CN216599023U - 一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构 - Google Patents
一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN216599023U CN216599023U CN202122626272.0U CN202122626272U CN216599023U CN 216599023 U CN216599023 U CN 216599023U CN 202122626272 U CN202122626272 U CN 202122626272U CN 216599023 U CN216599023 U CN 216599023U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- open
- permanent magnet
- magnet synchronous
- synchronous motor
- power
- 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.)
- Active
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 79
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构，包括：开绕组永磁同步电机、原动机、电网、三相功率变流器、含风电/光伏/储能电池的分布式电源和直流母线电容。本实用新型能够实现仅通过控制一个变流器且无需额外交流电抗器，即可同时调节开绕组永磁同步电机的发电功率和分布式电源的输出功率，提高开绕组永磁同步电机向电网发电的功率转换效率，并降低系统硬件成本的应用。
Description
技术领域
本实用新型属于分布式发动机发电系统技术领域，涉及分布式发电系统拓扑结构，尤其是一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构。
背景技术
近年来，发动机发电系统被广泛应用于分布式发电系统或微电网系统中。微电网系统是指能够向整个本地负荷提供发电能力，并能以并网或孤岛方式工作的小型电力系统。这种分布式发电系统的目的是使能源的性质多样化，提高系统的可靠性、电能质量和成本效益。
在含有风电或光伏系统的分布式电源中，风电和光伏系统输出的功率通常为直流，因此需要增加功率变换器与交流电网连接以将功率输至电网。在传统的含分布式电源的发动机发电系统中，原动机带动永磁同步电机发出的交流功率也需先经过功率变流器转换成直流形式，与分布式电源的输出功率一同经过功率变换器与交流电网连接。
因此，在传统的拓扑结构中，需要两个变流器将发电机输出功率经交-直-交电流转换提供至电网。由于采用了双功率变换，发电效率较低。且采用两台变流器进行发动机发电，成本较高。
经检索，未发现与本实用新型相同或相近似的现有技术的文献。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构，能够实现仅使用一个变流器且无需交流电抗器，即可同时调节开绕组永磁同步电机的输出功率和多个分布式电源的输出功率，提高电机向电网发电的功率转换效率，并降低系统成本的应用。
本实用新型解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构，包括：开绕组永磁同步电机、原动机、电网、三相功率变流器、含风电/光伏/储能电池的分布式电源和直流母线电容；
所述开绕组永磁同步电机用于通过原动机拖动其运行以向电网发电，其定子绕组取代分布式电源与电网之间的交流电抗器；
该开绕组永磁同步电机的转子与原动机的转子相连接，该原动机用于带动开绕组永磁同步电机以与电网同步的转速运行；
所述开绕组永磁同步电机的定子绕组的引线与三相功率变流器相连接，用于通过对功率变流器的控制调节开绕组永磁同步电机的输出功率；
所述开绕组永磁同步电机的定子绕组的引线还与电网相连接，用于将开绕组永磁同步电机的输出功率直接传输给电网；
所述风电/光伏/储能电池的分布式电源的输出功率以直流形式经过直流母线电容和三相功率变流器的直流侧相连接，该直流母线电容用于过滤电流谐波，并通过三相功率变流器进行直流-交流变换后，经过开绕组永磁同步电机的定子绕组传输至电网，用于将分布式电源的输出功率传输给电网。
而且，所述开绕组永磁同步电机为表贴式开绕组永磁同步电机。
而且，所述直流母线电容为电解电容。
而且，所述三相功率变流器为三相两电平IGBT变流器。
本实用新型的优点和有益效果：
本实用新型提供了一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构，与传统的基于永磁同步电机的分布式发电系统相比，本实用新型通过使用开绕组永磁同步电机取代传统永磁同步电机，并将其定子绕组分别与交流电网和分布式电源的变流器交流侧连接，能够实现仅通过控制一个变流器且无需额外交流电抗器，即可同时调节开绕组永磁同步电机的发电功率和分布式电源的输出功率，提高开绕组永磁同步电机向电网发电的功率转换效率，并降低系统硬件成本的应用。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
附图标记说明：
1-开绕组永磁同步电机；2-原动机；3-电网；4-三相功率变流器；5-含风电/光伏/储能电池的分布式电源；6-直流母线电容。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例作进一步详述：
一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构，如图1所示，包括：开绕组永磁同步电机、原动机、电网、三相功率变流器、含风电/光伏/储能电池的分布式电源和直流母线电容；
