專利名稱：帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10kv高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電中壓可并聯(lián)式大功率電力電子背靠背變流器，大型高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能風(fēng)電功率鎮(zhèn)定裝置，雙饋風(fēng)電機(jī)組專用升壓變壓器。
背景技術(shù)：
我國(guó)東部沿海風(fēng)能密度大、平均風(fēng)力高、存在缺電不缺風(fēng)的現(xiàn)狀；因而我國(guó)計(jì)劃以長(zhǎng)三角淺海2000多平方公里的輻射沙洲為中心構(gòu)建"中國(guó)綠色能源之都"，可以發(fā)展6000萬(wàn)~12000萬(wàn)千瓦裝機(jī)容量的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)。"十一五"規(guī)劃提出截至2010年江蘇全省建成風(fēng)電裝機(jī)容量150萬(wàn)千瓦，占全國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量的20%以上。
我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)目前需要解決的問(wèn)題頗多，主要表現(xiàn)在
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱，缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，設(shè)備大多依賴進(jìn)口，技術(shù)更新趕不上國(guó)際步伐。風(fēng)電功率大幅度波動(dòng)問(wèn)題是限制風(fēng)電發(fā)展的另一個(gè)技術(shù)瓶頸，即使進(jìn)口風(fēng)電機(jī)組也遠(yuǎn)未達(dá)到令人滿意的程度。風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的沖擊與干擾已受到普遍關(guān)注，目前的對(duì)策是將風(fēng)電控制在電網(wǎng)總電量的5%以下。
進(jìn)口風(fēng)電機(jī)組的一次投資和維修費(fèi)用十分昂貴，影響了我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展。此外，目前國(guó)際市場(chǎng)上的風(fēng)電機(jī)組出口電壓大多為0.69KV或0.4KV，需要經(jīng)過(guò)變壓器升壓才能并網(wǎng)，增加了額外費(fèi)用，總之系統(tǒng)拓?fù)浯嬖诤艽蟾倪M(jìn)空間。
風(fēng)電技術(shù)并非高新技術(shù)。由于磁場(chǎng)徑向取向易于切割的永磁材料研制難度及國(guó)際專利的約束，永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的完全國(guó)產(chǎn)化尚需時(shí)日。但雙饋機(jī)組應(yīng)盡早實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，并在設(shè)備研制和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等方面盡快形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
我國(guó)低壓和10KV高壓中型繞線式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的制造技術(shù)已經(jīng)很成熟，業(yè)已形成系列產(chǎn)品和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大型電機(jī)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也正在制定之中，將現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于雙饋風(fēng)電機(jī)組無(wú)疑很有意義。
