CN203722529U - 一种微型小水电发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及水力发电供电系统，具体涉及一种微型小水电发电系统，包括轮机和永磁交流发电机，在所述永磁交流发电机和交流负载之间连接有逆变器，所述逆变器内依次设有整流电路、升压电路、220V交流电压单相逆变电路和380V交流电压三相逆变电路，其中所述220V交流电压单相逆变电路和380V交流电压三相逆变电路相互并联。本实用新型通过逆变器能让发电系统将始终输出稳定的工频电压，不随水轮机转速变化而波动，电压精度高，瞬态响应好，输出电能质量高，系统效率高、可靠性强。满足广大农业用电和国家军标2级、3级电源的要求，可为边境、高寒、山区多水地区提供零排放，绿色环保的高质量能源。
Description
技术领域
本实用新型涉及水力发电供电系统，具体涉及一种微型小水电发电系统。
背景技术
我国历来重视水电技术的开发及各型水电站的建设。从“十一五”、 “十二五”以来，国家持续开展水电新农村电气化县建设，其中小水电站建设和投资是一个关键的重点。“十一五”期间，我国小水电年发电量发展迅速，由2006年的1361亿千瓦时增加到2010年年末的2044亿千瓦时。在此基础上，“十二五”期间，农村人均年用电量和户均年生活用电量相比2010年还将增长25%以上。
微型小水电在我国应用广泛，其功率覆盖范围较宽，一般在500W～100KW区间。但目前我国传统的微型小水电发电技术落后，其发电系统输出电能质量差，效率低、可靠性低，系统带负载能力弱，这导致了很多现代化的农业机械，及农业加工设备无法正常工作，不利于我国从传统农业向现代化农业的发展，而且这些低效、落后的发电技术也并不符合当今社会对高效节能、可靠、低排放的绿色能源发电系统的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种微型小水电发电系统，解决了现有的小水电发电系统发电质量差、耗能高效率低的问题。
为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种微型小水电发电系统，包括水轮机和永磁交流发电机，在所述永磁交流发电机和交流负载之间连接有逆变器，所述逆变器内依次设有三相整流电路、升压电路和逆变电路。
更进一步的技术方案是，所述逆变电路为输出220V交流电压单相逆变电路或输出380V交流电压三相逆变电路。
更进一步的技术方案是，所述永磁交流发电机为输出400Hz的中频永磁交流发电机，转速为1000～3000rpm。
更进一步的技术方案是，所述永磁交流发电机包括端盖安装盘、电机转子总成、端盖、前级整流稳压器、后罩、电机定子总成和整流稳压器，所述端盖安装盘内设置有转子安装盘，所述电机转子总成通过转子安装盘安装在盖安装盘和端盖形成的空间内，所述前级整流稳压器和整流稳压器安装在端盖背面并又后罩盖合。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过逆变器能让发电系统将始终输出稳定的工频电压，不随水轮机转速变化而波动，电压精度高，瞬态响应好，输出电能质量高，系统效率高、可靠性强。满足广大农业用电和国家军标2级、3级电源的要求，可为边境、高寒、山区多水地区提供零排放，绿色环保的高质量能源。
附图说明
图1为本实用新型一种微型小水电发电系统的220V交流电压单相逆变电路示意图。
图2为本实用新型一种微型小水电发电系统的380V交流电压三相逆变电路示意图。
图3为本实用新型一种微型小水电发电系统的发电机结构分解图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1和图2示出了本实用新型一种微型小水电发电系统的一个实施例：一种微型小水电发电系统，包括水轮机和永磁交流发电机，在所述永磁交流发电机和交流负载之间连接有逆变器，所述逆变器内依次设有三相整流电路、升压电路和逆变电路。
由图1和图2可知，根据本实用新型一种微型小水电发电系统的一个优选实施例，所述逆变电路为输出220V交流电压单相逆变电路或输出380V交流电压三相逆变电路。对于大多数工业用电，需要380V的三相交流电压，这时可以采用图2中的电路输出380V三相四线电压；当然客户也可以只从某一相上引出电压输出，这时的输出电压就是220V单相交流电压；在很多民用场合，客户不需要380V的三相电压，只需要220V的单相交流电压，这时可以采用方案一中的电路，直接输出220V电压。
