專利名稱：一種用于水力發(fā)電的變速恒頻發(fā)電機的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水力發(fā)電機的控制裝置，尤其涉及一種用于水力發(fā)電的變速恒頻發(fā)電機的控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外水電站采用的發(fā)電機為常規(guī)水輪發(fā)電機，主要是同步發(fā)電機，也有少量普通異步發(fā)電機。發(fā)電機都只能在額定轉(zhuǎn)速下運行，機組轉(zhuǎn)速固定不變，因此，水輪機的運行工況僅僅決定于水頭和負載，無調(diào)節(jié)余地。常規(guī)水輪發(fā)電機組都設(shè)計成在加權(quán)平均水頭時，達到最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速。水輪機只有運行在最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速附近時，才具有良好的性能和較高的效率。當水頭變化時，水輪機的單位轉(zhuǎn)速也會隨之改變，目前采用的辦法是通過調(diào)節(jié)導(dǎo)葉的張開角度來調(diào)節(jié)水輪機的轉(zhuǎn)速，但是由于目前檢測水輪機轉(zhuǎn)速的方法為齒盤測速，反應(yīng)速度慢，調(diào)節(jié)導(dǎo)葉的張開角度需要一定的時間，在調(diào)節(jié)導(dǎo)葉的張開角度的過程中，機組轉(zhuǎn)速會偏離最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速，而發(fā)電機輸出的功率和頻率是隨水輪機和轉(zhuǎn)速而變化的，從而，發(fā)電機輸出的電壓和頻率穩(wěn)定性非常差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種在水頭和負載變化時，能輸出恒頻恒壓的用于水力發(fā)電的變速恒頻發(fā)電機的控制裝置。本實用新型的技術(shù)方案是其包括水輪機、導(dǎo)葉、發(fā)電機、微機調(diào)速器、光電編碼器、控制器、信號調(diào)理電路，還包括轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器，變壓器和驅(qū)動電路，光電編碼器為絕對式光電編碼器，裝在異步發(fā)電機的非軸伸端，光電編碼器輸出端通過轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路與控制器的輸入端相連接。控制器設(shè)有一組輸出端口，其中兩個輸出端口分別與驅(qū)動電路I的輸入端和驅(qū)動電路II輸入端相連接，驅(qū)動電路I的輸出端與轉(zhuǎn)子側(cè)變壓器的輸入端相連接，驅(qū)動電路II的輸出端與王側(cè)變流器的輸入端相連接，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的另一個輸入端與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組相連接，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器輸出端與網(wǎng)側(cè)變流器的另一個輸入端相連接；網(wǎng)側(cè)變流器的輸出端與電網(wǎng)變壓器相連接；控制器的另一輸出端口與微機調(diào)速器的輸入端相連接，微機調(diào)速器與水輪機導(dǎo)葉相連接，水輪機通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子進行機械上的連接，發(fā)電機的定子繞組接入與電網(wǎng)直接相連的電網(wǎng)變壓器。所述發(fā)電機為雙饋異步發(fā)電機。所述發(fā)電機為無刷雙饋發(fā)電機。本實用新型的效果是，由于采用絕對式光電編碼器能將水輪機轉(zhuǎn)速的變化通過控制器迅速反饋給轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，調(diào)節(jié)發(fā)電機的定子輸出的功率，從而保證發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率保持恒定。

圖1是本實用新型實施方案示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。參照附圖1，其包括水輪機1、導(dǎo)葉11、雙饋異步發(fā)電機2、微機調(diào)速器9、光電編碼器8、控制器7、信號調(diào)理電路10，還包括轉(zhuǎn)子側(cè)變流器4、網(wǎng)側(cè)變流器5，變壓器3和驅(qū)動電路6。光電編碼器8為絕對式光電編碼器，裝在異步發(fā)電機2的非軸伸端，光電編碼器8輸出端通過轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路10與控制器7的輸入端相連接?？刂破?由80C196MC單片機 7-1，電壓調(diào)節(jié)電路I 7-2及電壓調(diào)節(jié)電路II 7-3組成，控制器7設(shè)有一組輸出端，其中兩個輸出端分別與驅(qū)動電路I 6-1的輸入端和驅(qū)動電路II 6-2輸入端相連接，驅(qū)動電路6由PWM 信號驅(qū)動及隔離模塊組成，驅(qū)動電路I 6-1的輸出端與轉(zhuǎn)子側(cè)變壓器5的輸入端相連接，驅(qū)動電路II 6-2的輸出端與王側(cè)變流器5的輸入端相連接，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器4的另一個輸入端與異步發(fā)電機2的轉(zhuǎn)子繞組相連接，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器4輸出端與網(wǎng)側(cè)變流器5的另一個輸入端相連接。