CN100574089C - 用于产生预定电网频率的电流的发电机组和方法 - Google Patents

用于产生预定电网频率的电流的发电机组和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100574089C
CN100574089C CNB2005800462368A CN200580046236A CN100574089C CN 100574089 C CN100574089 C CN 100574089C CN B2005800462368 A CNB2005800462368 A CN B2005800462368A CN 200580046236 A CN200580046236 A CN 200580046236A CN 100574089 C CN100574089 C CN 100574089C
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
generating set
frequency
generator
rotating field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2005800462368A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101099291A (zh
Inventor
阿明·德拉泽
彼得·诺埃弗
克里斯托夫·莱曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=34933220&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN100574089(C) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN101099291A publication Critical patent/CN101099291A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100574089C publication Critical patent/CN100574089C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/46—Control of asynchronous generator by variation of capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/42—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output to obtain desired frequency without varying speed of the generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/10—Special adaptation of control arrangements for generators for water-driven turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

按照本发明，所述驱动器(3)为了转子(15)的旋转而设计有可变的旋转频率(n)；所述转子(15)具有转子绕组(17)，该转子绕组为了产生发电机(11)的旋转场磁势而设计有相对于转子(15)可变的转子旋转场频率(f2)；所述频率变换器(19)与该转子绕组(17)电连接；设置了调节装置(27)，其包括：用于发电机(11)的测量值的记录单元(29)，用于发电机模拟的计算单元(35)，和用于向频率变换器(19)施加控制信号的输出单元(37)；其中，根据所述控制信号可以通过频率变换器(19)这样影响转子绕组(17)的电负荷，使得在转子(15)的可变的旋转频率(n)以及可变的转子旋转场频率(f2)的条件下出现预定的定子旋转场频率(f1)。

Description

用于产生预定电网频率的电流的发电机组和方法
技术领域
本发明涉及用于产生预定电网频率的电流的一种发电机组以及一种方法，该发电机组包括驱动器、带有定子和转子的发电机、以及频率变换器。
背景技术