由于風(fēng)能發(fā)電不穩(wěn)定和不連續(xù)特點(diǎn)，需要開發(fā)和建設(shè)配套的電能儲(chǔ)存裝置來(lái)保證發(fā)電、供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性。現(xiàn)有儲(chǔ)能方法有多種.發(fā)明專利ZL200410064779X提出一種液氮溫區(qū)高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置D-HT-SMES的核心技術(shù)，主要用于對(duì)電能質(zhì)量要求較高的中小用戶場(chǎng)合。該技術(shù)同樣適用于抑制風(fēng)電機(jī)組的功率波動(dòng)，但風(fēng)電場(chǎng)功率總量和波動(dòng)幅度都很大，需要對(duì)此技術(shù)作出改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提出一種帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，并解決進(jìn)口風(fēng)電設(shè)備電壓低、投資高以及在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的大幅波動(dòng)功率對(duì)電網(wǎng)的干擾問(wèn)題。
3技術(shù)方案本發(fā)明帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包括10KV高壓風(fēng)電機(jī)組、升壓變壓器、變流器、電感器、功率鎮(zhèn)定裝置，第一降壓變壓器、第二降壓變壓器；其中，IOKV高壓風(fēng)電機(jī)組的定子線圈通過(guò)10KV電網(wǎng)分別接第一降壓變壓器、第二降壓變壓器、升壓變壓器的一端，升壓變壓器的輸出端接外部高壓電網(wǎng)，第二降壓變壓器的另一端接功率鎮(zhèn)定裝置，第一降壓變壓器的另一端接變流器，變流器的另一端通過(guò)電感器接10KV高壓風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子線圈。
所述的功率鎮(zhèn)定裝置包括鎮(zhèn)定器、逆變器、斬波器，鎮(zhèn)定器中的高溫超導(dǎo)線圈)接斬波器，斬波器的另一端通過(guò)逆變器接第二降壓變壓器。
所述的鎮(zhèn)定器為一個(gè)高溫超導(dǎo)磁體，其中，導(dǎo)引電磁鐵的為空心的圓環(huán)狀，在導(dǎo)引電磁鐵的外部為鐵砂，在導(dǎo)引電磁鐵中設(shè)有杜瓦，在杜瓦中設(shè)有高溫超導(dǎo)線圈，在杜瓦與高溫超導(dǎo)線圈之間的空隙中有支撐件并充滿液氮。
變流器作為異步電機(jī)轉(zhuǎn)子回路四象限背靠背饋電器，采用FZ800R33KL2C-B5(3.3KV)或FZ400R65KF1(6.5KV)等型號(hào)中高壓IGBT，變流器的控制器通過(guò)光纖與IGBT驅(qū)動(dòng)模塊相連。
電感器采用COROVAC等磁性材料作成轉(zhuǎn)子側(cè)載頻濾波器，呈空心圓柱形棒式結(jié)構(gòu)。
1、采用我國(guó)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化10KV高壓繞線型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)(l)系列產(chǎn)品作風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電機(jī)組。采用10KV高壓電機(jī)，省去變比0.69KV/10KV、容量與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配套的變壓器。也因發(fā)電機(jī)組的額定電流減小了約15倍，從塔頂至地面的下引線將隨之節(jié)省大量有色金屬。
這種高壓機(jī)組在我國(guó)各類行業(yè)有著廣泛長(zhǎng)期的應(yīng)用，在各類終端負(fù)荷中的性能最為優(yōu)異。但在發(fā)電端負(fù)荷中的應(yīng)用還不如人意，主要原因是發(fā)電端的電壓一般高于額定電壓5%,有時(shí)特別是夜間因無(wú)功過(guò)剩而更高。我國(guó)尚無(wú)專門針對(duì)發(fā)電端異步電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，因此將現(xiàn)有異步電機(jī)直接用于風(fēng)力發(fā)電必須配備專用風(fēng)電變壓器。
采用現(xiàn)有異步電動(dòng)機(jī)作為有著寬廣調(diào)速要求的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其機(jī)械強(qiáng)度值得關(guān)注。多極機(jī)在風(fēng)電超同步范圍內(nèi)的機(jī)械強(qiáng)度一般都能保證，可適當(dāng)增加電磁線圈的浸漬時(shí)間，加強(qiáng)綁扎、并注意增強(qiáng)滑環(huán)及碳刷支架的強(qiáng)度。
2、 配備專用雙饋風(fēng)電機(jī)組升壓變壓器，變比一般取為10KV/220KV。配備高壓升壓變壓器的主要目的是將風(fēng)電場(chǎng)的電力送到較遠(yuǎn)的負(fù)荷中心，那里的系統(tǒng)容量比風(fēng)電場(chǎng)所在的地方電網(wǎng)要大得多，因此對(duì)風(fēng)電功率波動(dòng)的容忍度也相應(yīng)增加。
