專利名稱：燃氣輪機變頻啟動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于燃氣輪機領域，特別涉及一種燃氣輪機變頻啟動裝置。
技術背景燃氣輪機動力裝置不能自啟動，必須由其它啟動裝置拖動到燃氣輪機自身能夠維持運轉。 可作為燃氣輪機啟動機的有電動機、內燃機、膨脹透平、液壓馬達、空氣馬達等。電動機是 目前應用最普遍的一種啟動方式，它有時與變頻器配套使用，不需要配備附加設備來改善扭 矩特性。目前用于燃氣輪機啟動用的變頻器都是負載換向式電流源型(Load Commutated Inverter ——LCI)變頻器。LCI變頻器的負載為同步電動機，晶閘管的關斷主要靠同步電動機定子交 流反電勢自然完成，不需要強迫換相。同步電動機在整個調速范圍內都必須提供超前的功率 因數，以保證逆變器晶閘管的正常換相，同時電動機必須有足夠的漏電感，以限制晶閘管的 di/dt。電流源型變頻器一般采用6脈波或12脈波晶閘管電流源型整流電路結構，采用6脈波 結構時輸入電流的諧波可達20%，采用12脈波結構時輸入電流的諧波可降為10%，但還達 不到正EE519-1992標準規定的在電網短路電流小于20倍負載電流時總諧波電流失真小于5 %的要求，所以需要配備輸入諧波濾波器。濾波器體積龐大，且影響系統效率，額外增加投 資。另外濾波器的設計與電網參數和負載工況都有關系， 一旦參數和工況發生變化，濾波器 又得重新調整，十分不便，且影響濾波效果。諧波的電動機附加損耗最為嚴重的是轉子銅損 耗，因為電動機轉子是以接近基波頻率旋轉速度旋轉的，因此對于高次諧波電壓來說，轉子 總是在轉差率接近1的狀態下旋轉，所以轉子銅損耗較大。普通的電流源型變頻器輸出電流 波形和輸入電流波形極為相似，都為120°的方波，總諧波電流失真達到30%左右。為了降 低輸出諧波，也有采用輸出12脈波方案或設置輸出濾波器，輸出波形會有較大改善，但系統 的成本和復雜性也會大大增加。 發明內容針對現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種燃氣輪機變頻啟動裝置。 本實用新型包括發電機斷路器、輸入斷路器、多重化變壓器、變頻器、輸出隔離斷路器。 其中發電機斷路器1與發電機6相連，多重化變壓器3分別與輸入斷路器2、變頻器4相連， 輸出隔離斷路器5分別與變頻器4、發電機6相連，燃氣輪機7與發電機6相連，如圖l所示。其中變頻器4為無諧波高壓變頻器，其采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯的方式 實現直接高壓輸出。電網電壓經過副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單 元為三相輸入、單相輸出的交-直-交PWM電壓源型逆變器結構，實現變頻變壓的髙壓直接輸 出，供給高壓電動機。 本實用新型的工作原理如下在燃氣輪機電站，燃氣輪機啟動時把同步發電機作為啟動電動機；在使用燃氣輪機提供 動力的情況下，將異步電動機作為啟動電機。同步發電機作為燃氣輪機啟動電機時，首先斷開發電機斷路器，然后接通變頻器輸入斷 路器和輸出隔離斷路器，之后控制變頻器工作，此時勵磁裝置由變頻器控制給發電機轉子勵 磁，發電機作為電動機拖動燃氣輪機從靜止狀態慢慢旋轉升速，當接近燃氣輪機的工作轉速 時，控制變頻器停止工作，同時停止勵磁，再斷開變頻器輸入斷路器和輸出隔離斷路器，燃 氣輪機靠自身的動力驅動繼續升速，當接近同步轉速時，再給發電機加上勵磁，在滿足并網 條件時，接通發電機斷路器。異步電動機作為燃氣輪機啟動電機時，除不需要勵磁外，其它工作過程與同步發電機相同。本實用新型大大降低了燃氣輪機變頻啟動過程中由諧波引起的電機發熱、噪音和轉矩脈. 動，且對電機沒有特殊要求，可直接采用普通同步或異步電機；且采用的完美無諧波高壓變 頻器的輸入電流諧波失真很低，其輸入的綜合因數達0.95以上。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的電路連接圖。圖中l為發電機斷路器，2為變頻器輸入斷路器，3為多重化變壓器，4為變頻器，5為 輸出隔離斷路器，6為發電機，7為燃氣輪機。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。在本實例中，變頻啟動器4選用PH-6-6"7000(880A),多重化變壓器3選用PDM-10，輸 出隔離斷路器5選用LGDH-10，發電機6選用QFR-135-2，燃氣輪機7選用R0110，發電機 機斷路器1選用HECS。本實例的電路連接如圖2所示，6KV電網電壓由變頻器輸入斷路器2連接到多重化變壓 器3的原邊，6KV電壓經過副邊多重化的隔離降壓后，由多重化變壓器3的副邊連接到變頻 器4的15個輸入端，輸出隔離斷路器5的輸入端與變頻器4的三相輸出端相連，輸出隔離斷 路器5的輸出端與發電機6的三相輸入端相連；發電機斷路器1的輸入端也與發電機6的三 相輸入端相連；燃氣輪機7直接與發電機6相連。本例中變頻器輸出電壓為6KV,每相由5個額定電壓為690V的功率單元串聯而成，輸 出相電壓為3450V，線電壓達6KV，每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率 單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，實現多重化，以 達到降低輸入諧波電流的目的。本例中的變頻，即為30脈沖的整流電路結構，輸入電流波形 接近正弦波。
權利要求1、一種燃氣輪機變頻啟動裝置，包括發電機斷路器、輸入斷路器、多重化變壓器、變頻器和輸出隔離斷路器，其特征在于發電機斷路器與發電機相連，多重化變壓器分別與輸入斷路器、變頻器相連，輸出隔離斷路器分別與變頻器、發電機相連，燃氣輪機與發電機相連。
2、 如權利要求1所述的一種燃氣輪機變頻啟動裝置，其特征在于所述的變頻器為無諧波高壓 變頻器，其采用若干個低壓P觀變頻功率單元串聯的方式。
專利摘要一種燃氣輪機變頻啟動裝置屬于燃氣輪機領域，包括發電機斷路器、輸入斷路器、多重化變壓器、變頻器、輸出隔離斷路器，其中發電機斷路器與發電機相連，多重化變壓器分別與輸入斷路器、變頻器相連，輸出隔離斷路器分別與變頻器、發電機相連，燃氣輪機與發電機相連。本實用新型大大降低了燃氣輪機變頻啟動過程中由諧波引起的電機發熱、噪音和轉矩脈動，且對電機沒有特殊要求，可直接采用普通同步或異步電機；且采用的完美無諧波高壓變頻器的輸入電流諧波失真很低，其輸入的綜合因數達0.95以上。
文檔編號H02P27/04GK201025131SQ20072001041
公開日2008年2月20日 申請日期2007年1月31日 優先權日2007年1月31日
發明者偉 宋, 楊勝群, 生德品, 旭 郭 申請人:沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司