CN116488177A - 一种绕组组合式交直流起动发电系统 - Google Patents
一种绕组组合式交直流起动发电系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116488177A CN116488177A CN202310620726.4A CN202310620726A CN116488177A CN 116488177 A CN116488177 A CN 116488177A CN 202310620726 A CN202310620726 A CN 202310620726A CN 116488177 A CN116488177 A CN 116488177A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power generation
- winding
- power
- current
- generation system
- 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.)
- Granted
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 208
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 194
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 69
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 27
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 13
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/02—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks using a single network for simultaneous distribution of power at different frequencies; using a single network for simultaneous distribution of ac power and of dc power
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
-
- 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
- H02P9/08—Control of generator circuit during starting or stopping of driving means, e.g. for initiating excitation
-
- 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
- H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
- H02P9/36—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using armature-reaction-excited machines
-
- 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
- H02P2103/00—Controlling arrangements characterised by the type of generator
- H02P2103/20—Controlling arrangements characterised by the type of generator of the synchronous type
Abstract
本申请公开了一种绕组组合式交直流起动发电系统,涉及交直流混合供电领域,该绕组组合式交直流起动发电系统中的双绕组感应电机包括两套定子绕组,直流绕组为开绕组形式,两端分别连接两个发电驱动单元以连接直流端口,交流绕组通过断路器连接三相交流端口。该系统实现了交直流集成多电气端口起动发电的功能,改善了微电网及多电飞机中供电形式单一、供电系统复杂的缺点,能够同时满足起动发电一体化和交直流混合并网,且直流端口和交流端口都可以带负载或并入电网,满足飞机及微电网中交直流混合供电以及负载多样化的需求。