所述开绕组永磁同步电机用于通过原动机拖动其运行以向电网发电，其定子绕组取代分布式电源与电网之间的交流电抗器；
该开绕组永磁同步电机的转子与原动机的转子相连接，该原动机用于带动开绕组永磁同步电机以与电网同步的转速运行；
所述开绕组永磁同步电机的定子绕组的引线与三相功率变流器相连接，用于通过对功率变流器的控制调节开绕组永磁同步电机的输出功率；
所述开绕组永磁同步电机的定子绕组的引线还与电网相连接，用于将开绕组永磁同步电机的输出功率直接传输给电网；
所述风电/光伏/储能电池的分布式电源的输出功率以直流形式经过直流母线电容和三相功率变流器的直流侧相连接，该直流母线电容用于过滤电流谐波，并通过三相功率变流器进行直流-交流变换后，经过开绕组永磁同步电机的定子绕组传输至电网，用于将分布式电源的输出功率传输给电网；
在本实施例中，所述开绕组永磁同步电机为表贴式开绕组永磁同步电机。
在本实施例中，所述直流母线电容为电解电容。
在本实施例中，所述三相功率变流器为三相两电平IGBT变流器。
本实用新型的工作过程：
原动机拖动开绕组永磁同步电机的转子以电网同步速旋转，其输出功率通过开绕组永磁同步电机的定子输给至电网。分布式电源输出的直流功率通过三相功率变流器变换成交流，再经开绕组永磁同步电机的定子绕组输至电网。通过控制三相功率变流器中各桥臂的开关信号，可分别调节开绕组永磁同步电机和分布式电源向电网输出功率的大小。
本实用新型的各组成部件的功能和作用：
开绕组永磁同步电机1用于通过原动机拖动其运行以向电网发电，其定子绕组还可取代分布式电源与电网之间的交流电抗器；原动机2用于拖动开绕组永磁同步电机转子以与电网同步的转速运行；电网3为接受分布式电源和发电机输出功率的交流电网；三相功率变流器4用于交-直流变换，以及调节分布式电源和开绕组永磁同步电机的输出功率；含风电/光伏/储能电池的分布式电源5用于将风能、光能或储能电池化学能转化成电能以向电网发电；直流母线电容6用于过滤直流母线电流的谐波。
本实用新型的工作原理是：
开绕组永磁同步电机1为表贴式开绕组永磁同步电机，原动机2的转子与开绕组永磁同步电机1的转子机械相连，原动机2带动开绕组永磁同步电机1以与电网同步的转速运行。开绕组永磁同步电机1的定子绕组的六根引线都被引出到发电机的末端，其中三根线接变流器4的交流侧，另三根线接电网3。分布式电源5的输出功率以直流形式经过直流母线和变流器4的直流侧相连，通过直流-交流变换并经过开绕组永磁同步电机1的定子绕组传输给电网。
此外，在原动机2不工作时，该系统与传统的交直流分布式发电系统结构相似，开绕组永磁同步电机1的定子绕组电感在系统中可代替电抗器的作用。直流母线电容6用于过滤电流谐波。通过控制三相功率变流器4各桥臂的开关状态，该系统可调节直流母线电压来调节分布式电源的功率，并同时利用矢量控制策略来控制发电机的功率。在该系统中，只需一个三相功率变流器即可同时控制发电机和分布式电源的功率，发动机产生的功率可以直接馈给电网而不需要能量转换，由此可以提高发动机向电网功率转换的效率，并降低系统成本。
需要强调的是，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”、“设置”等均做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接或在不影响部件关系与技术效果的基础上通过中间组件间接进行，也可以是一体连接或部分连接，如同此例的情形对于本领域普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型或实用新型中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构，其特征在于：包括：开绕组永磁同步电机、原动机、电网、三相功率变流器、含风电/光伏/储能电池的分布式电源和直流母线电容；
所述开绕组永磁同步电机用于通过原动机拖动其运行以向电网发电，其定子绕组取代分布式电源与电网之间的交流电抗器；
该开绕组永磁同步电机的转子与原动机的转子相连接，该原动机用于带动开绕组永磁同步电机以与电网同步的转速运行；
所述开绕组永磁同步电机的定子绕组的引线与三相功率变流器相连接，用于通过对功率变流器的控制调节开绕组永磁同步电机的输出功率；
所述开绕组永磁同步电机的定子绕组的引线还与电网相连接，用于将开绕组永磁同步电机的输出功率直接传输给电网；
所述风电/光伏/储能电池的分布式电源的输出功率以直流形式经过直流母线电容和三相功率变流器的直流侧相连接，该直流母线电容用于过滤电流谐波，并通过三相功率变流器进行直流-交流变换后，经过开绕组永磁同步电机的定子绕组传输至电网，用于将分布式电源的输出功率传输给电网。
2.根据权利要求1所述的一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构，其特征在于：所述开绕组永磁同步电机为表贴式开绕组永磁同步电机。
3.根据权利要求1所述的一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构，其特征在于：所述直流母线电容为电解电容。
4.根据权利要求1所述的一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构，其特征在于：所述三相功率变流器为三相两电平IGBT变流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122626272.0U CN216599023U (zh) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122626272.0U CN216599023U (zh) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN216599023U true CN216599023U (zh) | 2022-05-24 |