這種變壓器在結(jié)構(gòu)上無(wú)特殊之處，僅將現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)從10.5KV/220KV改為10KV/220KV，目的在于解決發(fā)電端電機(jī)經(jīng)常承受的過(guò)電壓?jiǎn)栴}。
使用現(xiàn)有IOKV高壓電機(jī)，定子側(cè)僅需解決上述過(guò)電壓?jiǎn)栴}，無(wú)需其他特殊措施，更無(wú)變頻電機(jī)在電磁線及槽絕緣等諸多方面的苛刻要求，問(wèn)題的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)子側(cè)。
3、 中壓可并聯(lián)式大功率四象限電力電子變流器，如圖2所示。在風(fēng)電場(chǎng)電系統(tǒng)部分，大功率電力電子變流器屬于核心技術(shù)，研制成功與否直接影響風(fēng)電國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。其難點(diǎn)在于無(wú)論處于超同步發(fā)電狀態(tài)還是亞同步發(fā)電狀態(tài)，無(wú)論何種功率流向及其功率大小如何變化，背靠背變流器在系統(tǒng)側(cè)需與變化著的工頻保持嚴(yán)格同步同時(shí)在轉(zhuǎn)子側(cè)從亞同步到超同步的大幅調(diào)速范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)子時(shí)變低頻電勢(shì)頻率保持嚴(yán)格同步。變流器控制不當(dāng)會(huì)在風(fēng)力變化導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)的基礎(chǔ)上再疊加一個(gè)新的不穩(wěn)定分量，目前不少進(jìn)口機(jī)組在這方面的技術(shù)并未達(dá)到令人滿意的程度，關(guān)鍵在于變流器控制器的硬件設(shè)計(jì)、控制策略及軟件的魯棒性。
對(duì)于10KV高壓風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子主要存在兩個(gè)問(wèn)題 一是轉(zhuǎn)子電壓屬中壓， 一般在1500V左右。二是電力電子變流器對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣的影響。針對(duì)第一問(wèn)題，為簡(jiǎn)化變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)具體機(jī)組選用3.3KV或6.5KV等型號(hào)的IGBT予以解決。至于第二問(wèn)題，因轉(zhuǎn)子絕緣己按中壓設(shè)計(jì)，并且電磁線等構(gòu)件有著較大的絕緣裕度，又因變流器載波頻率與轉(zhuǎn)子頻率之間的帶寬較大，變流器轉(zhuǎn)子側(cè)不必進(jìn)行繁雜濾波，而系統(tǒng)側(cè)因有降壓變壓器則不再另行配置濾波器。
因變流器安裝在塔頂，又考慮到濾波要求不很高，本專利的一個(gè)主要特點(diǎn)是變流器轉(zhuǎn)子側(cè)濾波器不采用常規(guī)的大電流線圈電感，而是采用COROVAC或類似磁性材料作成的空心圓柱形(或簡(jiǎn)稱棒形)電感器。COROVAC的特點(diǎn)是易于加工，大電感小電阻，載流能力強(qiáng)，與傳統(tǒng)的大電流線圈電感相比重量輕、體積小、成本低。
設(shè)計(jì)完善的變流器能有效地改善風(fēng)電場(chǎng)的功率波動(dòng)，與上述220KV遠(yuǎn)距離輸電方案協(xié)同作用能較好地解決風(fēng)電場(chǎng)的功率穩(wěn)定問(wèn)題。如問(wèn)題仍然很突出，則配置下述高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能風(fēng)電功率鎮(zhèn)定裝置。
4、高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能風(fēng)電場(chǎng)功率鎮(zhèn)定裝置，如圖3所示。
針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)大、變化劇烈等特點(diǎn)，對(duì)發(fā)明專利ZL200410064779X提供的液氮溫區(qū)高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置D-HT-SMES的核心技術(shù)進(jìn)行實(shí)用性擴(kuò)展。首先擴(kuò)展儲(chǔ)能容量，其次對(duì)線圈端部磁場(chǎng)導(dǎo)引電磁鐵進(jìn)行線形化處理，即上下電磁鐵結(jié)合面留一定空間，結(jié)合面兩側(cè)磁鐵環(huán)形外圍還有經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)的三角狀環(huán)形開口。本專利的另一個(gè)主要特點(diǎn)是由于將超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈直徑擴(kuò)至十幾米甚至更大，線圈端部導(dǎo)引電磁鐵在整個(gè)有效空間中只占很小一部分，為了改變儲(chǔ)能主磁場(chǎng)通路的線性度、改善線圈端部漏磁場(chǎng)導(dǎo)引能力及提高整個(gè)磁體的儲(chǔ)能容量，在磁體周圍的對(duì)稱空間中均用鐵砂或類似導(dǎo)磁率可調(diào)磁性材料填滿。磁體結(jié)構(gòu)的有關(guān)尺寸、各種磁性材料的導(dǎo)磁系數(shù)及磁體有關(guān)部件的形狀均決定于特定磁體容量。