Description
技术领域
本申请涉及交直流混合供电领域,尤其是一种绕组组合式交直流起动发电系统。
背景技术
随着全球能源危机和环境污染等问题的日益严重,光伏、风电等分布式电源由于其可再生、清洁等优点越来越受到人们的关注,采用微电网实现新能源接入主电网成为一个发展趋势。目前,在交直流混合微电网中,由于负载的多样性,要求微电网的发电系统具有同时发出交流电能与直流电能的能力,往往需要一个交流电机、一个直流电机构成相互独立的交流发电系统和直流发电系统,且大部分发电机只有单一的电能输出端口。
类似于交直流混合微电网,大型飞机电源系统中,由于大型飞机用电量大,负载种类众多,诸如加热、除冰、防冰等频率不敏感的负载可以直接使用变频交流电能,但是如电力作动器、电环控系统等不适应频率变化的负载需要直流供电,它们需要经过各种电能变换环节来实现供电。也要求发电系统具有同时输出交直流电能的能力。
目前关于交直流混合供电方案的研究主要分为两类:一类是基于变频交流发电系统的间接式交直流混合供电方案;一类是基于交直流集成发电系统的直接式交直流混合供电方案。间接式交直流混合供电方案为获得交直流电能,需依赖多种或多级电能变换,配电系统复杂,影响电源系统的效率和经济性。而直接式交直流混合供电方案,因变频交流和高压直流两种电能均由同一个发电系统直接输出,可有效克服上述问题。
纵观国内外对于交直流集成发电系统的研究现状来看,为了使发电机能够实现交直流集成发电的功能,针对同步发电机和感应发电机进行了大量研究。永磁同步发电机交直流集成发电系统存在磁场不易调节,还存在故障灭磁困难、高温退磁风险等不足,虽然采用混合励磁技术可在一定程度上克服上述弱点,但会使发电机结构复杂化,难以稳定控制,而我国海军工程大学马伟明教授研究了可交直流集成发电的新型同步发电机系统,取得了多项关键技术突破,而且在舰船电源中已实现了成功应用,但由于舰船和飞机应用环境不同,若要进行航空应用,还需解决起动发电一体化等问题。2007年日本T.Ahmed教授等提出了一种并联式感应发电机交直流集成发电系统,但仍存在动态性能差、变换器容量高、功率密度低等问题。美国工程院院士K.Rajashekara教授的研究团队提出了一种航空应用的开绕组感应发电机交直流集成发电系统,仍存在变换器容量大,交流负载只能采用三相三线制等问题。
发明内容
本申请人针对上述问题及技术需求,提出了一种绕组组合式交直流起动发电系统,本申请的技术方案如下:
一种绕组组合式交直流起动发电系统,在该绕组组合式交直流起动发电系统中,双绕组感应电机包括两套定子绕组,两套定子绕组包括开绕组式的直流绕组以及星型连接的交流绕组;
双绕组感应电机的直流绕组的一端通过第一滤波电感连接至第一发电驱动单元的三相功率输出端口,第一发电驱动单元的直流功率输出端口连接绕组组合式交直流起动发电系统的第一直流端口;
双绕组感应电机的直流绕组的另一端通过第二滤波电感连接至第二发电驱动单元的三相功率输出端口,第二发电驱动单元的直流功率输出端口连接绕组组合式交直流起动发电系统的第二直流端口;
双绕组感应电机的交流绕组的三相功率输出端口通过断路器连接绕组组合式交直流起动发电系统的三相交流端口;
连接并控制第一发电驱动单元、第二发电驱动单元和断路器以控制绕组组合式交直流起动发电系统的工作模式:
当绕组组合式交直流起动发电系统工作在起动模式下时,第一发电驱动单元和/或第二发电驱动单元向双绕组感应电机提供励磁无功功率和有功功率以驱动双绕组感应电机旋转起动;
当绕组组合式交直流起动发电系统工作在供电模式下时,绕组组合式交直流起动发电系统通过直流端口输出高压直流电能、通过三相交流端口输出三相交流电能。
其进一步的技术方案为,双绕组感应电机的交流绕组的三相功率输出端口分别通过三相励磁滤波电容接地,三相励磁滤波电容起到励磁的作用,且三相励磁滤波电容与双绕组感应电机的交流绕组组成LC滤波器对输出的三相交流电能进行滤波处理。
其进一步的技术方案为,第二发电驱动单元包括起动电源、二极管、第二直流母线电容和第二功率变换器,起动电源的正极连接二极管的阳极,二极管的阴极连接第二功率变换器的直流母线的正极性侧,起动电源的负极连接第二功率变换器的直流母线的负极性侧,第二直流母线电容的正极板连接第二功率变换器的直流母线的正极性侧,第二直流母线电容的负极板连接第二功率变换器的直流母线的负极性侧;第二功率变换器的三相桥臂的中性点引出用于连接直流绕组,第二功率变换器的直流母线的正极性侧和负极性侧引出为第二发电驱动单元的直流功率输出端口。