Family
ID=81640594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202122626272.0U Active CN216599023U (zh) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN216599023U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115036979A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-09-09 | 四川大学 | 基于开绕组电机的新能源发电及传动用电系统及控制方法 |
-
2021
- 2021-10-29 CN CN202122626272.0U patent/CN216599023U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115036979A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-09-09 | 四川大学 | 基于开绕组电机的新能源发电及传动用电系统及控制方法 |
| CN115036979B (zh) * | 2022-08-10 | 2022-10-21 | 四川大学 | 基于开绕组电机的新能源发电及传动用电系统及控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| de Freitas et al. | Rectifier topologies for permanent magnet synchronous generator on wind energy conversion systems: A review | |
| US8698335B2 (en) | Low cost current source converters for power generation application | |
| CN104467005B (zh) | T型三电平三相四桥臂光伏并网发电系统的控制方法 | |
| CN101345423B (zh) | 用于风力发电系统的五电平h桥级联背靠背变流器 | |
| AU2010353929B2 (en) | Converting device of electrical energy | |
| CN101291071A (zh) | 一种风力发电直接并网电力变换装置 | |
| CN101540580B (zh) | 一种电能回馈装置 | |
| CN202841003U (zh) | 一种新型三相光伏并网逆变器系统结构 | |
| TW201338378A (zh) | 風力發電系統及其功率電路和變流器結構 | |
| Manojkumar et al. | Power electronics interface for hybrid renewable energy system—A survey | |
| CN110266034A (zh) | 一种海上风电直流输电系统 | |
| CN102013695A (zh) | 基于h桥的无变压器风力发电并网拓扑结构 | |
| CN216599023U (zh) | 一种基于开绕组永磁同步电机的分布式发电系统拓扑结构 | |
| CN112217238B (zh) | 一种无刷双馈发电机系统及其控制方法 | |
| CN111509774B (zh) | 一种用于满足交直流独立供电的波浪能发电系统及其运行控制方法 | |
| Yuan et al. | A transformerless modular permanent magnet wind generator system with minimum generator coils | |
| Kumar et al. | SEPIC converter with 3-level NPC multi-level inverter for wind energy system (WES) | |
| Rezkallah et al. | Real-time hardware testing, control and performance analysis of hybrid cost-effective wind-PV-diesel standalone power generation system | |
| CN112134469A (zh) | 一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 | |
| Singh et al. | A review on power quality enhanced converter of permanent magnet synchronous wind generator | |
| CN202737480U (zh) | 一种具有高频环节的光伏并网逆变器 | |
| CN202435295U (zh) | 控制简便的三相整流升压电路 | |
| Nawaz et al. | Voltage regulation of variable speed wind turbine using MATLAB/Simulink | |
| CN212463075U (zh) | 一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置 | |
| CN205123278U (zh) | 一种海上风电直流汇聚输电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |