn)換過程是由發(fā)電機(jī)完成的。發(fā)電機(jī)的有功輸出大小可以通過調(diào)節(jié)汽門(汽輪機(jī))或水門(水輪機(jī))來完成，受現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備固有特性的影響，有功功率的調(diào)控速度較慢，通常在秒級(jí)水平。
無功功率可以由發(fā)電機(jī)發(fā)出，也可以由容性電力設(shè)備(如電容器、靜止無功補(bǔ)償器SVC等)產(chǎn)生。發(fā)電機(jī)的無功輸出大小可以通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流實(shí)現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)大范圍的無功功率調(diào)控，現(xiàn)代電力系統(tǒng)中有一種稱為同步調(diào)相機(jī)的裝置，它實(shí)際上是一種不帶有功負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)，除供應(yīng)電機(jī)本身的有功損耗外，這種電機(jī)并不從電網(wǎng)吸收其它的有功功率。但通過調(diào)節(jié)它的勵(lì)磁電流，就能按需要吸收或者發(fā)出無功電能。同步調(diào)相機(jī)的調(diào)節(jié)速度很快，通常在毫秒級(jí)水平。但現(xiàn)有的同步調(diào)相機(jī)只能進(jìn)行無功功率的調(diào)控，對(duì)有功功率的調(diào)控?zé)o能為力。
目前已提出超導(dǎo)磁儲(chǔ)能等儲(chǔ)能方法，超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置利用超導(dǎo)體的零電阻特性工作，配以恰當(dāng)?shù)耐鈬刂圃O(shè)備，雖然也可以具有有功電能快速存取的功能，但它對(duì)工作環(huán)境有苛刻的要求，裝置的造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用都非常高，目前還無法大規(guī)模應(yīng)用。電物理實(shí)驗(yàn)裝置用的脈沖發(fā)電機(jī)組，雖然具有飛輪儲(chǔ)能，但由于其結(jié)構(gòu)和接線方式，僅用作實(shí)驗(yàn)裝置的脈沖電源，功能單一，無法完成所需完成的功能。
交流勵(lì)磁技術(shù)在抽水蓄能發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等電機(jī)中應(yīng)用普遍。在抽水蓄能發(fā)電機(jī)上，交流勵(lì)磁技術(shù)保證該電機(jī)可以發(fā)電/電動(dòng)兩用；在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，交流勵(lì)磁技術(shù)保證在風(fēng)力變化而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子非同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)能夠發(fā)出同步頻率的電能。但是，這些電機(jī)都不具備在電網(wǎng)動(dòng)態(tài)過程中吸收或提供有功功率以平息功率振蕩的功能。
可見，目前電力系統(tǒng)中的無功功率調(diào)控裝置多，調(diào)節(jié)速度快；有功功率調(diào)控裝置少，調(diào)節(jié)速度慢。為從本質(zhì)上提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，快速高效的有功功率調(diào)控裝置是必不可少的設(shè)備，而目前電力系統(tǒng)還沒有這樣的設(shè)備。本發(fā)明正是在這樣的背景下提出的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)，通過對(duì)現(xiàn)有的電力系統(tǒng)同步調(diào)相機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，增大轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量用以儲(chǔ)存電能，使用時(shí)，采用可控交直流勵(lì)磁技術(shù)和微機(jī)監(jiān)控技術(shù)，使電機(jī)的電能能夠快速高效地儲(chǔ)存和釋放，即可構(gòu)成一種具有儲(chǔ)能、發(fā)電和調(diào)相等多種功能的電力柔性調(diào)控裝置。
本發(fā)明的一種儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)，定子和轉(zhuǎn)子均由三相對(duì)稱繞組組成，磁路/電路對(duì)稱，定轉(zhuǎn)子間具有均勻的氣隙，轉(zhuǎn)子繞組電流通過安裝在轉(zhuǎn)子上的滑環(huán)饋入，定子繞組和電力系統(tǒng)相連；其特征是(1)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯采用疊片式結(jié)構(gòu)；(2)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大、或者裝設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的飛輪，其值是同等容量常規(guī)同步調(diào)相機(jī)的2倍以上，因此在旋轉(zhuǎn)時(shí)具有很高的慣性儲(chǔ)能；(3)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流為外加的可控三相交直流勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流的幅值、頻率和相序都可以根據(jù)調(diào)相和儲(chǔ)能的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，在直流勵(lì)磁時(shí)，電機(jī)工作在同步調(diào)相狀態(tài)，在交流勵(lì)磁時(shí)，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)行在非同步旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，定子磁勢(shì)和轉(zhuǎn)子合成磁勢(shì)仍能保持空間相對(duì)靜止，從而根據(jù)運(yùn)行需要實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能的轉(zhuǎn)換和有功功率的調(diào)節(jié)。