其进一步的技术方案为,第一发电驱动单元包括蓄电池、第一直流母线电容和第一功率变换器,蓄电池的正极连接第一功率变换器的直流母线的正极性侧,蓄电池的负极连接第一功率变换器的直流母线的负极性侧;第一直流母线电容的正极板连接第一功率变换器的直流母线的正极性侧,第一直流母线电容的负极板连接第一功率变换器的直流母线的负极性侧;第一功率变换器的三相桥臂的中性点引出用于连接直流绕组,第一功率变换器的直流母线的正极性侧和负极性侧引出为第一发电驱动单元的直流功率输出端口。
其进一步的技术方案为,当绕组组合式交直流起动发电系统工作在单独立电源起动模式下时,起动发电控制器控制第一功率变换器的中性点相连,并控制断路器保持断开,起动发电控制器控制第二功率变换器以使得第二发电驱动单元向双绕组感应电机提供励磁无功功率和有功功率。
其进一步的技术方案为,当绕组组合式交直流起动发电系统工作在双独立电源起动模式下时,起动发电控制器控制断路器保持断开,起动发电控制器控制第一发电驱动单元和第二发电驱动单元向双绕组感应电机提供励磁无功功率和有功功率。
其进一步的技术方案为,绕组组合式交直流起动发电系统的供电模式包括交直流混合供电模式,当绕组组合式交直流起动发电系统工作在交直流混合供电模式下时:
起动发电控制器控制断路器保持闭合,起动发电控制器控制第一发电驱动单元和第二发电驱动单元向双绕组感应电机输出励磁无功功率,双绕组感应电机向第一直流端口、第二直流端口和三相交流端口提供有功功率,使得绕组组合式交直流起动发电系统通过两个直流端口输出高压直流电能且通过三相交流端口输出三相交流电能。
其进一步的技术方案为,当绕组组合式交直流起动发电系统工作在交直流混合供电模式下时,第一发电驱动单元通过蓄电池进行储能;
则绕组组合式交直流起动发电系统的供电模式还包括储能供电模式:当双绕组感应电机不工作时,起动发电控制器控制第二功率变换器的中性点相连并控制断路器闭合,起动发电控制器控制第一功率变换器,使得蓄电池储存的直流电能通过双绕组感应电机的两套定子绕组之间的磁场耦合关系流向双绕组感应电机的交流绕组,蓄电池向第一直流端口和三相交流端口提供有功功率,使得绕组组合式交直流起动发电系统通过第一直流端口输出高压直流电能且通过三相交流端口输出三相交流电能。
其进一步的技术方案为,当绕组组合式交直流起动发电系统工作在交直流混合供电模式下时,第一发电驱动单元通过蓄电池进行储能;
则绕组组合式交直流起动发电系统的供电模式还包括交流增容供电模式:起动发电控制器控制第二功率变换器的中性点相连并控制断路器闭合,起动发电控制器控制第一功率变换器,使得蓄电池储存的直流电能通过双绕组感应电机的两套定子绕组之间的磁场耦合关系流向双绕组感应电机的交流绕组;蓄电池向三相交流端口提供有功功率,且双绕组感应电机工作在发电状态,蓄电池和双绕组感应电机共同向三相交流端口供电。
其进一步的技术方案为,当绕组组合式交直流起动发电系统工作在供电模式下时,任意一个直流端口连接直流负载或实现直流并网,三相交流端口连接交流负载或实现交流并网;绕组组合式交直流起动发电系统在供电模式下时实现交直流同时带负载、交直流同时并网、交流并网直流储能、直流并网交流带负载、直流带负载交流并网中的任意一种工作状态。
本申请的有益技术效果是:
本申请公开了一种绕组组合式交直流起动发电系统,该系统实现了交直流集成多电气端口起动发电的功能,改善了微电网及多电飞机中供电形式单一、供电系统复杂的缺点,能够同时满足起动发电一体化和交直流混合并网,且直流端口和交流端口都可以带负载或并入电网,满足飞机及微电网中交直流混合供电以及负载多样化的需求。
该系统在起动时,起动电源通过一个或两个发电驱动单元向双绕组感应电机提供励磁功率和有功功率,可以分别适用于小功率和大功率驱动工况,满足不同场景的应用需要。而在发电时,两个发电驱动单元输出端输出高压直流电能,可以带直流负载,降低了发电驱动单元的功率等级。而另一套交流绕组直接输出三相交流电能,可带交流负载或并入交流电网,从而实现交直流集成发电系统。
另外,该系统的一个发电驱动单元接有蓄电池,可用于并入直流电网的同时进行储能,蓄电池储存的直流电能可以用于发电机不工作时的直流储能供电,还可以用于发电机工作时的交流增容供电。
该绕组组合式交直流起动发电系统的拓扑结构可以实现单独立电源起动模式、双独立电源起动模式、交直流混合供电模式、储能供电模式、交流增容供电模式多种工作模式下,工作模式丰富,功能多样。
附图说明
图1是本申请一个实施例的绕组组合式交直流起动发电系统的控制框图。
