CN220190619U - 一种逆变换流电力机械及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电力系统领域，具体地说是一种逆变换流电力机械及其控制系统，包括集电环，所述集电环的上端安装有直流电机转子，且直流电机转子的外部设置有直流电机定子，所述直流电机定子的外表面安装有电动‑发电机壳，且电动‑发电机壳的上半部分内表面设置有同步发电机定子，并且同步发电机定子的内部安装有同步发电机转子；本实用新型打破了新能源可接入国家电网容量的天花板，新能源电力产品可以与传统热电厂同步发电机的电力产品一样，充分满足国家电网的质量要求，能无限量馈入公共电网，化解了新能源生产领域与传统能源生产领域之间的矛盾，减少二氧化碳产生数量，提升了光伏等直流电源的转换效率，解决了以光伏为代表的可再生能源的“并网难”问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统领域，具体是一种逆变换流电力机械及其控制系统。
背景技术
现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成“温室效应”，它带来了海平面上升、气候反常海洋风暴增多、土地干旱沙漠化面积增大、病虫害增加等等威胁人类生存的问题，所以减少碳排放成了人类社会的当务之急。
2020年9月22日，中国首次明确提出碳中和目标，引起国际社会广泛关注。自此，实现“双碳”目标成为中国经济发展的重点任务。
由于光伏、风力等新能源并网接口特性与传统能源的同步发电机接口特性相差很大，这种差异对公共电网系统的电压形态、网损、电压闪烁、短路电流、谐波、有功及无功潮流、暂态稳定、动态稳定、频率控制等特性有较大的影响，盲目的引入新能源电力有可能使系统的可靠性、稳定性以及电能质量恶化，所以在当前的电力领域存在新能源“并网难”问题。
因此，针对上述问题提出一种逆变换流电力机械及其控制系统。
实用新型内容
为了弥补现有技术的不足，解决了一般逆变器对公共电网系统的电压形态、网损、电压闪烁、短路电流、谐波、有功及无功潮流、暂态稳定、动态稳定、频率控制等特性有较大的影响的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型所述的一种逆变换流电力机械及其控制系统，包括集电环，所述集电环的上端安装有直流电机转子，且直流电机转子的外部设置有直流电机定子，所述直流电机定子的外表面安装有电动-发电机壳，且电动-发电机壳的上半部分内表面设置有同步发电机定子，并且同步发电机定子的内部安装有同步发电机转子。
优选的，所述集电环包括电刷罩和电刷，所述集电环的外部固定设置有电刷罩，且集电环的内部活动连接有多个电刷。
优选的，所述直流电机转子的外部固定设置有直流电机定子，且直流电机转子的内部一体化设置有多个转子绕组。
优选的，所述电动-发电机壳的内部卡合连接有交流同步发电机，且交流同步发电机的下方相互平行设置有直流电动机，所述直流电动机的上方紧密贴合有电动-发电机隔板，所述电动-发电机壳的内部贯穿连接有电动-发电机轴。
优选的，所述同步发电机定子的外部配合连接有交流同步发电机壳，且同步发电机定子的内部固定设置有多个定子绕组，并且同步发电机定子的后端固定设置有发电机输出接线端口。
优选的，所述同步发电机转子的外部胶合连接有多个永磁体。
本实用新型的有益之处在于：
1.打破了新能源可接入国家电网容量的天花板，新能源特别是微小型分布式风、光电能，对国家电网来说不再是一种不受控的电力来源，因此可以无限量馈入公共电网。而且本实用新型让新能源电力产品可以与传统热电厂同步发电机的电力产品一样，充分满足国家电网的质量要求；
2.化解了新能源生产领域与传统能源生产领域之间的矛盾，新能源厂商不再是传统能源厂商的竞争者和替代者，而是利益相同的合作者。比如：传统热电厂安装了本实用新型的变流装置以后可以变成风、光发电厂商的顾客，白天购买新能源直流电转换成交流电馈入国家电网，晚上或者风力发电机因天气原因发不出电时，再使用石化燃料发电，从而大大减少二氧化碳的产生数量。这可以看做是传统能源体系的一种避免淘汰的主动进化措施；
3.提升了光伏等直流电源的转换效率。采用逆变器转换直流电为交流电的转换效率大约为70％，使用逆变机的电动机拖动发电机发电的转换方式，效率至少可以提高20％。但是与大大减少了新能源的弃电概率相比，转换效率的提高就显得次要了。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型整体卧倒的立体结构示意图；
图2为本实用新型的同步发电机定子仰视的剖面示意图；
图3为本实用新型的电动-发电机内部正视的剖面示意图；
图4为本实用新型的直流电机转子俯视的剖面示意图。
图中：1、集电环；101、电刷罩；102、电刷；2、直流电机转子；201、直流电机壳；202、转子绕组；3、直流电机定子；4、电动-发电机壳；401、直流电动机；402、电动-发电机隔板；404、电动-发电机轴；405、交流同步电机；5、同步发电机定子；501、交流同步发电机壳；502、定子绕组；503、发电机输出接线端口；6、同步发电机转子；601、永磁体。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