所述的儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)，其進(jìn)一步特征為其采用立式結(jié)構(gòu)，在電機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪下表面和支撐面上，可分別裝設(shè)極性相同的永磁體，以產(chǎn)生相互排斥的磁力；在飛輪上表面與蓋板上加裝極性相反的永磁體，以產(chǎn)生使飛輪向上的提升力。
所述的儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)，轉(zhuǎn)子的飛輪部分可以做成封閉結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子飛輪和支撐面之間，可以加裝對(duì)飛輪起輔助支撐作用的滾動(dòng)支撐體；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上可以裝有永磁體構(gòu)成的非接觸式導(dǎo)向軸承；電機(jī)轉(zhuǎn)軸上可以配置有輔助該電機(jī)起動(dòng)的小型電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明所構(gòu)成的電力柔性調(diào)控裝置，由儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)和勵(lì)磁系統(tǒng)組成，勵(lì)磁系統(tǒng)包括勵(lì)磁電源和微機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)。
電力柔性調(diào)控裝置的有功功率調(diào)控功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠?jī)?chǔ)能調(diào)相電機(jī)轉(zhuǎn)子快速高效可控的儲(chǔ)能能力。其基本原理是儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)工作時(shí)，其高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子實(shí)際上就是一個(gè)機(jī)械儲(chǔ)能系統(tǒng)，設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J，機(jī)械角速度為ω，則轉(zhuǎn)子中儲(chǔ)存的能量為 改變其轉(zhuǎn)速就可以改變儲(chǔ)能的大小。
儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)的勵(lì)磁電源為與電網(wǎng)并聯(lián)的全控雙脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，PWM)變換器型交直交變頻電源，兩個(gè)變換器均采用矢量控制，在微機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的控制下，提供所需幅值、頻率和相序的勵(lì)磁電流。
微機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)是電力柔性調(diào)控裝置的神經(jīng)中樞，它主要對(duì)電力柔性調(diào)控裝置進(jìn)行監(jiān)視和控制，根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)有功功率和無功功率的快速高效可靠地調(diào)控。
電力柔性調(diào)控裝置并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)定子側(cè)與頻率為f1的電網(wǎng)相連，定子三相繞組電流形成相對(duì)定子以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的磁勢(shì)F1&，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角頻率為ω1。若轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為nr，角頻率為ωr；同時(shí)在轉(zhuǎn)子三相繞組中注入頻率為f2的三相對(duì)稱電流，它將產(chǎn)生相對(duì)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n2的合成旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)F2&，形成相對(duì)于轉(zhuǎn)子角頻率為ω2的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
根據(jù)交流電機(jī)工作原理，轉(zhuǎn)子磁勢(shì)F2&與定子磁勢(shì)F1&在空間必須保持相對(duì)靜止，才能實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)子磁勢(shì)F2&相對(duì)于定子的電角頻率為ω2+ωr，因此，電網(wǎng)的電角頻率、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角頻率和轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁合成旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)電角頻率之間必須滿足如下關(guān)系ωr＝ω1-ω2?？梢姡淖儎?lì)磁電流的頻率，就可以改變?nèi)嵝噪姍C(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子機(jī)械能與電能之間相互轉(zhuǎn)換的目的。
因此，由本發(fā)明構(gòu)成的電力柔性調(diào)控裝置不但具有調(diào)控?zé)o功功率的能力，而且還能以機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的方式，快速高效地平衡系統(tǒng)中出現(xiàn)的不平衡有功功率。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，就可以從有功功率和無功功率兩方面同時(shí)進(jìn)行調(diào)控，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性將得到極大的提高。
