專利名稱：一種兆瓦級(jí)雙饋電機(jī)的啟動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)的啟動(dòng)裝置，具體說是涉及一種兆瓦級(jí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全功率試驗(yàn)平臺(tái)中雙饋電機(jī)的啟動(dòng)裝置，主要用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下啟動(dòng)雙饋電機(jī)，以便進(jìn)行變流器和發(fā)電機(jī)功率試驗(yàn)，也可用于類似配有轉(zhuǎn)子側(cè)變流器調(diào)速裝置的風(fēng)機(jī)、水泵類繞線電機(jī)的啟動(dòng)。
背景技術(shù)：
兆瓦級(jí)雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)在零轉(zhuǎn)速下突加額定電壓存在瞬時(shí)吸收功率大，轉(zhuǎn)子瞬時(shí)電壓高、電流大等缺點(diǎn)，目前一般采取轉(zhuǎn)子串電阻或者通過小功率輔助電機(jī)拖動(dòng)的方式啟動(dòng)。但是轉(zhuǎn)子串電阻方式對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)仍然存在一定沖擊，且需要大功率電阻，增加了系統(tǒng)成本。通過小功率輔助電機(jī)拖動(dòng)的方式只適合類似兆瓦級(jí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全功率試驗(yàn)平臺(tái)等負(fù)載不隨轉(zhuǎn)速升高而升高的工況下，且需要一臺(tái)小功率電機(jī)、配套的輔助變頻器和傳動(dòng)設(shè)備，系統(tǒng)成本高。大功率高壓鼠籠轉(zhuǎn)子式感應(yīng)電機(jī)的啟動(dòng)一般可通過定子接軟啟動(dòng)器或者高壓變頻器實(shí)現(xiàn)。既然感應(yīng)電機(jī)定子可以接變頻器采取恒壓頻比等控制方式柔性啟動(dòng)，那么對(duì)于雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)等具有轉(zhuǎn)子變頻器的調(diào)速系統(tǒng)，完全可以通過控制轉(zhuǎn)子電流(電壓)實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速啟動(dòng)。因此很有必要對(duì)此加以改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有兆瓦級(jí)雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)在零轉(zhuǎn)速下啟動(dòng)方式的諸多缺點(diǎn)，提出了一種具有成本低、對(duì)電網(wǎng)無沖擊、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、適用范圍廣和更加節(jié)能的兆瓦級(jí)雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)啟動(dòng)裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采取如下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一種兆瓦級(jí)雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)啟動(dòng)裝置，包括雙饋電機(jī)、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、主定子側(cè)接觸器和電網(wǎng)，其特征在于在電機(jī)定子側(cè)設(shè)置有一個(gè)定子短路接觸器。所述的定子短路接觸器和主定子接觸器硬件上采取互斥方式連接，即定子短路接觸器閉合時(shí)，不允許主定子接觸器閉合，反之，主定子接觸器閉合時(shí)不允許定子短路接觸器閉合，以避免造成電網(wǎng)三相短路故障。本實(shí)用新型實(shí)施方式可以是在常規(guī)的雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變頻調(diào)速裝置的基礎(chǔ)上，通過在定子側(cè)增設(shè)一個(gè)定子短路接觸器，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)柔性并網(wǎng)速度后，斷開定子短路接觸器，使得轉(zhuǎn)子側(cè)變流器處于柔性并網(wǎng)工作模式下，首先調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流幅值和相位，使電機(jī)定子電壓和電網(wǎng)電壓在幅值、頻率和相位上與電網(wǎng)一致，然后閉合主定子接觸器，進(jìn)入電機(jī)調(diào)速工作模式，從而完成兆瓦級(jí)雙饋 (繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)啟動(dòng)。本實(shí)用新型利用了已有的雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的柔性啟動(dòng)，只需增加一個(gè)定子短路接觸器，相比轉(zhuǎn)子串電阻或輔助電機(jī)拖動(dòng)等方式成本低，且對(duì)電網(wǎng)無沖擊；由于只需增加一個(gè)定子短路接觸器，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電機(jī)啟動(dòng)，并網(wǎng)和調(diào)速過程簡(jiǎn)單，無沖擊銜接，且全部通過變流器自動(dòng)控制，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)；由于雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)啟動(dòng)整個(gè)過程中轉(zhuǎn)子側(cè)電流(電壓)是可控的，故啟動(dòng)速度和啟動(dòng)力矩具有可調(diào)節(jié)性，適用范圍廣；由于采取了轉(zhuǎn)子側(cè)四象限變流器的方案，具有能量回饋特性，因此，對(duì)于如兆瓦級(jí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全功率試驗(yàn)平臺(tái)類似的工況下需要雙饋電機(jī)快速停止(剎車)同樣適用，更加節(jié)能。本實(shí)用新型對(duì)電網(wǎng)友好，無沖擊且啟動(dòng)速度和啟動(dòng)力矩可通過軟件設(shè)置，適用范圍廣。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。從附圖可以看出，本實(shí)用新型涉及一種兆瓦級(jí)雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)啟動(dòng)裝置，包括雙饋電機(jī)(MOTOR) 1、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器(C0NERTER)2、主定子接觸器3和電網(wǎng)4，其特征在于 在電機(jī)定子側(cè)設(shè)置有一個(gè)定子短路接觸器5。所述的定子短路接觸器5和主定子接觸器3 硬件上采取互斥方式連接，即定子短路接觸器K2閉合時(shí)，不允許主定子接觸器Kl閉合，反之，主定子接觸器Kl閉合時(shí)不允許定子短路接觸器K2閉合，以避免造成電網(wǎng)三相短路故障。而且為了保證能量回饋特性，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器(C0NERTER) 2采用四象限變流器。同時(shí)為了保證運(yùn)行正常和啟動(dòng)平穩(wěn)，定子短路接觸器5采用比主定子接觸器3低一個(gè)至二個(gè)等級(jí)的接觸器，如主定子接觸器3采用兆瓦功率等級(jí)接觸器，定子短路接觸器5 則采用幾十千瓦功率等級(jí)接觸器或幾百千瓦功率等級(jí)接觸器。這種兆瓦級(jí)雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)啟動(dòng)方式是利用已有的雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制轉(zhuǎn)子電流(電壓)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使通過定子短路接觸器短路的定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電流和定子磁場(chǎng)，從而使電機(jī)產(chǎn)生電磁力矩推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了雙饋(繞線轉(zhuǎn)子) 電機(jī)的零速度啟動(dòng)。具體啟動(dòng)方式是當(dāng)準(zhǔn)備啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，閉合定子短路接觸器5，設(shè)置轉(zhuǎn)子側(cè)變流器 2處于電機(jī)啟動(dòng)模式下，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器2按恒壓頻比控制方式輸出頻率和幅值隨電機(jī)轉(zhuǎn)速增加而增加的電流(電壓)，確保轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)總是超前定子磁場(chǎng)一定角度(視具體負(fù)載而定)，因此，在定子繞組中將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流和感應(yīng)磁場(chǎng)，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子按一定方向旋轉(zhuǎn)并且速度不斷增加。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到雙饋(繞線轉(zhuǎn)子)電機(jī)柔性并網(wǎng)速度后，斷開定子短路接觸器5，設(shè)置轉(zhuǎn)子側(cè)變流器處于柔性并網(wǎng)工作模式下，首先調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流幅值和相位，使電機(jī)定子電壓和電網(wǎng)電壓在幅值、頻率和相位上與電網(wǎng)一致，然后閉合主定子接觸器3，進(jìn)入電機(jī)調(diào)速工作模式。
權(quán)利要求1.一種兆瓦級(jí)雙饋電機(jī)啟動(dòng)裝置，包括雙饋電機(jī)、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、主定子側(cè)接觸器Ki 和電網(wǎng)，其特征在于在電機(jī)定子側(cè)設(shè)置有一個(gè)定子短路接觸器。
2.如權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)雙饋電機(jī)啟動(dòng)裝置，其特征在于所述的定子短路接觸器和主定子接觸器硬件上采取互斥方式連接，即定子短路接觸器閉合時(shí)，不允許主定子接觸器閉合，反之，主定子接觸器閉合時(shí)不允許定子短路接觸器閉合。
3.如權(quán)利要求2所述的兆瓦級(jí)雙饋電機(jī)啟動(dòng)裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器采用四象限變流器。
4.如權(quán)利要求3所述的兆瓦級(jí)雙饋電機(jī)啟動(dòng)裝置，其特征在于所述的定子短路接觸器采用比主定子接觸器低一個(gè)至二個(gè)等級(jí)的接觸器。
專利摘要一種兆瓦級(jí)雙饋電機(jī)啟動(dòng)裝置，利用已有的雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制轉(zhuǎn)子電流(電壓)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使通過定子短路接觸器短路的定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電流和定子磁場(chǎng)，從而使電機(jī)產(chǎn)生電磁力矩推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了雙饋電機(jī)的零速度啟動(dòng)。本實(shí)用新型利用了已有的雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的柔性啟動(dòng)，增加一個(gè)的定子短路接觸器，相比轉(zhuǎn)子串電阻或輔助電機(jī)拖動(dòng)等方式成本低，且對(duì)電網(wǎng)無沖擊；由于只需增加一個(gè)定子短路接觸器，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電機(jī)啟動(dòng)，并網(wǎng)和調(diào)速過程簡(jiǎn)單，無沖擊銜接，且全部通過變流器自動(dòng)控制，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P1/30GK202019329SQ20112016211
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者佘岳, 劉憾宇, 徐鳳星, 李遠(yuǎn)瓊, 王新澤, 王瑩, 盛建科, 胡嬋娟, 鄔冬臨, 鄭錫芳, 郭知彼 申請(qǐng)人:南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司