CN104185949A - 用于至少两个同步电机的无功功率均衡调节的装置和/或起动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于至少两个同步电机（G）的无功功率均衡调节的装置和/或起动装置，包括至少一个用于每个同步电机的激励单元（ERR），其中相应的激励单元与所属的同步电机（G）的激励绕组连接，环状的通信连接（K、VK），所述通信连接将所有的激励单元相互连接，至少一个起动变流器（AUR），其中所述起动变流器可以通过开关装置（S1、S2）与多个同步电机（G）连接。为了简化相邻的激励单元（ERR）之间的传输，规定所述激励单元（ERR）是所述环状通信连接（K、VK）的部分，其方式是所述激励单元（ERR）通过所述通信连接（K、VK）相互串行地连接。

Description

用于至少两个同步电机的无功功率均衡调节的装置和/或起动装置

技术领域

本发明涉及一种用于至少两个同步电机的无功功率均衡调节的装置和/或起动装置，包括

－至少一个用于每个同步电机的激励单元，其中相应的激励单元与所属的同步电机的激励绕组连接，

－环状的通信连接，该通信连接将所有的激励单元相互连接，

－至少一个起动变流器，其中该起动变流器可以通过开关装置与多个同步电机连接。

背景技术

同步电机如今在大量的应用中被使用。例如在具有多个燃气涡轮机和与燃气涡轮机连接的发电机的燃气涡轮机发电站中，同步电机被用于起动燃气涡轮机，其中所述发电机被构造为同步电机。为此典型地使用起动装置，该起动装置起动同步电机并且也因此起动燃气涡轮机。

这样的起动装置例如由EP 2 128 973 A1已知。激励单元被分配给每个同步电机。上级的控制单元通过通信连接与每个激励单元连接。激励单元通过环形通信连接相互连接，而且以总线拓扑形式相互连接：存在环状总线，到各个激励单元以及到——在那里被称为定子馈电单元的——起动变流器的连接从该总线上分岔。激励单元的失效对环形通信连接中的数据传输没有影响。

根据EP 2 128 973 A1的起动装置的优点根据EP 2 128 973 A1在于，该起动装置可以简单地实现和维护并且具有小的故障易发性，因为并非所有的控制任务都由上级的控制单元来实施并且在通信连接到该控制单元有干扰的情况下，尽管如此该起动装置仍可供使用。

但是根据EP 2 128 973 A1的实施方案的缺点是，每个通信通过环形通信连接运行并且由于参与的激励单元需要数据的复杂寻址，即使例如数据仅仅在两个相邻的激励单元之间被交换时也是如此。

一种针对在两个相邻的激励单元之间的数据交换的简单解决方案在图1中被示出。起动装置被设置用于多个（在此用于五个所示出的）同步电机G，其中激励单元ERR被分配给每个同步电机G，该激励单元给同步电机G的转子中的激励绕组供应电流。因为燃气轮机不能自己起动，所以同步电机G在发动机运行中被用于加速燃气轮机。为此需要起动变流器AUR。为了提高该起动变流器AUR的可用性，该起动变流器可以在发电站中的多个燃气轮机（并且因此多个同步电机G）的情况下通过开关装置S1、S2被分配给多个同步电机G，即该起动变流器可以借助开关装置S1、S2与不同的同步电机G连接。为每个发电站组（在此作为虚线框被示出）设置起动变流器AUR。自然也还可以设置更多的发电站组，这通过中间的和右侧的发电站组之间的虚线来表明。

在这些发电站组或激励单元之间的通信以通过相应的激励单元的线结构（串行通信连接K）来实现，即在各个激励单元之间分别有两点连接。在两个激励单元之间的这样的通信不仅可以在起动或加速同步电机时使用，而且也可以在有关于同步电机之间的无功功率均衡来进行调节时使用。在无功功率调节时，无功功率被分布到所有在发电站连接中所参与的同步电机上。

通信中的线结构有以下缺点，即在一个激励单元失效的情况下随后的激励单元不能再被达到。

发明内容

因此本发明的任务是提供一种包含通信连接的起动装置，该起动装置不仅保证在相邻的激励单元之间的相较于总线系统更简单的通信，而且相较于线结构形式的通信相对于激励单元的失效更安全。此外，起动装置的通信连接也应该可以被用于无功功率均衡调节。

该任务通过具有权利要求1的特征的装置来解决。本发明的有利的扩展方案在相应的从属权利要求中定义。

权利要求1涉及一种用于至少两个同步电机的无功功率均衡调节的装置和/或起动装置，包括

－至少一个用于每个同步电机的激励单元，其中相应的激励单元与所属的同步电机的激励绕组连接，

－环状的通信连接，该通信连接将所有的激励单元相互连接，

－至少一个起动变流器，其中该起动变流器可以通过开关装置与多个同步电机的定子绕组连接。规定，所述激励单元是环状通信连接的部分，其方式是所述激励单元通过该通信连接相互串行地连接。