图2是本申请一个实施例中两个发电驱动单元与双绕组感应电机的直流绕组的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式做进一步说明。
本申请公开了一种绕组组合式交直流起动发电系统,在该绕组组合式交直流起动发电系统中,请参考图1,所使用的双绕组感应电机是开绕组-星型式双绕组感应起动/发电机,也即使用的双绕组感应电机包括两套三相的定子绕组,两套定子绕组包括开绕组式的直流绕组A1、B1、C1以及星型连接的交流绕组A2、B2和C2。
双绕组感应电机的直流绕组A1、B1、C1的一端通过第一滤波电感L1A、L1B、L1C连接至第一发电驱动单元的三相功率输出端口。第一发电驱动单元的直流功率输出端口连接该绕组组合式交直流起动发电系统的第一直流端口PDC1。该第一直流端口PDC1用于连接直流负载或实现直流并网。
在一个实施例中,如图2所示,第一发电驱动单元包括蓄电池、第一直流母线电容CDC1和第一功率变换器,第一功率变换器可以采用常见的三相桥式逆变器实现,该实施例不展开描述。蓄电池的正极连接第一功率变换器的直流母线的正极性侧,蓄电池的负极连接第一功率变换器的直流母线的负极性侧。第一直流母线电容CDC1的正极板连接第一功率变换器的直流母线的正极性侧,第一直流母线电容CDC1的负极板连接第一功率变换器的直流母线的负极性侧。第一功率变换器的三相桥臂的中性点引出用于分别连接直流绕组A1、B1、C1,第一功率变换器的直流母线的正极性侧和负极性侧引出为该第一发电驱动单元的直流功率输出端口,从而连接绕组组合式交直流起动发电系统的第一直流端口PDC1。
双绕组感应电机的直流绕组A1、B1、C1的另一端通过第二滤波电感L2A、L2B、L2C连接至第二发电驱动单元的三相功率输出端口,第二发电驱动单元的直流功率输出端口连接绕组组合式交直流起动发电系统的第二直流端口PDC2。该第二直流端口PDC2用于连接直流负载或实现直流并网。
在一个实施例中,第二发电驱动单元包括起动电源UDC、二极管D、第二直流母线电容CDC2和第二功率变换器,同样的,第二功率变换器可以采用常见的三相桥式逆变器实现,该实施例不展开描述。起动电源UDC的正极连接二极管D的阳极,二极管D的阴极连接第二功率变换器的直流母线的正极性侧,起动电源UDC的负极连接第二功率变换器的直流母线的负极性侧。第二直流母线电容CDC2的正极板连接第二功率变换器的直流母线的正极性侧,第二直流母线电容CDC2的负极板连接第二功率变换器的直流母线的负极性侧。第二功率变换器的三相桥臂的中性点引出用于连接直流绕组A1、B1、C1,第二功率变换器的直流母线的正极性侧和负极性侧引出为第二发电驱动单元的直流功率输出端口以连接绕组组合式交直流起动发电系统的第二直流端口PDC2。
双绕组感应电机的交流绕组A2、B2和C2的三相功率输出端口通过断路器QFA、QFB、QFC连接该绕组组合式交直流起动发电系统的三相交流端口PAC。该三相交流端口PAC用于连接交流负载或实现交流并网。
在一个实施例中,该双绕组感应电机的交流绕组A2、B2和C2的三相功率输出端口还分别通过三相励磁滤波电容CA、CB、CC接地,三相励磁滤波电容CA、CB、CC一方面起到励磁的作用,另一方面三相励磁滤波电容CA、CB、CC与双绕组感应电机的交流绕组A2、B2和C2组成LC滤波器,对输出的三相交流电能进行滤波处理。
起动发电控制器连接并控制第一发电驱动单元、第二发电驱动单元和断路器QFA、QFB、QFC以控制绕组组合式交直流起动发电系统的工作模式,起动发电控制器对第一发电驱动单元的控制是对第一功率变换器中的开关管的开闭状态的控制,同样的,起动发电控制器对第二发电驱动单元的控制是对第二功率变换器中的开关管的开闭状态的控制。
另外,该绕组组合式交直流起动发电系统还在第一直流端口PDC1处设置有第一直流电压传感器VTDC1用于感应第一直流端口PDC1处的直流电压VDC1,在第二直流端口PDC2处设置有第二直流电压传感器VTDC2用于感应第二直流端口PDC2处的直流电压VDC2,在三相交流端口PAC处设置有交流电压传感器VTAC用于感应三相交流端口PAC处的交流电压VAC。第一直流电压传感器VTDC1、第二直流电压传感器VTDC2和交流电压传感器VTAC连接起动发电控制器,起动发电控制器根据感应到的直流电压VDC1、直流电压VDC2和交流电压VAC对第一发电驱动单元、第二发电驱动单元和断路器QFA、QFB、QFC进行闭环控制。
本申请的绕组组合式交直流起动发电系统主要有两大类工作状态:起动模式和供电模式:
一、当绕组组合式交直流起动发电系统工作在起动模式下时,第一发电驱动单元和/或第二发电驱动单元向双绕组感应电机提供励磁无功功率和有功功率以驱动双绕组感应电机旋转起动。包括两种情况:
(1)当绕组组合式交直流起动发电系统工作在单独立电源起动模式下时,起动发电控制器控制第一功率变换器的中性点相连,并控制断路器QFA、QFB、QFC保持断开,起动发电控制器控制第二功率变换器以使得第二发电驱动单元向双绕组感应电机提供励磁无功功率和有功功率,此时双绕组感应电机做电动机运行,拖动发动机旋转至点火转速。
(2)当绕组组合式交直流起动发电系统工作在双独立电源起动模式下时,起动发电控制器控制断路器保持断开,起动发电控制器控制第一发电驱动单元和第二发电驱动单元共同向双绕组感应电机提供励磁无功功率和有功功率,此时双绕组感应电机做电动机运行,拖动发动机旋转至点火转速。
双独立电源起动模式相较于单独立电源起动模式更适合大功率驱动工况,同时降低了发电驱动单元的功率变换器的容量等级。
二、当绕组组合式交直流起动发电系统工作在供电模式下时,绕组组合式交直流起动发电系统通过直流端口输出高压直流电能、通过三相交流端口输出三相交流电能。
由于直流端口和交流端口都可以各自带负载或实现并网,因此当绕组组合式交直流起动发电系统工作在供电模式下时,任意一个直流端口连接直流负载或实现直流并网,三相交流端口连接交流负载或实现交流并网。整个绕组组合式交直流起动发电系统在供电模式下时实现交直流同时带负载、交直流同时并网、交流并网直流储能、直流并网交流带负载、直流带负载交流并网中的任意一种工作状态。
(1)绕组组合式交直流起动发电系统的供电模式包括交直流混合供电模式。在该交直流混合供电模式下:
起动发电控制器控制断路器QFA、QFB、QFC保持闭合,起动发电控制器控制第一发电驱动单元和第二发电驱动单元向双绕组感应电机输出励磁无功功率,使得双绕组感应电机进行可靠建压。双绕组感应电机向第一直流端口PDC1、第二直流端口PDC2和三相交流端口PAC提供有功功率,使得绕组组合式交直流起动发电系统通过两个直流端口PDC1和PDC2输出目标幅值的高压直流电能、且通过三相交流端口PAC输出目标的三相交流电能。
由于第一发电驱动单元中还包括蓄电池,因此当绕组组合式交直流起动发电系统工作在交直流混合供电模式下时,第一发电驱动单元通过蓄电池进行储能,则利用蓄电池内储能的直流电能,该绕组组合式交直流起动发电系统的供电模式还包括储能供电模式和交流增容供电模式。
(2)当双绕组感应电机既不起动也不发电时,该绕组组合式交直流起动发电系统的供电模式还包括储能供电模式。在该储能供电模式下:
起动发电控制器控制第二功率变换器的中性点相连并控制断路器QFA、QFB、QFC闭合,起动发电控制器控制第一功率变换器,使得蓄电池储存的直流电能通过双绕组感应电机的两套定子绕组之间的磁场耦合关系流向双绕组感应电机的交流绕组A2、B2和C2。蓄电池向第一直流端口PDC1和三相交流端口PAC提供有功功率,使得绕组组合式交直流起动发电系统通过第一直流端口PDC1输出目标幅值的高压直流电能,且通过三相交流端口PAC输出目标的三相交流电能。
(3)当双绕组感应电机工作时,该绕组组合式交直流起动发电系统的供电模式还包括交流增容供电模式。该交流增容供电模式下:
起动发电控制器控制第二功率变换器的中性点相连并控制断路器QFA、QFB、QFC闭合,起动发电控制器控制第一功率变换器,蓄电池储存的直流电能通过双绕组感应电机的两套定子绕组之间的磁场耦合关系流向双绕组感应电机的交流绕组A2、B2和C2。蓄电池向三相交流端口PAC提供有功功率,且双绕组感应电机工作在发电状态,蓄电池和双绕组感应电机共同向三相交流端口PAC供电。该交流增容供电模式尤其适用于三相交流端口PAC的负荷达到阈值的交流侧负荷增大的情况。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式,本申请不限于以上实施例。可以理解,本领域技术人员在不脱离本申请的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化,均应认为包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种绕组组合式交直流起动发电系统,其特征在于,在所述绕组组合式交直流起动发电系统中,双绕组感应电机包括两套定子绕组,所述两套定子绕组包括开绕组式的直流绕组以及星型连接的交流绕组;
所述双绕组感应电机的直流绕组的一端通过第一滤波电感连接至第一发电驱动单元的三相功率输出端口,所述第一发电驱动单元的直流功率输出端口连接所述绕组组合式交直流起动发电系统的第一直流端口;
所述双绕组感应电机的直流绕组的另一端通过第二滤波电感连接至第二发电驱动单元的三相功率输出端口,所述第二发电驱动单元的直流功率输出端口连接所述绕组组合式交直流起动发电系统的第二直流端口;
所述双绕组感应电机的交流绕组的三相功率输出端口通过断路器连接所述绕组组合式交直流起动发电系统的三相交流端口;
连接并控制所述第一发电驱动单元、第二发电驱动单元和所述断路器以控制所述绕组组合式交直流起动发电系统的工作模式:
当所述绕组组合式交直流起动发电系统工作在起动模式下时,所述第一发电驱动单元和/或所述第二发电驱动单元向所述双绕组感应电机提供励磁无功功率和有功功率以驱动所述双绕组感应电机旋转起动;
当所述绕组组合式交直流起动发电系统工作在供电模式下时,所述绕组组合式交直流起动发电系统通过直流端口输出高压直流电能、通过所述三相交流端口输出三相交流电能。
2.根据权利要求1所述的绕组组合式交直流起动发电系统,其特征在于,所述双绕组感应电机的交流绕组的三相功率输出端口分别通过三相励磁滤波电容接地,三相励磁滤波电容起到励磁的作用,且三相励磁滤波电容与所述双绕组感应电机的交流绕组组成LC滤波器对输出的三相交流电能进行滤波处理。
3.根据权利要求1所述的绕组组合式交直流起动发电系统,其特征在于,所述第二发电驱动单元包括起动电源、二极管、第二直流母线电容和第二功率变换器,所述起动电源的正极连接所述二极管的阳极,所述二极管的阴极连接所述第二功率变换器的直流母线的正极性侧,所述起动电源的负极连接所述第二功率变换器的直流母线的负极性侧,所述第二直流母线电容的正极板连接所述第二功率变换器的直流母线的正极性侧,所述第二直流母线电容的负极板连接所述第二功率变换器的直流母线的负极性侧;所述第二功率变换器的三相桥臂的中性点引出用于连接所述直流绕组,所述第二功率变换器的直流母线的正极性侧和负极性侧引出为所述第二发电驱动单元的直流功率输出端口。
4.根据权利要求3所述的绕组组合式交直流起动发电系统,其特征在于,所述第一发电驱动单元包括蓄电池、第一直流母线电容和第一功率变换器,所述蓄电池的正极连接所述第一功率变换器的直流母线的正极性侧,所述蓄电池的负极连接所述第一功率变换器的直流母线的负极性侧;所述第一直流母线电容的正极板连接所述第一功率变换器的直流母线的正极性侧,所述第一直流母线电容的负极板连接所述第一功率变换器的直流母线的负极性侧;所述第一功率变换器的三相桥臂的中性点引出用于连接所述直流绕组,所述第一功率变换器的直流母线的正极性侧和负极性侧引出为所述第一发电驱动单元的直流功率输出端口。
5.根据权利要求4所述的绕组组合式交直流起动发电系统,其特征在于,当所述绕组组合式交直流起动发电系统工作在单独立电源起动模式下时,所述起动发电控制器控制所述第一功率变换器的中性点相连,并控制所述断路器保持断开,所述起动发电控制器控制所述第二功率变换器以使得所述第二发电驱动单元向所述双绕组感应电机提供励磁无功功率和有功功率。
6.根据权利要求4所述的绕组组合式交直流起动发电系统,其特征在于,当所述绕组组合式交直流起动发电系统工作在双独立电源起动模式下时,所述起动发电控制器控制所述断路器保持断开,所述起动发电控制器控制所述第一发电驱动单元和所述第二发电驱动单元向所述双绕组感应电机提供励磁无功功率和有功功率。
7.根据权利要求4所述的绕组组合式交直流起动发电系统,其特征在于,所述绕组组合式交直流起动发电系统的供电模式包括交直流混合供电模式,当绕组组合式交直流起动发电系统工作在交直流混合供电模式下时:
所述起动发电控制器控制所述断路器保持闭合,所述起动发电控制器控制所述第一发电驱动单元和所述第二发电驱动单元向所述双绕组感应电机输出励磁无功功率,所述双绕组感应电机向所述第一直流端口、第二直流端口和三相交流端口提供有功功率,使得所述绕组组合式交直流起动发电系统通过两个直流端口输出高压直流电能且通过所述三相交流端口输出三相交流电能。
8.根据权利要求7所述的绕组组合式交直流起动发电系统,其特征在于,当所述绕组组合式交直流起动发电系统工作在交直流混合供电模式下时,所述第一发电驱动单元通过所述蓄电池进行储能;
则所述绕组组合式交直流起动发电系统的供电模式还包括储能供电模式:当所述双绕组感应电机不工作时,所述起动发电控制器控制所述第二功率变换器的中性点相连并控制所述断路器闭合,所述起动发电控制器控制所述第一功率变换器,使得所述蓄电池储存的直流电能通过所述双绕组感应电机的两套定子绕组之间的磁场耦合关系流向所述双绕组感应电机的交流绕组,所述蓄电池向所述第一直流端口和所述三相交流端口提供有功功率,使得所述绕组组合式交直流起动发电系统通过所述第一直流端口输出高压直流电能且通过所述三相交流端口输出三相交流电能。