本發(fā)明構(gòu)成的電力柔性調(diào)控裝置綜合具有儲(chǔ)能、發(fā)電和調(diào)相的功能，可以使系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性、暫態(tài)穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性都得到極大的改善；而且，本發(fā)明在設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)等方面可以借鑒目前廣泛使用的同步調(diào)相機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，有利于在電力系統(tǒng)中得到快速、廣泛應(yīng)用。


圖1為一種立式結(jié)構(gòu)儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)示意圖；圖2為另一種立式結(jié)構(gòu)儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)示意圖；圖3所示為本發(fā)明構(gòu)成的電力柔性調(diào)控裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)根據(jù)具體需要可以采用立式或臥式結(jié)構(gòu)，一般多采用立式結(jié)構(gòu)。圖1是一種立式結(jié)構(gòu)的50MVA儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)實(shí)施狀態(tài)示意圖。電機(jī)定子鐵心和三相繞組3固定在防護(hù)罩11內(nèi)，轉(zhuǎn)子鐵心和三相繞組4通過轉(zhuǎn)子支架5與轉(zhuǎn)軸14固定連接，轉(zhuǎn)軸由上導(dǎo)軸承1和下導(dǎo)軸承15支撐，上導(dǎo)軸承1和下導(dǎo)軸承15可為接觸式常規(guī)軸承、也可為非接觸式永磁體導(dǎo)向軸承；轉(zhuǎn)軸14上端連接滑環(huán)及電刷裝置2以通入勵(lì)磁電流；轉(zhuǎn)軸14下段裝設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的飛輪6，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值為同等容量調(diào)相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的8倍；轉(zhuǎn)軸14下底端裝設(shè)推力軸承7；飛輪部分通過密封圈12和密封蓋板13形成的密封結(jié)構(gòu)密封；在飛輪6下表面和支撐面上，分別裝設(shè)若干極性相同的永磁體8和9，以產(chǎn)生相互排斥的磁力，排斥力為40噸/平方米；在飛輪上表面與蓋板上也可以加裝極性相反的永磁體16和永磁體17，以產(chǎn)生使飛輪向上的提升力，提升力為40噸/平方米；在飛輪和支撐面之間，可以加裝對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)體起輔助支撐作用的滾動(dòng)支撐體10；電機(jī)轉(zhuǎn)軸上還可以配置有輔助該電機(jī)起動(dòng)的小型電動(dòng)機(jī)，也可以是空載的，即轉(zhuǎn)軸上沒有相連接的其它機(jī)械；電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流為外加的可控三相交直流勵(lì)磁電流。
圖2是另一種立式結(jié)構(gòu)的10MVA儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)實(shí)施狀態(tài)示意圖，其中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的轉(zhuǎn)子本體18裝設(shè)于轉(zhuǎn)子支架5上，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值為同等容量調(diào)相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的4倍；在轉(zhuǎn)子本體18下表面和支撐面上，分別裝設(shè)若干極性相同的永磁體8和9，以產(chǎn)生相互排斥的磁力，排斥力為40噸/平方米；無需另外的密封結(jié)構(gòu)，亦可省去下導(dǎo)軸承。
圖3所示為本發(fā)明構(gòu)成的電力柔性調(diào)控裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖勵(lì)磁電源采用功率可雙向流動(dòng)的PWM整流-PWM逆變形式的全控雙PWM變頻器，它的一端與儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)定子三相繞組(電網(wǎng))并聯(lián)，另一端接儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)轉(zhuǎn)子三相勵(lì)磁繞組，如圖3所示。電網(wǎng)側(cè)PWM變換器采用電網(wǎng)電壓矢量定向控制技術(shù)，在獲得有功功率和無功功率獨(dú)立控制的同時(shí)，保證了網(wǎng)側(cè)電流的正弦性。轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變換器采用定子磁場(chǎng)定向控制技術(shù)，在轉(zhuǎn)速大范圍變化的運(yùn)行條件下，可獲得定子側(cè)有功功率和無功功率的解耦控制。因此，勵(lì)磁電源在微機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的控制下，根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行需要，可以快速發(fā)出或者吸收有功功率和無功功率，響應(yīng)時(shí)間可以控制在毫秒級(jí)。
轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變換器控制所需要的檢測(cè)量包括定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)子位置角，控制過程如下由檢測(cè)到的定子電壓和電流，通過坐標(biāo)變換，在兩相靜止坐標(biāo)系中，由電壓模型計(jì)算出定子磁鏈幅值和定子磁通角，并和檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子空間位置角用于控制系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)變換。定子有功功率指令和無功功率指令與由檢測(cè)到的定子電壓和定子電流通過坐標(biāo)變換后計(jì)算得出的實(shí)際有功功率和無功功率反饋值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到轉(zhuǎn)子電流qd軸電流指令，再與由檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子電流通過坐標(biāo)變換后得到的反饋值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，并考慮實(shí)際系統(tǒng)中電機(jī)dq軸電流所產(chǎn)生的交叉耦合電壓的影響，采用一定的解耦合控制，最終得到轉(zhuǎn)子的dq軸指令電壓，并經(jīng)過坐標(biāo)變換得到轉(zhuǎn)子三相參考電壓作為轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變換器的控制指令，從而控制轉(zhuǎn)子交直流勵(lì)磁電流。
電網(wǎng)側(cè)PWM變換器實(shí)質(zhì)是一個(gè)三相電壓源型PWM高頻整流器，可工作在整流和回饋兩種工況。電網(wǎng)側(cè)PWM控制所需的檢測(cè)量包括網(wǎng)側(cè)輸入電流，電網(wǎng)電壓以及直流母線電壓。由于電網(wǎng)側(cè)PWM變換器的控制比較成熟，其具體的調(diào)節(jié)過程不再詳細(xì)說明。
微機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)采用分層的控制方式，分成上層、中層和底層控制。
上層控制主要采集電網(wǎng)的信息，進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性的計(jì)算以確定系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)；或者接受上級(jí)調(diào)度的指令，執(zhí)行相應(yīng)的操作。上層控制的另一主要功能是對(duì)整個(gè)電力柔性調(diào)控裝置進(jìn)行監(jiān)視，確保裝置運(yùn)行在正常的工作狀態(tài)。上層控制器可采用功能強(qiáng)大的工業(yè)控制微機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
中層控制主要根據(jù)采集到的儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的電壓電流信號(hào)以及轉(zhuǎn)子的位置和速度信息，按照選定的控制策略，結(jié)合上層控制器的控制指令，計(jì)算出儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)所需輸出的有功功率和無功功率。中層控制器可采用高性能的數(shù)字信號(hào)處理器DSP為CPU進(jìn)行設(shè)計(jì)。
底層控制根據(jù)中層控制提供的有功功率和無功功率定值，實(shí)施上述的定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)的PWM變換器的定向矢量控制，使儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)輸出指定的有功功率和無功功率。底層控制器可采用電機(jī)控制專用DSP芯片為CPU進(jìn)行設(shè)計(jì)。
正確的控制策略是電力柔性調(diào)控裝置高效運(yùn)行的保證。在勵(lì)磁系統(tǒng)的控制下，儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)有三種主要運(yùn)行方式，即調(diào)相運(yùn)行方式、儲(chǔ)能運(yùn)行方式和發(fā)電運(yùn)行方式。
當(dāng)電力系統(tǒng)處于無擾動(dòng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況時(shí)，儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)應(yīng)處于調(diào)相運(yùn)行方式，此時(shí)它相當(dāng)于一臺(tái)同步調(diào)相機(jī)，可以向系統(tǒng)輸出或從系統(tǒng)吸收無功功率，轉(zhuǎn)子以同步速度或異步速度旋轉(zhuǎn)，設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J，機(jī)械角速度為ω，則轉(zhuǎn)子中儲(chǔ)存了大小為 的機(jī)械能。
如果系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)，電網(wǎng)的頻率將發(fā)生變化，儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)與電網(wǎng)連接點(diǎn)處的有功功率和無功功率將發(fā)生振蕩，如果這種振蕩得不到有效的控制，系統(tǒng)最終有可能失去穩(wěn)定。為了盡快平息這種振蕩，使系統(tǒng)盡快進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)使儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)進(jìn)入儲(chǔ)能運(yùn)行方式或發(fā)電運(yùn)行方式，具體如下(a)如果電網(wǎng)有功功率過剩，則調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使轉(zhuǎn)子合成磁勢(shì)滯后于定子磁勢(shì)一個(gè)合適的角度，儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)將從系統(tǒng)中吸收有功功率，轉(zhuǎn)子將加速，從而將過剩的有功功率轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的機(jī)械能。
