一种可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统的制作方法

1.本发明涉及水力发电技术领域，尤其涉及一种可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统。


背景技术：

2.对于低水头水力资源的开发利用日趋向好，特别是在城市生活污水处理场站净水排放的节能回收技术的开发上尤为突出。在污水处理场站就地消纳的电量占比小于15％，具有不可比拟的优越性，其开发价值也更具有吸引力。
3.对于水头3～15m的污水处理场站，如何对低水头污水处理站的水力资源开发利用是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统。
5.本发明提供了一种可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统，包括：
6.引水装置，用于将水从预设高度引入至水轮机处，水轮机处的高度与预设高度之间满足预设高度差；
7.水轮机，用于将水流的势能转换为机械能；
8.永磁同步发电机，用于将机械能转换为变频、变幅的三相交流电；
9.整流器，包括不可控整流桥和boost电路，用于将所述三相交流电转换为直流电输出。
10.进一步地，所述引水装置包括：
11.污水处理后净水排水管路，包括进水口和出水口，且进水口和出水口之间形成预设高度差，在所述污水处理后净水排水管路内设置第一电动阀门；
12.发电旁通管，与污水处理后净水排水管路并排设置，在出水口的发电旁通管内设置第二电动阀门；
13.流量计，设置于所述进水口处。
14.进一步地，所述水轮机具体为贯流式水轮机；
15.所述贯流式水轮机包括：进水段、导叶、转轮以及出水段。
16.进一步地，所述贯流式水轮机的转轮直径为340mm。
17.进一步地，所述不可控整流桥包括：
18.机侧滤波电感、并联的二极管组以及与二极管组并联的电容；
19.其中，机侧滤波电感包括三个第一电感线，并联的二级管组包括三组并联的二极管组，每组二极管组包括串联且同向的两个第一二极管，每个第一电感线的输出端连接至一组二级管组的两个第一二极管之间，三个第一电感线的输入端连接永磁同步发电机输出的三相交流电。
20.进一步地，boost电路，位于并联的二极管组与电容之间，包括：
21.t型电路结构，包括三个支路，第一支路、第二支路以及第三支路；
22.第一支路连接至所述并联的二极管组的正极端，第二支路连接至所述并联的二极管组的负极端，第三支路连接至所述电容一端；
23.第一支路上设置第二电感线，第二支路上设置mos管，第三支路上设置第二二极管。
24.进一步地，还包括：
25.逆变器，用于将直流电转换为交流电。
26.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
27.本发明提供了一种可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统，包括：引水装置，用于将水从预设高度引入至水轮机处，水轮机处的高度与预设高度之间满足预设差值；水轮机，用于将水流势能转换为机械能；永磁同步发电机，用于将机械能转换为变频、变幅的三相交流电；整流器，包括不可控整流桥和boost电路，用于将三相交流电转换为直流电输出，进而可以对满足预设水头的水力资源进行利用，并通过将水的势能转换为机械能，最后，将机械能转换为电能进行输出，提高了转换效率。
附图说明
28.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
29.图1示出了本发明实施例中可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统的结构示意图；
30.图2示出了本发明实施例中引水装置的示意图；
31.图3示出了本发明实施例中整流器的结构示意图。
具体实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.本发明的实施例提供了一种可变速永磁同步全功率变速潮汐发电系统，如图1所示，包括：
34.引水装置101，用于将水从预设高度引入水轮机102处，水轮机102处的高度与预设高度之间满足预设差值。
35.水轮机102，用于将水流的势能转换为机械能；
36.永磁同步发电机103，用于将机械能转换为变频、变幅的三相交流电；
37.整流器104，包括不可控整流桥和boost电路，用于将三相交流电转换为直流电输出。
38.在一种可选的实施方式中，如图2所示，该引水装置101包括：污水处理后净水排水
管路201，包括进水口2011和出水口2012，且进水口2011和出水口2012之间形成预设高度。该预设高度差就是低水头的高度，满足水轮机的水头要求，污水处理后净水排水管路201内设置第一电动阀门2013。发电旁通管202，与污水处理后净水排水管路201并排设置，在出水口的发电旁通管202内设置第二电动阀门2021，用于机组开停、检修及事故备用。
39.当然，在第一电动阀门和第二电动阀门用于控制各自管道的开启和关闭。第二电动阀2021设置在发电机出水末端，防止下游水倒流进入厂房。流量计204，设置于进水口2011处，用于对进水量进行检测。
40.在一种可选的实施方式中，该水轮机具体为贯流式水轮机；该贯流式水轮机包括：进水段、转轮以及出水段。
41.该水轮机应用在低水头上，具体为3～15m，流量范围0.5～3m3/s，单机容量50kw～350kw。该贯流式水轮机的转轮直径为340mm，叶片数量为4。
42.在一种可选的实施方式中，该永磁同步发电机按照气隙磁通方向分类，永磁同步发电机可以分为径向气隙磁通和轴向气隙磁通。
43.按照转子位置不同，永磁同步发电机有内转子和外转子区别。
44.永磁同步发电机同样由定、转子两大主要组成部分构成，其定子部分主要包括定子铁心，定子绕组和起固定作用的机座等，与电励磁同步电机结构类似，在电机运行过程中固定不动，转子部分取消了励磁绕组，主要包括转子铁心、永磁磁极和转轴等，主磁通通过永磁磁极提供。采用永磁体励磁，减少了励磁绕组、电刷和集电环等结构，采用高性能永磁体，增大气隙磁密，减小电机体积，采用永磁同步发电机结构紧凑，运行安全可靠，加工和装配费用较少。