通过激励单元的串行连接，可以比利用总线拓扑更简单地传输数据。另一方面通过线结构闭合成环，防止了在一个激励单元失效的情况下没有通信可以越过该激励单元实现：于是虽然环被中断，但是通信可以在所有其余的激励单元之间继续沿着剩余的线结构实现。与EP 2 128 973 A1不同，在本发明中仅仅激励单元通过环状的通信连接相互接线，然而起动变流器并非这样。

本发明的至少两个实施变型是可能的：起动装置可以构造为，使得该起动装置具有多个激励单元并且通信连接包括信道，该信道将第一激励单元与第二激励单元、第二激励单元与下一个激励单元以及依此类推地并且最终倒数第二个激励单元与最后的激励单元连接以及为了构成环状的通信连接将最后的激励单元与第一激励单元连接。这在图2中被示出。

第二实施变型规定，该起动装置具有多个激励单元并且通信连接包括两个相互无关的信道，所述信道分别将第一激励单元与第二激励单元、第二激励单元与下一个激励单元以及依此类推地并且最终倒数第二个激励单元与最后的激励单元连接以及为了构成环状的通信连接在第一激励单元和最后的激励单元中第一信道与第二信道连接。这在图3中被示出。在此通信相较于总线拓扑被简化，在一个信道或通信失效的情况下还可以通过另外的信道进行通信，没有完全的通信失效。只有当激励单元将会完全失效时，通信才可能被中断。

为了尽可能简单并且与上级控制单元无关地来构造起动变流器到确定的同步电机的分配，可以规定激励单元与布置在每个同步电机之前的第一开关装置连接，以便起动变流器与（要起动的）同步电机导通地连接。

此外可以规定，多个、特别是所有起动变流器通过连接线路相互连接，其中至少一个第二开关装置设置在两个起动变流器之间的连接线路中，该第二开关装置可通过上级控制单元来控制。因此多个、特别是所有起动变流器可以与每个同步电机连接。

附图说明

为了进一步解释本发明，在说明书的随后部分中参考附图，从中可以获悉本发明的其它有利的扩展方案、细节以及改进方案。其中：

图1示出一种根据现有技术具有开放的串行通信连接的用于无功功率均衡调节的装置和/或起动装置的实施方案，

图2示出一种具有带一个信道或一个冗余信道的环状通信连接的用于无功功率均衡调节的装置和/或起动装置的本发明实施方案，其中最后的激励单元与第一个激励单元连接，

图3示出一种具有带两个信道的环状通信连接的用于无功功率均衡调节的装置和/或起动装置的本发明实施方案，其中各个信道单独地连接并且该环通过只在第一和最后的激励单元中的两个信道连接。

具体实施方式

在图1中，如上面已经描述地，为多个同步电机G设置起动装置，其中激励单元ERR被分配给每个同步电机G，该激励单元给同步电机G的转子中的激励绕组供应电流。

已知的用于激励的可能性是静态的激励设备。该静态的激励设备拥有激励变压器，该激励变压器由同步电机的定子电路或自用电网络馈电。该激励变压器将由定子电路或自用电网所施加的电压转换到所需的激励电压并且通过电网引导的（netzgeführt）晶闸管调整元件对同步电机的激励绕组馈电。到激励绕组的传输利用炭刷和集电环来实现。

为了提高起动变流器AUR的可用性，所有起动变流器通过连接线路V相互连接。每个以虚线示出的发电站组拥有一个或两个同步电机G，然而只拥有各一个起动变流器AUR。在相邻的发电站组之间，在连接线路V中分别设置有开关装置S2，以便建立或中断起动变流器AUR到其它发电站组的电连接。这些开关装置S2直接被上级控制单元LT切换，该控制单元控制发电站中的所有重要的过程。因此例如在最左侧设置的起动变流器AUR可以通过两个开关装置S2的闭合与最右侧的同步电机连接。

在每个同步电机G之前、更确切地说在同一同步电机的每个定子绕组之前，设置有另外的开关装置S1，该开关装置直接被激励单元ERR切换。也就是如果确定的同步电机G应该被起动，那么上级控制单元LT发送信号到所分配的激励单元ERR并且该激励单元发送信号至开关装置S1，以便释放从同步电机G到连接线路V的线路，使得在后续可以建立到起动变流器AUR的连接。上级控制单元LT还必须在此之前相应地切换开关装置S2。