(b)如果電網(wǎng)有功功率缺乏，則調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使轉(zhuǎn)子合成磁勢(shì)超前于定子磁勢(shì)一個(gè)合適的角度，儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)將向系統(tǒng)輸出有功功率，轉(zhuǎn)子將減速，從而將轉(zhuǎn)子的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。
需要指出的是，當(dāng)儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)運(yùn)行于儲(chǔ)能方式或發(fā)電方式時(shí)，可以同時(shí)進(jìn)行調(diào)相控制。
權(quán)利要求
1.一種儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)，定子和轉(zhuǎn)子均由三相對(duì)稱繞組組成，磁路/電路對(duì)稱，定轉(zhuǎn)子間具有均勻的氣隙，轉(zhuǎn)子繞組電流通過安裝在轉(zhuǎn)子上的滑環(huán)饋入，定子繞組和電力系統(tǒng)相連；其特征是(1)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯采用疊片式結(jié)構(gòu)；(2)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大、或者裝設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的飛輪，其值是同等容量常規(guī)同步調(diào)相機(jī)的2倍以上，因此在旋轉(zhuǎn)時(shí)具有很高的慣性儲(chǔ)能；(3)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流為外加的可控三相交直流勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流的幅值、頻率和相序都可以根據(jù)調(diào)相和儲(chǔ)能的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，在直流勵(lì)磁時(shí)，電機(jī)工作在同步調(diào)相狀態(tài)，在交流勵(lì)磁時(shí)，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)行在非同步旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，定子磁勢(shì)和轉(zhuǎn)子合成磁勢(shì)仍能保持空間相對(duì)靜止，從而根據(jù)運(yùn)行需要實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能的轉(zhuǎn)換和有功功率的調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)，其特征為其采用立式結(jié)構(gòu)，在電機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪下表面和支撐面上，分別裝設(shè)極性相同的永磁體，以產(chǎn)生相互排斥的磁力；在飛輪上表面與蓋板上加裝極性相反的永磁體，以產(chǎn)生使飛輪向上的提升力。
3.如權(quán)利要求1或2所述的儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)，轉(zhuǎn)子的飛輪部分為封閉結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子飛輪和支撐面之間，加裝對(duì)飛輪起輔助支撐作用的滾動(dòng)支撐體；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上裝有永磁體構(gòu)成的非接觸式導(dǎo)向軸承；電機(jī)轉(zhuǎn)軸上配置有輔助該電機(jī)起動(dòng)的小型電動(dòng)機(jī)。
全文摘要
儲(chǔ)能調(diào)相電機(jī)，屬于發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及變換器的技術(shù)領(lǐng)域，通過對(duì)同步調(diào)相機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，增大轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量用以儲(chǔ)存能量，其定子和轉(zhuǎn)子均由三相對(duì)稱繞組組成，轉(zhuǎn)子繞組電流通過滑環(huán)饋入，定子繞組和電力系統(tǒng)相連；轉(zhuǎn)子鐵芯采用疊片式結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大、或者裝設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的飛輪，其值是同等容量常規(guī)同步調(diào)相機(jī)的2倍以上；電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流為外加的可控三相交直流勵(lì)磁電流。本發(fā)明構(gòu)成的電力柔性調(diào)控裝置具有儲(chǔ)能、發(fā)電和調(diào)相功能，可使系統(tǒng)靜態(tài)、暫態(tài)和電壓穩(wěn)定性都得到極大改善；本發(fā)明在設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)等方面可以借鑒目前廣泛使用的同步調(diào)相機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，有利于在電力系統(tǒng)中得到快速、廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02K17/26GK1595772SQ20041001346
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月14日
發(fā)明者潘垣, 程時(shí)杰, 于克訓(xùn), 康勇, 文勁宇, 段獻(xiàn)忠, 王少榮 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)