網(wǎng)側(cè)變流器5的輸出端與電網(wǎng)變壓器3相連接；控制器7的另一個輸出端與微機調(diào)速器9的輸入端相連接，微機調(diào)速器9與水輪機導(dǎo)葉11相連接，水輪機1通過聯(lián)軸器與異步發(fā)電機2的轉(zhuǎn)子進行機械上的連接，雙饋異步發(fā)電機2的定子繞組接入與電網(wǎng)直接相連的電網(wǎng)變壓器3。工作時，雙饋異步發(fā)電機2向電網(wǎng)輸出的功率由兩部分組成，一部分為從雙饋異步發(fā)電機2的定子輸出的功率，另一部分為從雙饋異步發(fā)電機2的轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器4 和網(wǎng)側(cè)變流器5輸出，雙饋異步發(fā)電機2的定子繞組是通過電網(wǎng)變壓器3與電網(wǎng)連接在一起的，而雙饋異步發(fā)電機2的轉(zhuǎn)子繞組輸出的功率是可調(diào)的，其電流和電壓的頻率、相位、 幅值都是可調(diào)的，當水頭或流量變化時，光電編碼器8通過控制器7反饋信號給轉(zhuǎn)子側(cè)變流器4和網(wǎng)側(cè)變流器5，從而控制通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器4和網(wǎng)側(cè)變流器5饋入雙饋異步發(fā)電機 2轉(zhuǎn)子繞組的電流參數(shù)來保證雙饋異步發(fā)電機2定子輸出的電壓、頻率不變，同時可調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因素，吸收電網(wǎng)過剩的無功。當水輪機1轉(zhuǎn)速變化超過允許的范圍時，光電編碼器 8迅速反饋給控制器7，控制水輪機導(dǎo)葉11開度來調(diào)節(jié)水輪機1的轉(zhuǎn)速，從而讓水輪機1運行在允許的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)發(fā)電機輸出的轉(zhuǎn)速和電流的雙閉環(huán)控制，從而確保輸出的電壓、頻率的恒定。以上是本實用新型的一種實施方式，一個優(yōu)選示范例，為達到水力發(fā)電過程中變速恒頻的目的，也可通過其它的方式，如雙饋異步發(fā)電機2改為無刷雙饋發(fā)電機，饋入的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器4和網(wǎng)側(cè)變流器5由轉(zhuǎn)子引入改為由定子中的附加繞組引入等，凡與本實施例等效的技術(shù)方案均屬本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種用于水力發(fā)電的變速恒頻發(fā)電機的控制裝置，其包括水輪機、導(dǎo)葉、發(fā)電機、微機調(diào)速器、光電編碼器、控制器、信號調(diào)理電路，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器，變壓器和驅(qū)動電路，光電編碼器為絕對式光電編碼器，裝在異步發(fā)電機的非軸伸端， 光電編碼器輸出端通過轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路與控制器的輸入端相連接；控制器設(shè)有一組輸出端口，其中兩個輸出端口分別與驅(qū)動電路I的輸入端和驅(qū)動電路II輸入端相連接，驅(qū)動電路I的輸出端與轉(zhuǎn)子側(cè)變壓器的輸入端相連接，驅(qū)動電路II的輸出端與王側(cè)變流器的輸入端相連接，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的另一個輸入端與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組相連接，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器輸出端與網(wǎng)側(cè)變流器的另一個輸入端相連接；網(wǎng)側(cè)變流器的輸出端與電網(wǎng)變壓器相連接；控制器的另一輸出端口與微機調(diào)速器的輸入端相連接，微機調(diào)速器與水輪機導(dǎo)葉相連接，水輪機通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子進行機械上的連接，發(fā)電機的定子繞組接入與電網(wǎng)直接相連的電網(wǎng)變壓器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水力發(fā)電的變速恒頻發(fā)電機的控制裝置，其特征在于，所述發(fā)電機為雙饋異步發(fā)電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水力發(fā)電的變速恒頻發(fā)電機的控制裝置，其特征在于，所述發(fā)電機為無刷雙饋發(fā)電機。
專利摘要本實用新型提供一種用于水力發(fā)電的變速恒頻發(fā)電機的控制裝置，包括水輪機、導(dǎo)葉、發(fā)電機、微機調(diào)速器、光電編碼器、控制器、信號調(diào)理電路，還包括轉(zhuǎn)子側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器，變壓器和驅(qū)動電路，光電編碼器為絕對式光電編碼器，控制器設(shè)有一組輸出端口，微機調(diào)速器與水輪機導(dǎo)葉相連接，水輪機通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的轉(zhuǎn)子進行機械上的連接，發(fā)電機的定子繞組接入與電網(wǎng)直接相連的電網(wǎng)變壓器。本實用新型能保證發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率保持恒定。
文檔編號H02P9/48GK202261153SQ201120387798
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者舒猛 申請人:湘潭電機股份有限公司