根据本实用新型一种微型小水电发电系统的一个优选实施例，所述永磁交流发电机为输出400Hz的中频永磁交流发电机，转速为1000～3000rpm。由于中频永磁发电机在发电过程中利用永磁材料代替原有的励磁线圈，也即不需额外的励磁电流和励磁功率，故发电效率较传统励磁发电机提高5%～10%。更进一步，中频永磁发电机的发电频率通常在400Hz左右，比传统工频交流励磁电机的50Hz增大较多，由于发电机工作在较高的频率，其切割磁力线的磁通变化率较高，即其发电时的功率密度较大。因此其在输出相同功率的电能时，体积、重量较传统励磁电机降低50%以上。这也降低了发电机的成本，提高了发电效率，具有效率高、体积小、重量轻、可靠性高的优点。
图3示出了本实用新型一种微型小水电发电系统的另一个优选实施例，所述永磁交流发电机包括端盖安装盘1、电机转子总成3、端盖4、前级整流稳压器5、后罩6、电机定子总成7和整流稳压器8，所述端盖安装盘1内设置有转子安装盘2，所述电机转子总成3通过转子安装盘2安装在盖安装盘1和端盖4形成的空间内，所述前级整流稳压器5和整流稳压器8安装在端盖4背面并又后罩6盖合。
本实用新型中的逆变器首先将输入的交流电压整流为直流，然后再升压、逆变为工频交流电压，即其可输入近乎任意频率的交流电压。故水轮机的转速变化，及其所引起发电机输出电压的幅值、频率变化，不会引起逆变器输出电压的任何变化。最终，发电系统将始终输出稳定的工频电压。由于逆变器工作在高频开关状态，在负载突变时其输出电压的瞬态响应较快，输出电压的失真度较低。因此相比传统励磁发电机而言，逆变器的输出电能质量有很大提高。另外，由于逆变器并联技术成熟、可靠，在需要更大功率输出时，可将多台车辆的逆变器并联，构建小型电网输出。
通过逆变器输出的交流电压，不随水轮机转速变化而波动，电压精度高，瞬态响应好，输出电能质量高，系统效率高、可靠性强。满足广大农业用电和国家军标2级、3级电源的要求，可为边境、高寒、山区多水地区提供零排放，绿色环保的高质量能源。
逆变器特性参数表
尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (4)
1.一种微型小水电发电系统，包括轮机和永磁交流发电机，其特征在于：在所述永磁交流发电机和交流负载之间连接有逆变器，所述逆变器内依次设有三相整流电路、升压电路和逆变电路。
2.根据权利要求1所述的一种微型小水电发电系统，其特征在于：所述逆变电路为输出220V交流电压单相逆变电路或输出380V交流电压三相逆变电路。
3.根据权利要求1所述的一种微型小水电发电系统，其特征在于：所述永磁交流发电机为输出400Hz的中频永磁交流发电机，转速为1000～3000rpm。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种微型小水电发电系统，其特征在于：所述永磁交流发电机包括端盖安装盘（1）、电机转子总成（3）、端盖（4）、前级整流稳压器（5）、后罩（6）、电机定子总成（7）和整流稳压器（8），所述端盖安装盘（1）内设置有转子安装盘（2），所述电机转子总成（3）通过转子安装盘（2）安装在盖安装盘（1）和端盖（4）形成的空间内，所述前级整流稳压器（5）和整流稳压器（8）安装在端盖（4）背面并又后罩（6）盖合。
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| CN201320817942.XU CN203722529U (zh) | 2013-12-07 | 2013-12-07 | 一种微型小水电发电系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN105840396A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-10 | 赣州黄金沃特发电设备有限公司 | 逆变式水轮发电机组 |
| CN106602887A (zh) * | 2015-10-14 | 2017-04-26 | 福建省湄洲湾职业技术学校 | 单相交流逆变三相交流的逆变器 |
| CN107276111A (zh) * | 2016-04-08 | 2017-10-20 | 马力 | 新型水利发电配置系统 |
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