9.根据权利要求7所述的绕组组合式交直流起动发电系统,其特征在于,当所述绕组组合式交直流起动发电系统工作在交直流混合供电模式下时,所述第一发电驱动单元通过所述蓄电池进行储能;
则所述绕组组合式交直流起动发电系统的供电模式还包括交流增容供电模式:所述起动发电控制器控制所述第二功率变换器的中性点相连并控制所述断路器闭合,所述起动发电控制器控制所述第一功率变换器,使得所述蓄电池储存的直流电能通过所述双绕组感应电机的两套定子绕组之间的磁场耦合关系流向所述双绕组感应电机的交流绕组;所述蓄电池向所述三相交流端口提供有功功率,且所述双绕组感应电机工作在发电状态,所述蓄电池和所述双绕组感应电机共同向所述三相交流端口供电。
10.根据权利要求1所述的绕组组合式交直流起动发电系统,其特征在于,当所述绕组组合式交直流起动发电系统工作在供电模式下时,任意一个直流端口连接直流负载或实现直流并网,所述三相交流端口连接交流负载或实现交流并网;所述绕组组合式交直流起动发电系统在供电模式下时实现交直流同时带负载、交直流同时并网、交流并网直流储能、直流并网交流带负载、直流带负载交流并网中的任意一种工作状态。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310620726.4A CN116488177B (zh) | 2023-05-29 | 2023-05-29 | 一种绕组组合式交直流起动发电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310620726.4A CN116488177B (zh) | 2023-05-29 | 2023-05-29 | 一种绕组组合式交直流起动发电系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116488177A true CN116488177A (zh) | 2023-07-25 |
CN116488177B CN116488177B (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=87212014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310620726.4A Active CN116488177B (zh) | 2023-05-29 | 2023-05-29 | 一种绕组组合式交直流起动发电系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116488177B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101958674A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-01-26 | 南京航空航天大学 | 绕组开路型永磁电机车载起动发电系统及控制方法 |
CN109217753A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-15 | 南京航空航天大学 | 一种交直流发电系统的拓扑结构及控制方法 |
-
2023
- 2023-05-29 CN CN202310620726.4A patent/CN116488177B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101958674A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-01-26 | 南京航空航天大学 | 绕组开路型永磁电机车载起动发电系统及控制方法 |
CN109217753A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-15 | 南京航空航天大学 | 一种交直流发电系统的拓扑结构及控制方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