通常的发电机组采用同步电机形式的发电机。在此，电功率由固定的发电机部分(定子)提供。在此，驱动发电机的轴系与例如按照透平的形式构成的驱动器的轴系相同。在发电机中，轴系是带有转子绕组的转子的一部分，该转子绕组产生随着转子均匀地并由此随着驱动器的转速旋转的磁激励场。由此，在发电机中产生一种旋转场磁势，该旋转场磁势相对于转动的转子固定，即，该旋转场磁势以与驱动器和转子相同的转速旋转。通过上面提到的(驱动器和转子的)轴系例如在双极的同步电机中按照电网频率(或者在更多极的同步电机中按照电网频率的分数)旋转，形成带有电网频率的大小的旋转场频率的旋转场磁势。也就是说，在定子中感应出了电网频率的交流电。不过，通过这种做法轴系的转速固定地耦合在电网频率上。这点显著地限制了在构造产生转矩的部件(即驱动器，例如燃气透平、蒸汽透平、水透平或者往复发电机或其它驱动机组形式的驱动器)时的灵活性。
为了避免该缺点，迄今为止可以在小的发电机功率的条件下在驱动器和发电机之间接入联动装置。在另一种解决方案中，将发电机总的输出功率通过借助于电网频率变换器的电子变换与电网频率匹配。不过，这两种措施不适合于高的输出功率。对于大约直到80MW可以考虑联动装置的解决方案。根据不同的转速大约直到25MW可以实现总的发电机功率的变换。
另一种可能性在于，将作为同步电机工作的发电机布置在一个与所希望的电网频率有偏差的输出频率上。为了将输出频率置于电网频率上，直接在发电机上运行一个电动机，该电动机按照电网频率或者电网频率的分数旋转并且由发电机在同步运行中驱动。电动机本身提供电网频率。不同，这种做法投入巨大并且包含损耗，因为仅仅能够实现不够的效率。
总之，也就是说，在高的发电机功率的条件下驱动器必须一定以电网频率或该电网频率的分数旋转，这点在通过发电机组发电中构成了一种不希望的约束。
值得期待的是，即使在任意预定的电网频率下实现驱动器和发电机的去耦合。
发明内容
在此，采用本发明，其要解决的技术问题是，提供可以用来在预定的电网频率下发电的一种装置和一种方法，其中驱动器和发电机就频率设计而言是去耦合的。
关于方法，上述技术问题是通过一种本文开始部分提到类型的方法解决的，其中，在带有转子和定子的发电机中，
-以可变的旋转频率(n)旋转的转子绕组；
-记录所述发电机的测量值，模拟该发电机，并且输出控制信号；以及
-根据所述控制信号这样影响转子绕组的电负荷，使得在转子的可变的旋转频率的条件下以相对于转子可变的转子旋转场频率由转子绕组这样产生发电机的旋转场磁势，以达到预定的定子旋转场频率。
换言之，转子的可变的旋转频率由一个调节装置补偿，该调节装置这样为转子绕组加载，使得发电机的旋转场磁势通过一个相对于转子可变的转子旋转场频率被引导到预定的定子旋转场频率。以公式表示是：
n = f 1 - f 2 p ,
其中，n是转子的旋转频率，f1是定子旋转场频率、即旋转场磁势带给定子的频率，f2是转子旋转场频率、即通过转子绕组所产生的旋转场磁势的相对于转子转速形成的频率，p是发电机的极对的数目。
关于装置，上述技术问题是通过具有一种本文开始部分提到的发电机组的发明解决的，该发电机组包括：
-驱动器，
-带有定子和转子的发电机，以及
-频率变换器，
其中，按照本发明：
-所述驱动器为了转子的旋转而设计有可变的旋转频率；
-所述转子具有转子绕组，该转子绕组为了产生发电机的旋转场磁势而设计有相对于转子可变的转子旋转场频率；
-所述频率变换器与该转子绕组电连接；
-设置了调节装置，其包括：用于发电机的测量值的记录单元，用于发电机模拟的计算单元，和用于向频率变换器施加控制信号的输出单元；其中，
-根据所述控制信号可以通过频率变换器这样影响转子绕组的电负荷，使得在转子的可变的旋转频率以及可变的转子旋转场频率的条件下出现预定的定子旋转场频率。
在此，本发明出于如下的考虑：通过采用这样的激励概念，即其中按照旋转场磁势的形式不产生相对于转子固定的、而是产生相对于转子环绕的激励场，尤其可以通过预定的定子旋转场频率在发电机的定子中产生预定的电网频率。这点可以按照其它说法如下实现：将来自于支承激励绕组(转子绕组)的轴(转子)的旋转速度(旋转频率)与激励场(旋转场磁势)的环绕速度(转子旋转场频率)之间的差值相对于转子或者相对于驱动器的轴进行匹配。在此通过对激励的适当的电子调节，将发电机输出其功率的频率与带来该功率的驱动器的旋转频率进行去耦合。
在此，本发明出于这样的认知：为此设置的发电机作为发电机组的部分，就其基本结构而言表现为同步电机和异步电机的一种混合形式。在运行的情况下，发电机被进一步地同步运行。一种在原理上类似于异步电机的可能的运行方式(例如其在电动机中所公知的那样)则是有缺点的。即，在这种情况下，为异步电机形式的发电机配备了笼型转子，其中，频率变换器(换向器)将全部由发电机定子输出的功率换向。为此，频率变换器在其尺寸设置上被不利地设计得过大。与此相反，在按照本发明的概念中，频率变换器与转子绕组电连接，从而在为了产生具有可变的转子旋转场频率的旋转场磁势而为转子绕组进行电加载时仅仅换向转子功率。定子功率可以如同在通常的同步电机中那样按照作为电网频率的预定定子旋转场频率直接接入电网。