45.在一种可选的实施方式中，如图3所示，该不可控整流桥包括：
46.机测滤波电感、并联的二极管组以及与二级管组并联的电容c；其中，机侧滤波电感包括三个第一电感线(l1、l2、l3)，并联的二极管组包括三组并联的二级管组，每组二级管组包括串联且同向的两个第一二极管(d1、d2)，每个第一电感线(l1、l2或l3)的输出段连接至一组二极管组的两个第一二极管(d1、d2)之间，三个第一电感线(l1、l2、l3)的输入段连接永磁同步发电机输出的三相交流电。
47.该boost电路，位于并联的二极管组与电容c之间，包括：
48.t型电路结构，包括三个支路，第一支路、第二支路以及第三支路；
49.第一支路连接至所述并联的二极管组的正极端，第二支路连接至所述并联的二极管组的负极端，第三支路连接至电容c一端；
50.第一支路上设置第二电感线l，第二支路上设置mos管，第三支路上设置第二二极管d0。
51.该boost电路能够升高直流电压，并使其保持在一个稳定的电压附近，增大系统的工作范围，相较于单独采用不可控整流电路的整流能够提高效率。
52.当然，该系统不仅可以采用上述的整流方式对三相交流电转换为直流以供负载使用，或者直接接入电网，而且，还可以将直流通过逆变器之后，转换为交流电，以输送至电网或者共给交流负载使用。
53.该逆变器具体为pwm逆变器，可以为电压型逆变器或者电流型逆变器，在此并不作限定。该逆变器的结构与整流器的结构正好相反。
54.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
55.本发明提供了一种可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统，包括：引水装置，用于将水从预设高度引入至水轮机处，水轮机处的高度与预设高度之间满足预设差值；水轮机，用于将水流势能转换为机械能；永磁同步发电机，用于将机械能转换为变频、变幅的三相交流电；整流器，包括不可控整流桥和boost电路，用于将三相交流电转换为直流电输出，进而可以对满足预设水头的水力资源进行利用，并通过将水的势能转换为机械能，最后，将机械能转换为电能进行输出，提高了转换效率。
56.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
57.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统，其特征在于，包括：引水装置，用于将水从预设高度引入至水轮机处，水轮机处的高度与预设高度之间满足预设高度差；水轮机，用于将水流的势能转换为机械能；永磁同步发电机，用于将机械能转换为变频、变幅的三相交流电；整流器，包括不可控整流桥和boost电路，用于将所述三相交流电转换为直流电输出。2.如权利要求1所述的可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统，其特征在于，所述引水装置包括：污水处理后净水排水管路，包括进水口和出水口，且进水口和出水口之间形成预设高度差，在所述污水处理后净水排水管路内设置第一电动阀门；发电旁通管，与污水处理后净水排水管路并排设置，在出水口的发电旁通管内设置第二电动阀门；流量计，设置于所述进水口处。3.如权利要求1所述的可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统，其特征在于，所述水轮机具体为贯流式水轮机；所述贯流式水轮机包括顺次连接的进水段、转轮以及出水段。4.如权利要求3所述的可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统，其特征在于，所述贯流式水轮机的转轮直径为340mm，叶片数量为4。5.如权利要求1所述的可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统，其特征在于，所述不可控整流桥包括：机侧滤波电感、并联的二极管组以及与二极管组并联的电容；其中，机侧滤波电感包括三个第一电感线，并联的二级管组包括三组并联的二极管组，每组二极管组包括串联且同向的两个第一二极管，每个第一电感线的输出端连接至一组二级管组的两个第一二极管之间，三个第一电感线的输入端连接永磁同步发电机输出的三相交流电。6.如权利要求5所述的可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统，其特征在于，boost电路，位于并联的二极管组与电容之间，包括：t型电路结构，包括三个支路，第一支路、第二支路以及第三支路；第一支路连接至所述并联的二极管组的正极端，第二支路连接至所述并联的二极管组的负极端，第三支路连接至所述电容一端；第一支路上设置第二电感线，第二支路上设置mos管，第三支路上设置第二二极管。7.如权利要求1所述的可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统，其特征在于，还包括：逆变器，用于将直流电转换为交流电。

技术总结
本发明涉及水力发电技术领域，尤其涉及一种可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统，包括：引水装置，用于将水从预设高度引入至水轮机处，水轮机处的高度与预设高度之间满足预设差值；水轮机，用于将水流势能转换为机械能；永磁同步发电机，用于将机械能转换为变频、变幅的三相交流电；整流器，包括不可控整流桥和Boost电路，用于将三相交流电转换为直流电输出，进而可以对满足预设水头的水力资源进行利用，并通过将水的势能转换为机械能，最后，将机械能转换为电能进行输出，提高了转换效率。提高了转换效率。提高了转换效率。


技术研发人员：李其昌 郑博文 丁科 冯涛 王中才
受保护的技术使用者：国家电投集团重庆狮子滩发电有限公司
技术研发日：2023.01.06
技术公布日：2023/7/4