NO128354B - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
NO128354B
NO128354B NO02274/71A NO227471A NO128354B NO 128354 B NO128354 B NO 128354B NO 02274/71 A NO02274/71 A NO 02274/71A NO 227471 A NO227471 A NO 227471A NO 128354 B NO128354 B NO 128354B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
synchronous
converter
synchronous machine
machine
frequency converter
Prior art date
Application number
NO02274/71A
Other languages
English (en)
Inventor
P Rauhut
Original Assignee
Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bbc Brown Boveri & Cie filed Critical Bbc Brown Boveri & Cie
Publication of NO128354B publication Critical patent/NO128354B/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
    • H02P5/747Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors mechanically coupled by gearing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

Synkronmaskinenhet for pumpekraftverk.
Oppfinnelsen vedrorer en synkronmaskinenhet med foranderlig turtall for pumpekraftverk, bestående av to stivt sammenkoblede synkronmaskiner som har ulike poltall og arbeider på samme nett.
Ved anvendelse av synkronmaskiner, enten de er motor- eller generatordrevet, kan det faste forhold mellom turtall og nettfre-kvens være uonsket, f.eks. når et foranderlig turtall er drifts-messig fordelaktig eller endog nodvendig. Et typisk slikt tilfelle er driftsmåten for en pumpeturbin for et pumpekraftverk som er koblet til en synkronmaskin. Pumpeturtallet kan i slike anlegg av okonomiske grunner ligge på en hoyere verdi enn tur-binturtallet. Også med henblikk på variasjoner i fallhoyden kan foranderlighet av turtallet være onskelig ved pumpe- og turbindrift. Ved enkelte anvendelsestilf elle, f.eks. ved spesielt store pumpeturbiner, bor forandringer av turtallet etter at anlegget er tatt i bruk være mulige for optimal innstilling av anlegget.
For å mestre disse vanskeligheter har man i lengre tid benyttet seg av polomkoblingsbare synkronmaskiner. Slike maskiner er imidlertid kompliserte. De har en uregelmessig omkretskonstruk-sjon i stator og rotor.
En annen kjent mulighet for turtall-forandring som spesielt benyttes ved store synkronmaskiner, består i at man kobler inn en frekvensomformer mellom nettet og maskinen. Som frekvensomfor-mere velges gjerne vekselstrom-omformere, f.eks. ev det slag som benyttes for sammenkobling av nett med forskjellige frekven-ser. En ulempe ved slike anordninger ligger i at frekvensomformeren må ha samme effekt som den tilkoblede synkronmaskin og dermed blir omfattende og kostbar.
For turtallforandring ved pumpekraftverk er det videre kjent at to synkronmaskiner som har forskjellige poltall blir stivt sam-menkoblet og tilkoblet samme nett (sveitsisk patent 155 238). Ved denne kjente anordning benyttes imidlertid til enhver tid bare en av de to synkronmaskiner, dvs. brukes som motor til drift av pumpen hhv. som generator, drevet av turbinen, slik at hver maskin må være dimensjonert for full effekt ved pumpe- eller turbindrift.
Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å tilveiebringe
en synkronmaskinenhet for pumpekraftverk, hvor oppbudet for opp-nåelse av to turtall for pumpe- og turbindrift vesentlig reduse-res ved en gitt blokkeffekt og ved bruk av normale synkronmaskiner.
Denne oppgave loses ved en synkronmaskinenhet av innledningsvis omtalte art ifolge oppfinnelsen ved at det er anordnet en frekvensomformer som valgfritt kan kobles inn mellom en av de to synkronmaskiner og nettet.
Oppfinnelsen skal i det folgende beskrives nærmere under henvis-ning til et utforelseseksempel som er vist i tegningen. Alle detaljer som er uvesentlige for oppfinnelsen er utelatt på tegningen. Fig. 1 viser en enkeltsyrikronmaskin som svarer til teknikkens stilling. Fig. 2 viser en synkronmaskinenhet som består av to synkronmaskiner med felles aksel, og en pumpeturbin. Fig. 3 er et koblingsskjema for en synkronmaskinenhet med en synkron-synkron-omformer som frekvensomformer. Fig. 4 er et koblingsskjema for en synkronmaskinenhet med en roterende nettkoblingsomformer som frekvensomformer. Fig. 5 viser et koblingsskjema for en synkronmaskinenhet med en mellomkretsomformer som frekvensomformer.
Som et utforelseseksempel til belysning av oppfinnelsens gjen-stand benyttes en synkronmaskinenhet på 5oo MVA, 5o Hz. Det op-timale pumpeturtall forutsettes som 15o omdr./min og det opti-male turbinturtall forutsettes å være 125 omdr./min. I fig. 1 er det vist en synkronmaskin 01 på 5oo MVA, 125 omdr./min til-svarende. 48 poler, med vertikal aksel. Den oppdeles i to maskiner a 25o MVA med felles aksel. Den nye synkronmaskinenhet, i det folgende også kalt dobbeltsynkronmaskinenhet, er vist i fig.
2 i samme målestokk som fig. 1. Synkronmaskin 1 har 4o poler, dvs. et turtall på 15o omdr./min ved 5o Hz, synkronmaskin 2
har 48 poler, dvs. et turtall på 125 omdr./min ved 5o Hz.
En pumpeturbin 4 er stivt koblet til den felles aksel 3 for de to enkeltmaskiner. For synkronmaskinenheten benyttes uvesentlig mer materiale enn for enkeltmaskinen; den aktive vekt er om-trent lik. Grunnflaten, som i forste rekke er avgjbrende for konstruksjonsomkostningene, kan gjores mindre. I hoyden kreves så meget mer plass som utlading av to viklingshoder krever. Driftsmåten for denne maskin er som folger: Når "det i pumpedriften (dobbeltsynkronmaskin, motordrevet) kreves et turtall på 15o omdr./min, er 4o-pol-maskinen 1 direkte koblet til nettet. 48-pol-maskinen 2 har da 6o Hz. Denne frekvens omformes til 5o Hz av en seriekoblet frekvensomformer, slik at parallellgang med den andre synkronmaskin 1 muliggjores.
Når det i turbindriften (dobbeltsynkronmaskin, generatordrevet,
i motsatt dreieretning) kreves et turtall på 125, er 48-pol-maskinen 2 direkte koblet til nettet. 4o-pol-maskinen 1 har da 41 2/3 Hz. Denne frekvens omformes tii 5o Hz av den serie-koblede frekvensomformer, slik at parallellgang med den andre synkronmaskin 2 muliggjores. I begge tilfelle må frekvensomformeren - bortsett fra tap - bare overfore 25o MVA. Hvis det i stedet for dobbeltsynkronmaskinen bare ble benyttet en enkelt synkronmaskin, måtte den og frekvensomformeren konstrueres for 5oo MVA. Fordelen ved den nye anordning er åpenlys, idet plass og omkostninger for frekvensomformeren er utslagsgivende for anlegget. For ovrig må de to synkronmaskiner ikke benyttes samtidig i parallellkobling. En fordel ved den nye anordning består nemlig også i at det til enhver tid disponeres en maskin på
25o MVA for den rette frekvens hhv. det rette turtall. Dussuten muliggjor frekvensomformeren en turtall-variasjon for 48-pol-maskinen fra loo - 15o omdr./min og en turtall-variasjon for 4o-pol-maskinen på 125 175 omdr./min.
Som vist ved utforelseseksemplet, muliggjores parallelldriften av synkronmaskinene ved at man ved drift med hoyere turtall kobler synkronmaskinen med lavere poltall direkte og synkronmaskinen med hoyere poltall via frekvensomformeren til nettet, mens man ved drift med lavere turtall kobler synkronmaskinen med hoyere poltall direkte og synkronmaskinen med lavere poltall via frekvensomformeren til nettet.
Frekvensomformeren kan være utfort som synkron-synkron-omformer, som f.eks. beskrevet i Brown, Boveri Mitt. bd. 39 (1952), nr. 7, s. 249...263.
For det omtalte utforelseseksempel kunne omformeren bestå av synkronmaskiner 6,7 med lo hhv. 12 poler. Kobling ifolgé fig. 3a og 3b. For synkronmaskinenheten vil det ved parallelgang av enkeltmaskinene disponeres turtall 125 og 15o omdr./min. Det er hensiktsmessig å anordne forskyvbarhet (Verdrehbarkeit)
av statoren for en synkronmaskin i omformeren. Det blir da lett
å innstille korrekt gjensidig' fasestilling for spenningene i de to delmaskiner. Dessuten kan man foreta belastningsfordeling etter valg på de to enkeltmaskiner.
Ved enkeltdrift av delmaskinene foreligger også folgende mulig-heter: Hvis omformeren ved kobling ifolge fig. 3a kobles foran 4o-pol-synkronmaskinen, går denne med 18o omdr./min. Hvis omformeren ved kobling som i fig. 3b kobles foran 48-pol-synkronmaskinen, går denne med lo4 omdr./min. Man kan bruke turtallene lo4 -125 - 15o omdr./min som trinn for en asynkron hoyeffekt (Hochlauf) av pumpen ved lukkede skyvere.
Frekvensomformeren kan også utfores som roterende nettkoblingsomformer. En slik omformer er f.eks. beskrevet i Brown, Boveri Mitt. 54 (1967), nr. 9, s. 554...565, og betegnes der som roterende transformator. En frekvensomformer som består av en roterende nettkoblingsomformer er skjematisk gjengitt i fig. 4. Den roterende nettkoblingsomformer 8 er i prinsippet en dobbelt-matet asynkronmaskin 9, som er koblet sammen med en hjelpemas-kin, gjennom hvilken frekvensforholdet hhv. gjennomgangseffekten kan innstilles. Fig. 4 viser et skjema som svarer til for-holdene ved det ovenfor omtalte eksempel. I den enkleste ut-forelsesform kan hjelpemaskinen lo være en synkronmaskin. Det vil da ved den roterende transformator fremtvinges et stivt frekvensforhold på samme måte som med en synkron-synkron-omformer. Ved en nominell effekt på 25o MVA trenger den en mag-netiseringseffekt på ca. 5o MVar, som kan fremskaffes av synkronmaskinenhet en eller/og ved et kondensatorbatteri. Hvis man gjor hjelpmaskinens lo turtall foranderlig, kan man styre gjennomgangseffekten for den roterende transformator og dermed effektfordelingen på de enkelte synkronmaskiner. Videre har man et middel til turtallforandring hos en enkeltmaskin som er koblet til nettet eller til å lette hoyeffekten (Hochlauf) for pumpedrift.
Hvis' man velger en statisk losning for frekvensomformeren,
dvs. en vekselstrom-omformer (betegnelse ifolge DIN-Entwurf 4175o, bl.2), utfores den fortrinnsvis med likestrom-mellomkrets. I det ovenfor omtalte tilfelle kobles den for pumpe-
drift til 48-pol-synkronmaskinen (fig. 5a), og for turbindrift til 4o-'pol-synkronmaskinen (fig. 5b). Figurene 5a og 5b viser losningen skjematisk. Vekselstrom-omformeren 11 omfatter en likeretterdel 12 og en vekselretterdel 13. I forste tilstand (fig. 5a) går effekten fra maskinen til nettet, i den annen (fig. 5b) omvendt. Man kan utfore mellomkrets-omformerens 11 likeretterdel 12 med dioder. For vekselretterdelen 13 kreves tyristorer. Tilkoblingene for mellomkrets-omformeren 11 rever-seres ved overgangen fra en driftsmåte til en annen, som illu-strert ved fig. 5a og 5b. En mellomkrets-omformer på 25o MW krever en blindeffekt på ca. 25o MVar, som kan tilveiebringes ved synkronmaskinenheten eller/og et kondensatorbatteri. Via tyristorene kan enkeltmaskinene synkroniseres, deres belastningsfordeling kan reguleres og deres turtall kan innstilles, styres eller reguleres trinnlost. Ved bruk av en mellomkrets-omformer er hoyeffekten (Hochlauf) for pumpedrift særdeles hoy . Man kan bruke mellomkrets-omformeren ved lukket skyver til frekvens-start av 48-pol-maskinen til den synkrone turtall for 4o-pol-maskinen, hvis synkronisering deretter er meget enkel. Dreiemomentet for igangsetting og akselerasjon kan lett styres ved tyristorene. Det er mulig å holde dreiemomentet på maksimalt 'tillatte verdi under hoyfrekvens(Hochlauf), slik at nettet skånes for reell effekt- og blindeffektstot. Hurtig hoyfrekvens er meget viktig for hurtig driftberedskap". Overgangsperioden avkortes ytterligere, hvis man samtidig foretar en asynkron igangsetting med 4o-pol-synkronmaskinen. Passende fordeling av dreiemomentet på maskinene under igangsetting kan oppnås med tyristorene. Etter en slik igangsetting er synkronisering ikke nodvendig. Den sist omtalte metode er også mulig ved åpen skyver, og 4o-pol-maskinen må da ikke allerede kobles inn ved stillstand, men forst ved et turtall som synes nyttig.
Vekselstrom-omformeren gir en elegant losnLng. Da den får av-gjorende betydning for anleggets omkostning, vil de besparel-ser som oppnås ved ovenfor omtalte anordning veie tungt på vektskålen. Vekselstrom-omformeren er nemlig bare halvparten så stor som ved bruk av en enkelt-synkronmaskin med full effekt.

Claims (5)

1. Synkronmaskinenhet med foranderlig turtall for pumpekraftverk, bestående av to stivt sammenkoblede synkronmaskiner som har forskjellige poltall og er koblet til samme nett, karakterisert ved at det er anordnet en frekvens-omf ormer som-valgfritt kan kobles inn mellom en av de to synkronmaskiner (1,2) og nettet.
2. Synkronmaskinenhet som angitt i krav 1, karakterisert ved at frekvensomformeren er en synkron-synkronomformer.(5).
3. Synkronmaskinenhet som angitt i krav 1, karakterisert ved at frekvensomformeren er en roterende nettkoblingsomformer (8).
4. Synkronmaskinenhet som angitt i krav 1, karakterisert ved at frekvensomformeren er en vekselstrom-omf ormer (11) .
5. Synkronmaskinenhet som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at frekvensomformeren har et foranderlig frekvensforhold.
NO02274/71A 1970-06-18 1971-06-16 NO128354B (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH923770A CH525583A (de) 1970-06-18 1970-06-18 Synchronmaschinenanlage mit veränderbarer Drehzahl

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO128354B true NO128354B (no) 1973-10-29

Family

ID=4349828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO02274/71A NO128354B (no) 1970-06-18 1971-06-16

Country Status (2)

Country Link
CH (1) CH525583A (no)
NO (1) NO128354B (no)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3005375C2 (de) * 1980-02-11 1985-04-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Turbinensatz

Also Published As

Publication number Publication date
DE2043697B2 (de) 1972-07-13
DE2043697A1 (de) 1971-12-30
CH525583A (de) 1972-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4701691A (en) Synchronous generators
Poza et al. New vector control algorithm for brushless doubly-fed machines
CN109995093A (zh) 风电场的动态有功和无功功率容量
ES416824A1 (es) Una maquina dinamoelectrica sincrona.
Brown et al. Using synchronverters for power grid stabilization
US20150048623A1 (en) Method for operating an electric unit for a pumped-storage power plant
Gish et al. An adjustable speed synchronous machine for hydroelectric power applications
GB1369844A (en) Energy supply plant more especially for aircraft comprising an asynchronous generator driven at variable speed by a prime mover
NO128354B (no)
NO148877B (no) Anordning for aa feste to skrog med hverandre
Simond et al. Expected benefits of adjustable speed pumped storage in the European network.
Bourdoulis et al. Rotor-side PI controller design of DFIG wind turbines based on direct power flow modeling
Shakaryan et al. Experience in the development and operation of asynchronized turbogenerators and condensers in the Russian Power System
US2137990A (en) Frequency converter
Stumpf et al. Dynamics of DFIG controlled by rotor side converter in wind energy
Hosseini et al. Modelling of PSPP control system by using vector control principle and VSI
Allan et al. Electrical aspects of the 8750 hp gearless ball-mill drive at St. Lawrence Cement Company
Rashad Effect of parameters on sub-synchronous operation of series-connected wound-rotor induction motor
US848925A (en) Electric governor.
Schafer et al. Advantages for the electrical grid using a doubly fed asynchronous machine-Numerical simulations
GB2095487A (en) Induction Generators
Valikhani et al. Dynamic Modelling and Control of Multiphase Doubly Fed Induction Generator in Wind Turbine Systems
JP2019517239A (ja) 電源システムに給電すべき三相ac電圧を発生させるための設備および方法
Tsao et al. The squirrel-cage induction generator for power generation
SU115310A1 (ru) Электрическое устройство дл синхронного вращени двух валов