所建议的概念特别适合于在发电厂领域中的应用，不过，也适合于其中所建议的发电机组作为负荷峰值机组或者作为移动能量产生单元来使用的领域。恰恰是在最后一种情况下，通过按照本发明的概念，驱动器和发电机的显著改善的动态特性带来了优点，其中，还可以为电网运行提供一种预定的定子旋转场频率，该定子旋转场频率不必一定满足对大电流网的稳定性要求。该概念的另一个优点在于，所建议的发电机组可以特别宽带地一方面产生转子电压而另一方面产生定子电压。因此，可以将发电机组优选地用于，在亚千伏范围中的适当的转子电压的条件下实现在10千伏或更高的(例如输出功率在千瓦至百千瓦范围中)、特别高的定子电压。在每种情况下，频率变换器(换向器)可以特别紧凑和低廉地构造，因为其仅仅需要换向转子功率。也就是说，与其中通常换向整个输出的发电机功率的现有技术的实施相比，优点在于，电技术的控制部件必需变换极小的功率。相当普遍地，可以独立于电网频率选择产生功率的轴的转速、即驱动器的转速，并且仍然可以实现任意恒定的或可变的定子旋转场频率。这允许有效率地和紧凑地实现驱动部件。例如，在发电机的过同步的运行中传动装置驱动转速实现为大于3000转/分或者3600转/分，这在50Hz或者60Hz的电网频率下对应于双极旋转场电机的同步转速。在四极发电机中上面提到的回转速度为一半大，而在六极发电机中上面提到的回转速度为三分之一。
与纯同步电机不同，这里介绍的可设置的同步电机的本发明的概念，即可以将旋转场磁势针对其对于定子起作用的旋转场频率直接地施加影响。从中在对应的调节装置中不仅实现了极大改善的动态特性，而且允许对于不同的或可变的或者在电网波动的范围内可能强烈过渡的电网频率构造机组。也就是说，按照本发明概念的发电机组首先是通过对旋转场磁势的回转速度的电技术的调节装置而与电网频率匹配的。在此，该调节装置可以是在对定子旋转场频率的预定值上构造，其中定子旋转场频率通常对应于电网频率。在此，电网频率可以特别是50Hz或者60Hz的标准频率。原则上，也可以以定子旋转场频率形式实现每种其它的或任意改变的电网频率。
本发明的优选的扩展从从属权利要求中得出，并且在具体情况下给出了针对其基本优点以及其它有利的扩展来实现本发明的概念的优选的可能性。
特别优选的是，将所述调节装置至少利用调节连线连接到发电机并且利用调节连线连接到频率变换器，所述调节连线被设置用于将测量值从发电机传输到调节装置以及用于将控制信号、特别是电流控制信号从调节装置传输到频率变换器。这具有这样的背景：在一般的概念范围内应该首先通过转子旋转场频率的匹配实现旋转场磁势的频率的匹配，以便达到预定的定子旋转场频率。
特别是，所述调节装置为此按照“面向场的”调节装置的形式构成。在该上下文中“面向场的”意味着，通过对应的差分方程组模拟在发电机内部尤其是重要的磁通。测量值记录尤其涉及到如定子的电流和电压的测量值。在此，此时可以基本上将测量值记录限于定子。在此可以模拟转子。不过，优选地也记录如转子的电流和电压以及转子的转速或加速度的测量值。也就是说，必要时可以除了定子测量值之外额外或替换地引入转子测量值，以便支持或者简化模拟。调节装置的处理器构造用于电机模拟，以便给出对应的控制信号，该控制信号这样地给出转子绕组的电负荷，使得将由此产生的旋转场磁势引导至预定的定子旋转场频率。
为了连接到电网上所述发电机尤其与电源接头电连接。为了为所述频率变换器供电，该频率变换器尤其必要时通过变压器与电源接头电连接。将该变压器根据电网电压和发电机组或频率变换器(换向器)的功率进行尺寸配置，以及必要时也可以省略该变压器。
优选地，所述频率变换器通过滑环接头与所述转子绕组连接。可以优选地将滑环接头与在运行中旋转的转子的特定特性进行匹配。
优选地，所述转子绕组是按照三相绕组的形式构成的，并且所述转子具有一个优选呈叠片形式的铁磁空心体。由于与纯同步电机的转子不同，通过在新的概念中提供的交变通量可以出现涡电流，因而通过叠片的相互绝缘的薄片使该涡电流保持较小。
所述驱动器优选地是按照透平和/或飞轮形式构成的。飞轮例如可以设置在驱动轴上并且由此增加轴质量。按照这种方式，可以将能量临时存储并且例如在电网峰值负载时释放。必要时，可以将驱动器仅仅由飞轮构成。通过驱动器转速与电网频率的去耦合即可以在短时间的负载峰值的情况下按照受控制的方式使用在轴系中存储的动能。
在分布式的能量供应的情况下，例如在应该为孤岛电网供电的发电机组中，这点是特别优选的。也可以考虑将这种机组专门用于电网支持。特别是对于发电机组被用作纯粹的能量存储器的情况，飞轮可以替代驱动器。
在发电机组的一种特别优选的扩展的框架中，在所述转子和定子之间的空隙的宽度介于1cm和8cm之间。在异步电机中该空隙通常在数毫米的范围内而在同步电机中可以在10cm以上，在该扩展的框架中设置的空隙考虑到了在可变的频率运行下本发明概念的发电机专门的结构。通过该存在的优化空隙一方面避免了定子对于场的反作用，另一方面将无功功率保持为尽可能地小。