FEIFEI BU 等: "An Integrated AC and DC Hybrid Generation System Using Dual-Stator-Winding Induction Generator With Static Excitation Controller", IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, vol. 27, no. 3, pages 810 - 812, XP011454684, DOI: 10.1109/TEC.2012.2203956 * |
FEIFEI BU 等: "Control strategy of AC&DC hybrid generating system based on dual stator-winding induction generator for micro-grid application", 2016 IEEE TRANSPORTATION ELECTRIFICATION CONFERENCE AND EXPO, ASIA-PACIFIC (ITEC ASIA-PACIFIC), pages 723 - 727 * |
卜飞飞 等: "基于双绕组感应发电机的航空交直流集成发电系统", 《航空动力学报》网络首发论文, pages 1 - 12 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116488177B (zh) | 2024-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gan et al. | New integrated multilevel converter for switched reluctance motor drives in plug-in hybrid electric vehicles with flexible energy conversion | |
CN106357164B (zh) | 一种双凸极高压直流起动发电系统及控制方法 | |
Zhaoxia et al. | Coordinated control of a hybrid-electric-ferry shipboard microgrid | |
CN201247964Y (zh) | 变桨距系统电源 | |
CN108123491A (zh) | 一种高度集成的电机驱动和充放电器一体化拓扑 | |
CN110061678B (zh) | 一种电励磁双凸极电机驱动充电一体化系统 | |
CN105391164B (zh) | 微电网型不间断电源系统 | |
CN108288853A (zh) | 飞机直流供电系统及供电方法 | |
CN103166220B (zh) | 一种离网式斯特林供电系统结构及控制方法 | |
Mutarraf et al. | Adaptive power management of hierarchical controlled hybrid shipboard microgrids | |
CN104037927A (zh) | 新型混合电源供电的船舶电力系统 | |
WO2019061694A1 (zh) | 一种船舶电力系统及其控制方法 | |
CN105763114B (zh) | 一种双绕组异步电机交直流起动发电系统的控制方法 | |
CN112072781A (zh) | 全水冷永磁同步柴油发电机组应急无缝切换系统及方法 | |
CN207977741U (zh) | 飞机直流供电系统 | |
CN212676951U (zh) | 全水冷永磁同步柴油发电机组应急无缝切换系统 | |
CN203840051U (zh) | 蓄电池组和发电机混合电源供电的船舶电力系统 | |
CN203574386U (zh) | 多电平多端口发电储能混合装置 | |
CN116488177B (zh) | 一种绕组组合式交直流起动发电系统 | |
CN210416940U (zh) | 一种水质监测船用动力系统 | |
CN109217753B (zh) | 一种交直流发电系统的拓扑结构及控制方法 | |
CN208595032U (zh) | 一体化变桨控制器及变桨系统 | |
CN207339294U (zh) | 电流源/电压源双模式输出的并网逆变器 | |
CN203707864U (zh) | 一种新型混合能源48v直流变频发电系统 | |
CN206679237U (zh) | 船舶直流组网电力推进系统的故障穿越系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |