潮流發電機組變流輸電系統及工作方法技術方案

本發明專利技術公開了一種潮流發電機組變流輸電系統及工作方法，該系統包括若干臺水輪發電機組，每臺水輪發電機組與相應的電抗器、三相全控整流器依次連接；三相全控整流器輸出端分別與蓄電池和三相全控逆變器連接，三相全控整流器與三相全控逆變器組成背靠背結構；三相全控逆變器輸出端則經電感濾波器、交流變壓器與用電負荷連接。所述三相可控整流器采用三相全控SVPWM整流器；具有減少載體平臺上設備數量、簡化系統、減少損耗的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及海上發電
，尤其涉及一種。
技術介紹
現有技術的海上發電系統，如海上風電通常采用每臺發電機經過交-直-交變換技術將電能變成高電壓等級的交流電，然后進行電力輸送，電氣設備數量多，另外海上載體平臺的荷載大、導致平臺規模大，增加了整個系統復雜性和系統建造成本。現有潮流發電系統多采用發電機輸出直接通過海底電纜輸送方式，輸出電壓低，輸電線路損耗大。并且，現有潮流發電系統一般為單機系統，對應于雙發電機組或多發電機組型式潮流電站，只能用多根海底電纜輸送，電纜成本明顯增加。對于沒有自啟動能力的潮流發電機組，現有的不控 整流方式不具有啟動水輪機功能。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了解決現有技術存在的上述變流系統載體上設備數量多、系統復雜、輸電線路損耗嚴重、不適應多發電機組電力輸送的問題；提供一種；具有減少載體平臺上設備數量、簡化系統、減少損耗的優點。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案一種潮流發電機組變流輸電系統，它包括若干臺水輪發電機組，每臺水輪發電機組與相應的電抗器、三相全控整流器依次連接；三相全控整流器輸出端分別與蓄電池和三相全控逆變器連接，三相全控整流器與三相全控逆變器組成背靠背結構；三相全控逆變器輸出端則經電感濾波器、交流變壓器與用電負荷連接。所述三相全控型變流器采用SVPWM變流技術的變流器能實現能量的雙向傳送，既能工作在整流狀態又能工作在逆變狀態，用電負荷側的功率因數是能調節的。所述蓄電池設有兩組，蓄電池通過各自的隔離開關與相對應的三相全控整流器輸出端連接；通過閉合各自的隔離開關實現蓄電池具體接入相對應的三相全控整流器。所述三相全控整流器通過海底直流電纜與岸上的電纜轉接箱連接，所述轉接箱通過普通電纜與三相全控逆變器連接；所述電纜轉接箱用于海底直流電纜和岸上普通電纜的過渡，轉接箱防護等級為IP65。所述水輪發電機組為兩臺或多臺水輪發電機組。采用上述的一種潮流發電機組變流輸電系統的工作方法，分為以下幾項工作步驟步驟一，系統啟動通過潮流測速儀來判斷潮流流速是否達到要求，當潮流流速達到要求條件時，發電機處于準備啟動狀態；當潮流流速低于要求條件時，發電機處于停機狀態；步驟二，電能轉換水輪發電機將潮流能通過水輪機和發電機轉變成電能，通過各自的電抗器和三相全控型整流，所述背靠背結構的三相全控型整流器和電抗器一起將電壓、頻率都不穩定的交流電能轉變成電壓穩定的直流電能；步驟三，電能輸出各臺輸出的直流電并聯連接在一起，通過直流海底電纜將直流電能輸送到岸上，所述背靠背結構的三相全控型逆變器將直流電能再轉換成頻率穩定的交流電能，經過濾波器和隔離變壓器；電感濾波器濾除高次諧波；消除了高次諧波的交流電通過隔離變壓器，為最終用電負荷進行供電。所述步驟三，由于輸出直接與用戶相連，所以負載的狀態變化較大，可能出現兩種情況情況一發出的電能超過消耗的電能；情況二 發出的電能不夠消耗使用的情況； 對于情況一，三相全控型整流器通過調整水輪發電機組運行曲線，降低水輪機的吸收功率，以適應輕載的狀況；對于情況二，三相全控型逆變器會降低輸出電壓，整個系統以最大的能力工作。本專利技術的有益效果I.該專利技術可以根據流體動力特性獨立調節若干臺水輪發電機組的運行特性，使雙水輪潮流發電系統的發電效率更高。2.該專利技術兩臺水輪發電機共用一臺逆變器裝置，減少系統設備數量，降低投資。3.有效的解決了變流系統輸入電流畸變，減少永磁發電機的損耗，延長發電機的壽命。4.有效的解決了無自啟動能力潮流發電機組的啟動問題。5.將逆變器、電感濾波器、變壓器安裝在岸上，減小海上平臺的荷載，縮小平臺規模，減少投資，提高了發電系統的經濟效益。6.采用較高直流輸電，有效的減少輸電線路上的損耗，能夠滿足中功率潮流發電系統的電能輸送要求。7.對于多臺共用載體平臺的潮流發電機組，采用一根海底電纜輸電，減少了電纜數量，直流輸電電纜只有兩芯，較交流電纜的芯數減少，節省了銅材和絕緣材料等。附圖說明圖I是本專利技術的電路連接原理圖。具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本專利技術做進一步說明。潮流發電機組變流輸電系統,結合圖I,包括#1水輪發電機組，#2水輪發電機組，分別與#1水輪發電機組，#2水輪發電機組相連接的電抗器、以及分別與電抗器連接的#1三相全控SVPWM整流器、#2三相全控SVPWM整流器，三相全控SVPWM逆變器、電感濾波器、交流變壓器，所述三相全控SVPWM整流器輸出端通過海底直流電纜與三相全控SVPWM逆變器連接，三相全控SVPWM整流器輸出端與蓄電池連接；所述#1水輪發電機組、#2水輪發電機組、電抗器、#1三相全控SVPWM整流器、#2三相全控SVPWM整流器、蓄電池設于海上載體平臺上，所述的三相全控SVPWM逆變器、電感濾波器、交流變壓器及用電負荷設于岸上；三相全控SVPWM逆變器通過相連接的電感濾波器、交流變壓器與用電負荷連接。所述的三相全控SVPWM整流器，三相全控SVPWM逆變器采用SVPWM變流技術能實現能量的雙向傳送，既能工作在整流狀態又能工作在逆變狀態，用電側的功率因數是可調的。本專利技術每臺水輪發電機配置一臺電抗器和一臺三相全控SVPWM整流器，進行升壓整流、輸出直流電，并入直流母線，然后通過直流電纜進行輸電。考慮海上平臺上特殊的運行環境，兩組蓄電池組柜安裝，節省布置空間，并且防護等級滿足要求。兩臺水輪發電機組發出的電能經過整流變成直流以后通過適當截面的海底直流電纜輸送到岸上。海底電纜的截面按照兩臺機組最大出力考慮，并且考慮海底敷設環境對電纜載流量進行修正。在岸上設置電纜轉接箱，用于海底電纜和岸上普通電纜的過渡。轉接箱防護等級為IP65，滿足海邊潮濕鹽霧的環境要求。電能輸送到岸上輸入三相逆變器，將直流電逆變成交流電，逆變器與 電感濾波器配合使用，消除系統中產生的高次諧波，減少對用電網的污染。按照兩臺發電機組的功率進行選擇逆變器的功率。經過濾波以后的交流電通過隔離變壓器為岸上用電負荷進行供電。本專利技術的兩臺直驅型潮流發電機與用電負荷之間通過三臺全控型SVPWM變流器來連接。每臺水輪發電機組與相應的電抗器、三相全控整流器依次連接；三相全控整流器輸出端分別與蓄電池和三相全控逆變器連接，三相全控整流器與三相全控逆變器組成背靠背結構；三相全控逆變器輸出端則經電感濾波器、交流變壓器與用電負荷連接。發電機發出的電壓頻率不穩定的電能經過該結構變換之后經過濾波器濾波輸出電壓頻率穩定的電能，對用電負荷進行供電。每臺發電機定子輸出與發電機側變流器相連，通過變流器的解耦控制，實現發電機無功功率和電磁轉矩獨立調節。相對于傳統的二極管不可控整流方式，這種解耦控制有效解決輸入電流畸變問題，大大減少了永磁發電機的損耗，延長了發電機的使用壽命。同時這種拓撲結構還具備Boost電路的升壓特性，能夠完成整流和升壓兩部分工作。在用電側同樣是通過全控型變流器來連接發電機組和用電負荷，也減少了潮流能發電機組對電網的諧波污染，同時通過解耦控制，方便快捷的調整潮流能發電機組向用電負荷輸送的無功功率，用于并網發電時有利于實現潮流能發電機組在電網電壓跌落時的無功補償。這種背靠背的拓撲結構能夠有效的完成兩臺潮流能發電機組AC — DC — AC的變流和控制,不但能同時實現兩臺永磁同步發電機最大效率、最小損耗控制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種潮流發電機組變流輸電系統，其特征是，它包括若干臺水輪發電機組，每臺水輪發電機組與相應的電抗器、三相全控整流器依次連接；三相全控整流器輸出端分別與蓄電池和三相全控逆變器連接，三相全控整流器與三相全控逆變器組成背靠背結構；三相全控逆變器輸出端則經電感濾波器、交流變壓器與用電負荷連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：翟慎會，侯晶，朱月涌，曹興福，鐘志鋼，許衛東，
申請(專利權)人：山東電力工程咨詢院有限公司，哈爾濱瑞哈科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：