按照新的概念的发电机组原则上适合于大的功率，用于将驱动器和发电机转速去耦合的传动装置技术方案迄今为止对于这样的功率是不可能的或者是效率低的。所给出的概念在低功率范围中也不证明是特别优选的，即，优选功率低于100MW、特别是低于10MW、特别是低于1MW。发电机组在该功率范围下首先用于产生检验场被证明是优选的。于是，在该功率范围内优选地产生低于1kV的转子电压以及高于10kV的定子电压。这样一种应用也是优选的，其中，转子电压低于5kV和/或定子电压高于10kV。
附图说明
下面对照附图描述本发明的一种实施例。其并不标准地显示该实施例，而是将用于解释的附图按照示意性的和/或稍微失真的形式描述。针对对从该附图中可以直接识别的教导的完善请参见有关的现有技术。具体在附图中：
图1示出按照新的概念的发电机组的一种特别优选的实施方式的图解；
图2示出两个说明过同步以及欠同步的运行的图解，其显示了驱动器的旋转频率n、转子旋转场频率f2、定子旋转场频率f1和极对数目p的相互作用。
具体实施方式
图1示出了带有驱动器3的发电机组1，该驱动器目前按照透平5和附加的飞轮7的形式构成。驱动器3通过轴系9按照可变的旋转频率n驱动发电机11。在此，旋转频率n是轴系9的旋转频率。发电机11由定子13和转子15构成，其中，转子15直接地(即没有传动装置地)与轴系9耦合并且同样以可变的旋转频率n转动。也就是说，按照该优选的实施方式驱动器3被设计为以可变的旋转频率n旋转转子15。
在通常设计为同步电机的发电机中，在双极电机(极对数目p＝1)的情况下这导致旋转频率n等于定子旋转场频率f1，因为在通常的同步电机中产生一个相对于转子15固定的旋转场磁势，该旋转场磁势按照与转子15相同的方式、即按照旋转频率n随转子旋转。
与这类通常的同步电机不同的是，在这里示出的发电机组1的优选的实施方式中为转子15配备了象征地示出的转子绕组17，该转子绕组是按照三相绕组的形式构成的并且通过符号“～”标示出。也就是说，转子绕组被构造为以相对于转子可变的转子旋转场频率f2产生发电机11的旋转场磁势。类似于三相电的产生中那样，实际上可以在转子绕组17中采用一种“线圈装置”，其在对应的电流和/或电压的加载条件下产生以转子旋转场频率f2相对应转子15旋转的旋转磁场(激励场)。这导致发电机11的旋转场磁势，该旋转场磁势相对于定子13具有定子旋转场频率f1。该定子旋转场频率适当地与恒定的或可变的预定电网频率一致。在恒定的电网频率下可以特别适合地将驱动器3和发电机11相互独立地构造。在可变的电网频率下可以跟踪定子旋转场频率。
转子绕组17的对应地采用的电负荷通过频率变换器19进行，该频率变换器为此目的通过电连接和滑环接头14与转子绕组17电连接。如在图1中通过三条斜线示出的那样，滑环接头14以及电连接21被设计用于作为三相绕组实施的转子绕组17的对应于三个相位的三股。电功率可以由频率变换器按照带有可变转子旋转场频率f2的转子旋转场频率在频率f2下提供。该功率通过频率变换器19从没有详细示出的电网中取得。为此，频率变换器19通过变压器23与电源接头25连接。电网频率目前不同于转子旋转场频率f2而与定子旋转场频率f1对应，从而频率变换器19进行从电网频率f1向转子旋转场频率f2的变换。该变换在这里示出的实施方式中仅仅在转子绕组的电压水平(目前为500V)上进行。而定子13的功率输出是在对应于电网电压的10kV的电压水平上进行。即，按照新的概念在图1中示出的发电机组1的特别优选的实施方式中，仅仅进行在转子的电压水平(500V)上进行频率变换。反之，通常的概念必须对目前处于10kV电压水平上的总的发电机功率进行频率变换。优选地，可以在这里示出的发电机组1的特别优选的实施方式中，将频率变换器19特别紧凑和廉价地构造。变压器23进行对于该实施方式必需的电压变换，从10kV的电网电压变换到500V的转子电压，并且为此目的接入在电源接头25和频率变换器19之间。
为了进行频率变换，频率变换器19优选地具有输入变流器、能量存储中间电路以及输出变流器。能量存储中间电路可以优选地构成为电容器或扼流线圈的形式。此外，频率变换器19还具有用于对转子绕组17面向场地加载的装置。为此，频率变换器19具有对应的半导体阀，这些半导体阀保证对于设计为三相绕组实施的转子绕组17的对应线的相位正确的加载。
由此，目前发电机组这样地通过频率变换器19提供对于转子绕组17的可变的电加载：在转子15的可变的旋转频率n以及对于转子15可变的转子旋转场频率f2的条件下出现预定的和目前进一步恒定的定子旋转场频率f1。必要时，预定的或规定的定子旋转场频率f1特别是在较小的电网的情况下也可以是瞬变的或者轻微瞬变的。由此，定子旋转场频率f1构成一个相对恒定的正确调节的量(
Figure C20058004623600111
)。为此，利用为此设置的调节装置27计算由调节装置规定的对转子绕组17的电加载。该调节装置27具有一个象征性地示出的用于发电机11的测量值的记录单元29，这些测量值是借助于传感器电路31在发电机11上记录的。将这些测量值通过调节连线33至少从定子并且需要时也从转子15传输到调节装置27。此外，调节装置27还具有用于发电机11的模拟的计算单元35。在对所有在发电机11中出现的磁通量根据一个为此设置的差分方程模型进行模拟的条件下在调节装置27的输出单元37中提供一个未详细示出的控制信号，该控制信号通过另一条调节连线39被传输到频率变换器19上。根据该控制信号这样地进行上面解释过的对转子绕组17的面向场的加载，使得在转子15的可变的旋转频率n以及可变的转子旋转场频率f2的条件下出现预定的定子旋转场频率f1。
在图1中示出的发电机组1的特别优选的实施方式中示例性地表示出，该发电机组1可以被有利地用于产生10kV范围内的高电压，其中在转子绕组上的电压相对地小(500V)。即，可以在相对极小的功率下例如建立一个带有变化的电压的检验场。
此外，发电机组1适合于作为负荷峰值机组或者作为单个电网供电机组使用。在这种情况下，特别是作为驱动器3一部分的飞轮7用作能量临时存储器是具有优势的。在这种情况下，否则也适合于较高功率的发电机组的功率绝对低于10MW，以便例如在分布式的供电的框架中为孤岛电网供电。
为了设计以可变的定子旋转场频率f1产生的旋转场磁势而提供的发电机11被证明具有优势的是，在转子和定子之间的空隙远高于通常异步电机的空隙、不过另一方面却低于通常的同步电机的空隙。转子和定子之间的这种空隙的宽度优选地介于1cm和8cm之间。在图1中示出的发电机组1的特别优选的实施方式中，2cm和4cm之间的空隙考虑了在对应的转子旋转场频率f2和定子旋转场频率f1的条件下对于500V转子电压以及10kV定子电压的发电机组1的设计。
为了进行解释，图2示出了参考图1所使用的相对于轴系9以及相对于转子15的不同频率输出的相互作用。在过同步运行中(图2A)从频率变换器19向转子绕组17发出功率。带来旋转场磁势的转子旋转场以转子旋转场频率f2沿与转子15相反的方向旋转。这点导致低于轴系9或者转子15的旋转频率n的定子旋转场频率f1。
在欠同步运行中，频率变换器19从转子绕组17中取得功率。带来旋转场磁势的转子旋转场以转子旋转场频率f2沿与转子相同的方向旋转。这点导致定子旋转场频率f1高于轴系9或者转子15的旋转频率n。也就是说，通过一种根据调节装置27进行的对频率变换器19的控制，能够在本身变化的可变旋转频率n(图2A、图2B)的条件下可以同样改变地并且与之相调谐地(图2A、图2B)这样提供一种转子旋转场频率f2，使得定子旋转场频率f1保持预定或者规定的值并且特别是相对恒定。由此根据不同的极对数提供作为电网频率的倍数或者部分的定子旋转场频率f1。
在迄今为止通常用于发电的通常方法中，在发电机组1的范围内提供一个作为同步电机工作的发电机11，该发电机组必需按照一个与电网频率耦合的恒定转速旋转。由此，限制了透平5以及发电机11的可变的设计。为了在恒定的电网频率下实现驱动器3和发电机11的去耦合，提供了一种发电机组1，其包括驱动器3、带有定子13和转子15的发电机11、以及频率变换器19，其中，按照本发明，所述驱动器3为了转子15的旋转设计有可变的旋转频率n；所述转子15具有转子绕组17，该转子绕组为了产生发电机11的旋转场磁势而设计有相对于转子15可变的转子旋转场频率f2；所述频率变换器19与该转子绕组17电连接；设置了调节装置27，其包括：用于发电机11的测量值的记录单元29，用于发电机模拟的计算单元35，和用于向频率变换器19施加控制信号的输出单元37；其中，可以由频率变换器19根据所述控制信号这样影响转子绕组17的电负荷，使得在转子15的可变的旋转频率n以及可变的转子旋转场频率f2的条件下出现预定的定子旋转场频率f1。此外，本发明给出了一种用于产生预定电网频率的电流的方法。

Claims (15)

1.一种发电机组(1)，包括：
-驱动器(3)；
-带有定子(13)和转子(15)的发电机(11)，以及
-频率变换器(19)，
其特征在于，
-所述驱动器(3)为了转子(15)的旋转而设计有可变的旋转频率(n)；
-所述转子(15)具有转子绕组(17)，该转子绕组为了产生发电机(11)的旋转场磁势而设计有相对于转子(15)可变的转子旋转场频率(f2)；
-所述频率变换器(19)与该转子绕组(17)电连接；
-设置了调节装置(27)，其包括：用于发电机(11)的测量值的记录单元(29)，用于发电机模拟的计算单元(35)，和用于向频率变换器(19)施加控制信号的输出单元(37)；其中，
-由频率变换器(19)根据所述控制信号这样影响转子绕组(17)的电负荷，使得在转子(15)的可变的旋转频率(n)以及可变的转子旋转场频率(f2)的条件下出现预定的定子旋转场频率(f1)。
2.根据权利要求1所述的发电机组(1)，其特征在于，将所述调节装置(27)至少利用调节连线(33)连接到发电机(11)并且利用调节连线(33)连接到频率变换器(19)，所述调节连线被设计用于将测量值从发电机(11)传输到调节装置(27)以及用于将控制信号从调节装置(27)传输到频率变换器(19)。
3.根据权利要求1所述的发电机组(1)，其特征在于，所述调节装置(27)是一种“面向场的”调节装置。
4.根据权利要求1所述的发电机组(1)，其特征在于，所述发电机(11)与电源接头(25)电连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发电机组(1)，其特征在于，所述频率变换器(19)与电源接头(25)电连接。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的发电机组(1)，其特征在于，所述频率变换器(19)通过变压器(23)与电源接头(25)电连接。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的发电机组(1)，其特征在于，所述频率变换器(19)通过滑环接头(14)与所述转子绕组(17)连接。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的发电机组(1)，其特征在于，所述转子绕组(17)构造为三相绕组的形式，并且所述转子(15)具有一个叠片形式的铁磁空心体。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的发电机组(1)，其特征在于，所述驱动器(3)构造为透平(5)和/或飞轮(7)的形式。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的发电机组(1)，其特征在于，在所述转子(15)和定子(13)之间的空隙的宽度介于1cm和8cm之间。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的发电机组(1)，其特征在于，功率被设计在低于100MW。
12.根据权利要求11所述的发电机组(1)，其特征在于，转子电压被设计为低于1kV而定子电压被设计为高于10kV。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的发电机组(1)，其特征在于，所述发电机组(1)是按照负荷峰值机组形式的发电机组(1)。
14.根据权利要求1至4中任一项所述发电机组(1)，其特征在于，所述发电机组(1)是按照单个电网电源形式的发电机组(1)。
15.一种利用根据上述权利要求中任一项所述的发电机组(1)的、用于产生预定电网频率的电流的方法，其中，在带有转子(15)和定子(13)的发电机(11)中，
-按照可变的旋转频率(n)旋转转子绕组(17)；
-记录所述发电机(11)的测量值，模拟该发电机(11)，并且输出控制信号；以及
-根据所述控制信号如下地影响转子绕组(17)的电负荷：使得在转子(15)的可变的旋转频率(n)的条件下利用相对于转子(15)可变的转子旋转场频率(f2)由转子绕组(17)这样产生发电机(11)的旋转场磁势，以达到预定的定子旋转场频率(f1)。
CNB2005800462368A 2005-01-07 2005-11-10 用于产生预定电网频率的电流的发电机组和方法 Expired - Fee Related CN100574089C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05000257A EP1679787A1 (de) 2005-01-07 2005-01-07 Stromaggregat und Verfahren zur Erzeugung von Strom einer vorbestimmten Netzfrequenz
EP05000257.5 2005-01-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101099291A CN101099291A (zh) 2008-01-02
CN100574089C true CN100574089C (zh) 2009-12-23

Family

ID=34933220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005800462368A Expired - Fee Related CN100574089C (zh) 2005-01-07 2005-11-10 用于产生预定电网频率的电流的发电机组和方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7868594B2 (zh)
EP (2) EP1679787A1 (zh)
CN (1) CN100574089C (zh)
AT (1) ATE493791T1 (zh)
DE (1) DE502005010778D1 (zh)
PL (1) PL1834404T3 (zh)
WO (1) WO2006072498A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101657610B (zh) 2007-02-14 2015-08-19 阿尔斯托姆科技有限公司 发电站设备以及用于运行这种发电站设备的方法
GB0810400D0 (en) * 2008-06-09 2008-07-09 Rolls Royce Plc A synchronous electrical machine
EP2136035A1 (de) * 2008-06-16 2009-12-23 Siemens Aktiengesellschaft Betrieb einer Gas- und Dampfturbinenanlage mittels Frequenzumrichter
CN101594113B (zh) * 2009-04-13 2011-05-25 北京前沿科学研究所 可适应变化力矩的永磁风力发电机稳频控制系统
CN102244498B (zh) * 2011-03-11 2013-09-18 西门子公司 一种电网中的发电单元驱动器、发电单元以及能量输出设备
EP3349350A1 (de) * 2017-01-11 2018-07-18 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betreiben einer asynchronmaschine im generatorbetrieb
WO2019015777A1 (de) 2017-07-21 2019-01-24 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zum einspeisen elektrischer leistung in ein wechselspannungsnetz mittels einer asynchronmaschine und verfahren zum betreiben der asynchronmaschine
US11482956B2 (en) 2017-12-05 2022-10-25 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Arrangement comprising an asynchronous machine and method for operating same

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2752515A (en) * 1951-09-28 1956-06-26 Westinghouse Electric Corp Booster-fan rotor-ventilation
US3082337A (en) * 1955-09-26 1963-03-19 Parsons C A & Co Ltd Dynamo-electric machines
GB1247344A (en) * 1967-12-05 1971-09-22 Nat Res Dev Dynamo-electric machines
US3859578A (en) * 1973-01-22 1975-01-07 Mikhail Moiseevich Botvinnik Method and circuit for controlling an asynchronized-synchronous machine
US4544874A (en) * 1982-05-26 1985-10-01 The Board Of Regents, The University Of Texas Homopolar generator power supply system
JPS59129558A (ja) * 1983-01-14 1984-07-25 Hitachi Ltd 可変速回転電機
BE898244A (fr) * 1983-11-17 1984-03-16 Wenkin Michel Générateur ou moteur électrique en forme de disque, à induit bobiné, sans fer et à inducteur garni d'aimants permanents.
EP0220492B1 (en) * 1985-09-25 1991-03-06 Hitachi, Ltd. Control system for variable speed hydraulic turbine generator apparatus
JP2585233B2 (ja) * 1986-10-17 1997-02-26 株式会社日立製作所 可変速水車発電装置
DE3855290T2 (de) * 1987-08-14 1996-11-21 Hitachi Ltd Kontrollsystem für eine Hydrokraftanlage mit veränderlicher Geschwindigkeit
JP3144451B2 (ja) * 1993-12-24 2001-03-12 株式会社日立製作所 可変速揚水発電装置
DE19533950A1 (de) * 1995-09-14 1997-03-20 Guenter Fella Generator mit Ausgangsspannung konstanter Frequenz
RU2224352C2 (ru) * 1996-12-03 2004-02-20 Эллиотт Энерджи Системс, Инк. Электрическая система для турбины/генератора переменного тока на общем валу
EP1421666B1 (de) * 2001-08-30 2006-10-11 Siemens Aktiengesellschaft Schockfeste elektrische schiffsmaschine, z.b. motor oder generator
DE10232423A1 (de) * 2002-07-17 2004-01-29 Ge Wind Energy Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und Windenergieanlage zum Ausführen derartiger Verfahren
US7291937B2 (en) * 2002-09-10 2007-11-06 Dewind Gmbh Operating method for a wind turbine with a supersynchronous cascade
DK1561275T3 (da) * 2002-09-24 2008-11-10 Ids Holding Ag Generatorsystem med en generator, der er koblet direkte til nettet, og fremgangsmåde til styring af netforstyrrelser
EP1651865B2 (en) * 2003-08-07 2019-07-31 Vestas Wind Systems A/S Method of controlling a wind turbine connected to an electric utility grid during malfunction in said electric utility grid, control system, wind turbine and family hereof
WO2007035411A2 (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Satcon Technology Corporation Slip-controlled, wound-rotor induction machine for wind turbine and other applications

Also Published As

Publication number Publication date
US20080303279A1 (en) 2008-12-11
WO2006072498A1 (de) 2006-07-13
US7868594B2 (en) 2011-01-11
EP1679787A1 (de) 2006-07-12
EP1834404B1 (de) 2010-12-29
PL1834404T3 (pl) 2011-05-31
DE502005010778D1 (de) 2011-02-10
ATE493791T1 (de) 2011-01-15
CN101099291A (zh) 2008-01-02
EP1834404A1 (de) 2007-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100574089C (zh) 用于产生预定电网频率的电流的发电机组和方法
CN102428265B (zh) 飞机发动机起动/发电系统和控制的方法
US9013081B2 (en) Variable magnetic gears
CN101217244B (zh) 控制旋转机械的方法和设备
Boldea Variable speed generators
US9496768B2 (en) Electrical machines
US8138620B2 (en) Methods and systems for operating a wind turbine power converter
CN102315738B (zh) 发电机、风力涡轮机、组装发电机的方法
CN102017370A (zh) 风涡轮传动系
Liu et al. Design of an electrical continuously variable transmission based wind energy conversion system
US20080174195A1 (en) Brushless high-frequency alternator and excitation method for three-phase ac power-frequency generation
US20130181688A1 (en) System and method for variable speed generation of controlled high-voltage dc power
CN105048905A (zh) 用于产生电功率的发电机
EP2157687A1 (en) Generators
Yu et al. Design and multi-mode operation of double-stator toroidal-winding PM Vernier machine for wind-photovoltaic hybrid generation system
Stuebig et al. Electromagnetic design of a 10 MW permanent magnet synchronous generator for wind turbine application
Mirnikjoo et al. Effect of rotor topology on the performance of counter-rotating double-sided flux switching permanent magnet generator
Han et al. Flexible energy conversion control strategy for brushless dual-mechanical-port dual-electrical-port machine in hybrid vehicles
US20140062425A1 (en) System and method for interfacing variable speed generators to a power grid
Boldea The Electric Generators Handbook-2 Volume Set
CN108880363A (zh) 三级式无刷同步电机异步起动控制方法及系统
CN106849573A (zh) 基于磁场调制原理的双动子双绕组圆筒型直线发电机
TW201626673A (zh) 發電裝置
CN102331318B (zh) 一种齿轮箱转矩测试系统
CN202330006U (zh) 一种齿轮箱转矩测试系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20091223

Termination date: 20141110

EXPY Termination of patent right or utility model