图2中的根据本发明的起动装置与图1中的起动装置的区别仅仅在于通信连接。在图2中，通信连接除了串行的通信连接K之外具有在第一（左侧）激励单元和最后（右侧）的激励单元ERR之间的连接信道VK，该连接信道跨过各个激励单元ERR地被引导。环状的通信连接K、VK因此相互连接所有相邻的激励单元ERR。如果一个激励单元ERR被关断、即无电压，那么该通信连接在该位置处中断。

通过最后（右侧）的激励单元ERR与第一（左侧）激励单元ERR的连接形成环状的通信连接，当一个或多个相邻的激励单元ERR非计划地失效或有意地无电压地连接时，该通信连接也还可以传输数据。

根据图3，设置通信连接的第一信道CH1，该第一信道在其实施方案中对应于图1中的串行通信连接K的唯一信道。附加地，还设置第二（冗余的）信道CH2，该第二信道可以与第一信道CH1无关地传输数据。第二信道CH2与图1中的串行通信连接K一样连接各个激励单元ERR。然而图3中的两条信道CH1、CH2在两个位置处通过各一条连接信道VCH相互连接，使得以该方式同样形成环状的通信连接。两条连接信道VCH被设置在第一激励单元和最后的激励单元ERR中。

该实施变型相对于图1有以下优点，即也存在环形通信，在该环形通信中信道可以被关断或通信连接可以被中断。相较于图2，在图3中不必铺设从最后的激励单元到第一激励单元的长的通信电缆，但是图3相对于图2有以下缺点，即激励单元不能完全无电压地连接。

无功功率均衡调节不需要附加的设备，无功功率均衡调节通常作为软件应用来实施，对于所述软件应用来说数据在激励单元之间被交换。针对无功功率均衡调节的数据交换通过相同的根据本发明的环形通信连接来进行。

本发明可以在具有燃气轮机、如燃气涡轮机或燃油轮机的发电站中以及在汽轮机中使用，其中起动装置只可以被应用到燃气轮机上，无功功率均衡调节附加地还应用到汽轮机上。

附图标记列表：

AUR            起动变流器

ERR             激励单元

G                  同步电机

K                 串行通信连接

CH1             通信连接的第一信道

CH2             通信连接的第二信道

LT                上级控制单元（导向技术）

S1                第一开关装置（可通过激励单元ERR切换）

S2                第二开关装置（可通过上级控制单元LT切换）

V                  用于激励单元ERR的连接线路

VCH            在通信连接的第一和第二信道之间的连接信道

VK               在第一和最后的激励单元之间的连接信道。

Claims (5)

1.用于至少两个同步电机（G）的无功功率均衡调节的装置和/或起动装置，包括

－至少一个用于每个同步电机的激励单元（ERR），其中相应的激励单元与所属同步电机（G）的激励绕组连接，

－环状的通信连接（K、VK；CH1、CH2、VCH），所述通信连接将所有的激励单元相互连接，

－至少一个起动变流器（AUR），其中所述起动变流器能通过开关装置（S1、S2）与多个同步电机（G）连接，其特征在于，所述激励单元（ERR）是所述环状的通信连接（K、VK；CH1、CH2、VCH）的部分，其方式是所述激励单元（ERR）通过所述通信连接（K、VK；CH1、CH2、VCH）相互串行地连接。

2.根据权利要求1所述的用于无功功率均衡调节的装置和/或起动装置，其特征在于，所述装置和/或起动装置具有多个激励单元（ERR）并且所述通信连接包括信道（K、VK），所述信道将第一激励单元与第二激励单元、第二激励单元与下一个激励单元以及依此类推地并且最终将倒数第二个激励单元与最后的激励单元（ERR）连接以及为了构成环状的通信连接将最后的激励单元与第一激励单元（ERR）连接。

3.根据权利要求1所述的用于无功功率均衡调节的装置和/或起动装置，其特征在于，所述装置和/或起动装置具有多个激励单元（ERR）并且所述通信连接包括两个相互无关的信道（CH1、CH2），所述信道分别将第一激励单元与第二激励单元、第二激励单元与下一个激励单元以及依此类推地并且最终将倒数第二个激励单元与最后的激励单元（ERR）连接以及为了构成环状的通信连接在第一激励单元和最后的激励单元（ERR）中所述第一信道（CH1）与所述第二信道（CH2）连接。

4.根据权利要求1至3之一所述的用于无功功率均衡调节的装置和/或起动装置，其特征在于，所述激励单元（ERR）与布置在每个同步电机（G）之前的第一开关装置（S1）连接，以便将起动变流器（AUR）与所述同步电机（G）导通地连接。

5.根据权利要求1至4之一所述的用于无功功率均衡调节的装置和/或起动装置，其特征在于，多个、特别是所有起动变流器（AUR）通过连接线路（V）相互连接，其中至少一个第二开关装置（S2）设置在两个起动变流器（AUR）之间的连接线路（V）中，所述第二开关装置能通过上级控制单元（LT）切换。