有益效果本發(fā)明的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)省去從風(fēng)電機(jī)組到10KV電網(wǎng)的升壓變壓器；節(jié)省機(jī)組輸出下引線耗銅量；轉(zhuǎn)子側(cè)變流器拓?fù)淝逦?、可靠性高，滿足風(fēng)電從亞同步到超同步大范圍調(diào)速要求；與現(xiàn)有永磁直驅(qū)機(jī)組相比可大幅減小變流器功率，減少主體投資和冷卻系統(tǒng)投資；構(gòu)成轉(zhuǎn)子側(cè)載頻濾波器的COROVAC棒式電感，重量輕、體積小、成本低；還可減小風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置容量；經(jīng)測(cè)算與進(jìn)口機(jī)組相比本專利可使每臺(tái)2MW風(fēng)電機(jī)組減少一次性投資約1000萬(wàn)元，同時(shí)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并為國(guó)內(nèi)電機(jī)行業(yè)拓開廣泛市場(chǎng)。
本發(fā)明的風(fēng)電專用、較遠(yuǎn)距離輸電升壓變壓器和高溫超導(dǎo)風(fēng)電功率鎮(zhèn)定器及變流器控制策略，在減小風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)提高穩(wěn)定性方面大幅優(yōu)先進(jìn)口同類產(chǎn)品，這是我國(guó)獨(dú)有專利技術(shù)。
此外，本發(fā)明的風(fēng)電超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)適用于一切需要大脈沖電源和穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能場(chǎng)合，
潛在應(yīng)用不受限制。
圖1是本發(fā)明帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)示意圖，圖2是中壓可并聯(lián)式大功率四象限電力電子變流器示意圖，
圖3是采用鐵砂填充的高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置縱截面示意圖，
圖4是采用鐵砂填充的高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置俯視示意圖，
圖5是采用鐵砂填充的高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能風(fēng)電場(chǎng)功率鎮(zhèn)定裝置示意圖。
以上的圖中有10KV高壓風(fēng)電機(jī)組1，升壓變壓器2，第一降壓變壓器21,第二降壓變 壓器22,變流器3，電感器4，功率鎮(zhèn)定裝置5，鎮(zhèn)定器51、逆變器52、斬波器53，鐵砂6， 導(dǎo)引電磁鐵7，杜瓦8，高溫超導(dǎo)線圈9，高溫超導(dǎo)磁體IO,支撐件和液氮ll。
具體實(shí)施例方式
帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包括10KV高壓風(fēng)電機(jī)組1、升壓變壓器2、 變流器3、電感器4、功率鎮(zhèn)定裝置5，第一降壓變壓器21、第二降壓變壓器22;其中，10KV 高壓風(fēng)電機(jī)組1的定子線圈通過(guò)10KV電網(wǎng)分別接第一降壓變壓器21、第二降壓變壓器22、 升壓變壓器2的一端，升壓變壓器2的輸出端接外部高壓電網(wǎng)，第二降壓變壓器22的另一端 接功率鎮(zhèn)定裝置5，第一降壓變壓器21的另一端接變流器3，變流器3的另一端通過(guò)電感器4 接10KV高壓風(fēng)電機(jī)組1的轉(zhuǎn)子線圈。
所述的功率鎮(zhèn)定裝置5包括鎮(zhèn)定器51、逆變器52、斬波器53,鎮(zhèn)定器51中的高溫超導(dǎo) 線圈9接斬波器53，斬波器53的另一端通過(guò)逆變器52接第二降壓變壓器22。
所述的鎮(zhèn)定器51為一個(gè)高溫超導(dǎo)磁體IO，其中，導(dǎo)引電磁鐵7的為空心的圓環(huán)狀，在導(dǎo) 引電磁鐵7的外部為鐵砂6，在導(dǎo)引電磁鐵7中設(shè)有杜瓦8,在杜瓦8中設(shè)有高溫超導(dǎo)線圈9, 在杜瓦8與高溫超導(dǎo)線圈9之間的空隙中有支撐件和液氮11。