请参阅图1至图4所示，一种逆变换流电力机械及其控制系统，包括集电环1，所述集电环1的上端安装有直流电机转子2，且直流电机转子2的外部设置有直流电机定子3，所述直流电机定子3的外表安装有电动-发电机壳4，且电动-发电机壳4的上半部分内表面设置有同步发电机定子5，并且同步发电机定子5的内部安装有同步发电机转子6，所述集电环1包括电刷罩101和电刷102，所述集电环1的外部固定设置有电刷罩101，且集电环1的内部活动连接有多个电刷102，所述直流电机转子2的外部固定设置有直流电机壳201，且直流电机转子2的内部一体化设置有多个转子绕组202。太阳能光伏产生的电能储存到蓄电池中以后，再由蓄电池驱动逆变机下半部的直流电动机401，然后由直流电机带动交流同步发电机405转动发电，从而获得与热电厂、水力发电厂相同性质的电力。通过这种电流转换方式对逆变器的替代，国家电网再也不用担心“质量不佳”的光伏以及其他种类的新能源电力污染电网，或者对光伏等新能源的入网情况失去控制的问题。
实施例二
请参阅图1至图4所示，一种逆变换流电力机械及其控制系统，所述电动-发电机壳4的内部卡合连接有交流同步发电机405，且交流同步发电机405的下方相互平行设置有直流电动机401，所述直流电动机401的上方紧密贴合有电动-发电机隔板402，所述电动-发电机壳4的内部贯穿连接有电动-发电机轴404，所述同步发电机定子5的外部配合连接有交流同步发电机壳501，且同步发电机定子5的内部固定设置有多个定子绕组502，并且同步发电机定子5的后端固定设置有发电机输出接线端口503，所述同步发电机转子6的外部胶合连接有多个永磁体601，以上为逆变结构的实施例介绍，在逆变机结构中需要关注的是电动-发电机隔板402，隔板材料采用不锈铁，目的是起到隔绝逆变机上下两侧磁体发出的磁力线，避免相互之间产生影响。
工作原理：首先，集电环1的上端安装有直流电机转子2，且直流电机转子2的外部设置有直流电机定子3，所述直流电机定子3的外表面安装有电动-发电机壳4，且电动-发电机壳4的上半部分内表面设置有同步发电机定子5，并且同步发电机定子5的内部安装有同步发电机转子6，所述集电环1包括电刷罩101和电刷102，所述集电环1的外部固定设置有电刷罩101，且集电环1的内部活动连接有多个电刷102，所述直流电机转子2的外部固定设置有直流电机壳201，且直流电机转子2的内部一体化设置有多个转子绕组202；
其次，电动-发电机壳4的内部卡合连接有交流同步电机405，且交流同步电机405的下方相互平行设置有直流电动机401，所述直流电动机401的上方紧密贴合有电动-发电机隔板402，所述电动-发电机壳4的内部贯穿连接有电动-发电机轴404，所述同步发电机定子5的外部配合连接有交流同步发电机壳501，且同步发电机定子5的内部固定设置有多个定子绕组502，并且同步发电机定子5的后端固定设置有发电机输出接线端口503，所述同步发电机转子6的外部胶合连接有多个永磁体601，以上所述零件构成逆变结构，在逆变机结构中需要关注的是电动-发电机隔板402，隔板材料采用不锈铁，目的是起到隔绝逆变机前后两侧磁体发出的磁力线，避免相互之间产生影响。
简而言之：先把太阳能光伏产生的电能储存到蓄电池中，以后再由蓄电池驱动逆变机下半部的直流电动机401旋转，由于401与405同轴，因此直流电机旋转带动了交流同步发电机405转动发电，从而获得与热电厂、水力发电厂相同性质的电力。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (6)
1.一种逆变换流电力机械及其控制系统，其特征在于：包括集电环(1)，所述集电环(1)的上端安装有直流电机转子(2)，且直流电机转子(2)的外部设置有直流电机定子(3)，所述直流电机定子(3)的外表面安装有电动-发电机壳(4)，且电动-发电机壳(4)的上半部分内表面设置有同步发电机定子(5)，并且同步发电机定子(5)的内部安装有同步发电机转子(6)。
2.根据权利要求1所述的一种逆变换流电力机械及其控制系统，其特征在于：所述集电环(1)包括电刷罩(101)和电刷(102)，所述集电环(1)的外部固定设置有电刷罩(101)，且集电环(1)的内部活动连接有多个电刷(102)。
3.根据权利要求1所述的一种逆变换流电力机械及其控制系统，其特征在于：所述直流电机转子(2)的外部固定设置有直流电机定子(3)，且直流电机转子(2)的内部一体化设置有多个转子绕组(202)。
4.根据权利要求1所述的一种逆变换流电力机械及其控制系统，其特征在于：所述电动-发电机壳(4)的上半部分内部卡合连接有交流同步发电机(405)，且交流同步发电机(405)的下方相互平行设置有直流电动机(401)，所述直流电动机(401)的上方紧密贴合有电动-发电机隔板(402)，所述电动-发电机壳(4)的内部贯穿连接有电动-发电机轴(404)。
5.根据权利要求1所述的一种逆变换流电力机械及其控制系统，其特征在于：所述同步发电机定子(5)的外部配合连接有交流同步发电机壳(501)，且同步发电机定子(5)的内部固定设置有多个定子绕组(502)，并且同步发电机定子(5)的后端固定设置有发电机输出接线端口(503)。
6.根据权利要求1所述的一种逆变换流电力机械及其控制系统，其特征在于：所述同步发电机转子(6)的外部胶合连接有多个永磁体(601)。
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