1、 直接采用按現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的10KV高壓繞線型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)作為10KV高壓風(fēng)電機(jī)組 1。如YR6303-4，額定功率2MW,額定電流137A,轉(zhuǎn)子電壓1500V，轉(zhuǎn)子電流835A。此類 機(jī)組滿足當(dāng)前國(guó)內(nèi)風(fēng)電市場(chǎng)的需要，更好更大機(jī)組的設(shè)計(jì)研制及相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正在進(jìn)行和 制訂。
制造廠可根據(jù)自身生產(chǎn)過(guò)程適當(dāng)加強(qiáng)定子絕緣，但主要是將220KV高壓較遠(yuǎn)距離輸電升 壓變壓器2的原方額定電壓從10.5KV降為IOKV。針對(duì)電網(wǎng)夜間無(wú)功補(bǔ)償過(guò)剩導(dǎo)致系統(tǒng)電壓 過(guò)高情形，風(fēng)電場(chǎng)控制裝置應(yīng)增加夜間自動(dòng)切除風(fēng)電場(chǎng)自備無(wú)功補(bǔ)償裝置功能。
轉(zhuǎn)子絕緣裕度一般較大。在制造廠確認(rèn)的前提下，簡(jiǎn)化濾波器設(shè)計(jì)，僅讓變流器轉(zhuǎn)子側(cè)濾 波器承擔(dān)部分PWM脈沖的電壓沖擊。
2、 IOKV高壓風(fēng)電機(jī)組l轉(zhuǎn)子電壓在1500V左右，不采用1.7KVIGBT,避免拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù) 雜化。選用FZ800R33KL2C-B5或FZ400R65KF1等型號(hào)的IGBT組成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)清晰四象限背 靠背變流器3。為進(jìn)一步增大容量，變流器3采用可并聯(lián)式結(jié)構(gòu)。變流器3中IGBT驅(qū)動(dòng)模塊 光纖接口與控制器通過(guò)光纖相連。風(fēng)電機(jī)組各并聯(lián)變流器之間的均流由軟件實(shí)現(xiàn)。
10KV高壓風(fēng)電機(jī)組1出口電壓經(jīng)降壓變壓器引至變流器3，在變流器的另一側(cè)經(jīng)新型簡(jiǎn)易 載頻濾波器與電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)相連。降壓變、變流器3和載頻濾波器均與發(fā)電機(jī)一起安裝在塔 頂。
為了減少塔頂負(fù)荷、節(jié)約成本并縮小空間，用具有高電抗低阻值的COROVAC等磁性材料制成棒式電感4，構(gòu)成轉(zhuǎn)子側(cè)載頻濾波器。棒式電感為中空長(zhǎng)圓柱形，以利散熱并克服趨膚 效應(yīng)。變流器3在系統(tǒng)側(cè)不另設(shè)濾波器，僅利用與其相連的降壓變漏抗實(shí)現(xiàn)感-容濾波。
3、 10KV高壓風(fēng)電機(jī)組1輸出下引線用鋁或銅排和高壓絕緣子下引，導(dǎo)線周圍加防護(hù)網(wǎng)， 最后經(jīng)斷路器直接引至風(fēng)電場(chǎng)IOKV母線。整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)再經(jīng)1臺(tái)或多臺(tái)10KV/220KV升壓變 壓器(2)將電能輸送至較遠(yuǎn)距離負(fù)荷中心。
4、 風(fēng)電場(chǎng)10KV電網(wǎng)可掛1臺(tái)或多臺(tái)高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能風(fēng)電功率鎮(zhèn)定裝置。10KV電壓經(jīng)降 壓變壓器引至三相全橋逆變器，在逆變器直流側(cè)經(jīng)斬波器與超導(dǎo)線圈相連。超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體配 備完善的控制、監(jiān)測(cè)和保護(hù)設(shè)備，并設(shè)置備用液氮(LN2)儲(chǔ)存罐，以便及時(shí)對(duì)杜瓦補(bǔ)充液氮。
高溫超導(dǎo)磁體10的直徑從幾米到幾十米不等，甚至更大規(guī)模。高溫超導(dǎo)線圈9、杜瓦8 和漏磁場(chǎng)導(dǎo)引電磁鐵7內(nèi)腔的截面有三種形狀圓角矩形、圓形和橢圓形，實(shí)際裝置的有關(guān) 截面形狀取決于具體應(yīng)用，圖3所示為圓角矩形之例。圓環(huán)形杜瓦8在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施焊接。高溫 超導(dǎo)線圈9端部漏磁場(chǎng)導(dǎo)引電磁鐵7分上下兩部分，沿徑向?qū)⑸舷聝刹糠志鶆蚯懈畛扇舾蓧K 以利于現(xiàn)場(chǎng)安裝。在導(dǎo)引電磁鐵上下兩部分結(jié)合面處留有一定空隙，并用環(huán)氧樹脂板或類似 低導(dǎo)磁材料填充。結(jié)合面兩側(cè)環(huán)形磁鐵外圍有環(huán)形三角開口。在余下的大范圍對(duì)稱空間中用 鐵砂6或類似導(dǎo)磁率可調(diào)磁性材料填滿，鐵砂導(dǎo)磁系數(shù)和顆粒大小由計(jì)算、混制和實(shí)測(cè)確定。 鐵砂主要來(lái)自磁鐵礦和鋼鐵廠等。結(jié)合面空隙、三角開口和鐵砂的目的在于改善磁場(chǎng)主磁路 的線形度，最大限度地提高磁體的儲(chǔ)存能量。高溫超導(dǎo)線圈9端部導(dǎo)引電磁鐵7和鐵砂6的 導(dǎo)磁系數(shù)及磁體總尺寸和各部分尺寸均取決于磁體規(guī)模，須經(jīng)詳細(xì)仿真計(jì)算后確定，關(guān)鍵點(diǎn) 數(shù)據(jù)還需在安裝調(diào)試過(guò)程中進(jìn)一步實(shí)測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括10KV高壓風(fēng)電機(jī)組(1)、升壓變壓器(2)、變流器(3)、電感器(4)、功率鎮(zhèn)定裝置(5)，第一降壓變壓器(21)、第二降壓變壓器(22)；其中，10KV高壓風(fēng)電機(jī)組(1)的定子線圈通過(guò)10KV電網(wǎng)分別接第一降壓變壓器(21)、第二降壓變壓器(22)、升壓變壓器(2)的一端，升壓變壓器(2)的輸出端接外部高壓電網(wǎng)，第二降壓變壓器(22)的另一端接功率鎮(zhèn)定裝置(5)，第一降壓變壓器(21)的另一端接變流器(3)，變流器(3)的另一端通過(guò)電感器(4)接10KV高壓風(fēng)電機(jī)組(1)的轉(zhuǎn)子線圈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)，其特征在于所 述的功率鎮(zhèn)定裝置(5)包括鎮(zhèn)定器(51)、逆變器(52)、斬波器(53)，鎮(zhèn)定器(51)中的 高溫超導(dǎo)線圈(9)接斬波器(53),斬波器(53)的另一端通過(guò)逆變器(52)接第二降壓變 壓器(22)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)，其特征在于所述 的鎮(zhèn)定器(51)為一個(gè)高溫超導(dǎo)磁體(10),其中，導(dǎo)引電磁鐵(7)的為空心的圓環(huán)狀，在 導(dǎo)引電磁鐵(7)的外部為鐵砂(6)，在導(dǎo)引電磁鐵(7)中設(shè)有杜瓦(8)，在杜瓦(8)中 設(shè)有高溫超導(dǎo)線圈(9)，在杜瓦(8)與高溫超導(dǎo)線圈(9)之間的空隙中有支撐件和液氮(11)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)，其特征在于變流 器(3)作為異步電機(jī)轉(zhuǎn)子回路四象限背靠背饋電器，采用FZ800R33KL2C-B5或FZ400R65KF1 型號(hào)的中、高壓IGBT，變流器(3)的控制器通過(guò)光纖與IGBT驅(qū)動(dòng)模塊相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)，其特征在于電 感器(4)采用COROVAC磁性材料作成轉(zhuǎn)子側(cè)載頻濾波器，呈空心圓柱形棒式結(jié)構(gòu)。
全文摘要
帶有功率鎮(zhèn)定裝置的10KV高壓風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包括10KV高壓風(fēng)電機(jī)組(1)、升壓變壓器(2)、變流器(3)、COROVAC電感器(4)、功率鎮(zhèn)定裝置(5)，第一降壓變壓器(21)、第二降壓變壓器(22)；其中，10KV高壓風(fēng)電機(jī)組(1)的定子線圈通過(guò)10KV電網(wǎng)分別接第一降壓變壓器(21)、第二降壓變壓器(22)、升壓變壓器(2)的一端，升壓變壓器(2)的輸出端接外部高壓電網(wǎng)，第二降壓變壓器(22)的另一端接功率鎮(zhèn)定裝置(5)，第一降壓變壓器(21)的另一端接變流器(3)，變流器(3)的另一端通過(guò)電感器(4)接10KV高壓風(fēng)電機(jī)組(1)的轉(zhuǎn)子線圈。本發(fā)明可解決若干關(guān)鍵技術(shù)特別是風(fēng)電穩(wěn)定問(wèn)題，同時(shí)大幅降低一次投資和后續(xù)維修成本。
文檔編號(hào)H02J3/01GK101515721SQ20091002924
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者姚穎蓓, 沈國(guó)榮, 范玲玲, 陸廣香 申請(qǐng)人:東南大學(xué)