变速抽水蓄能发电电动机设计研究

骆 林

（东方电气集团东方电机有限公司，四川省德阳市 618000）

0 引言

随着风能、太阳能等波动性、间歇性清洁能源的大规模发展，以及核电机组的应用，要求电网具有更加灵活、快速的响应能力，以保持自身的稳定性和可靠性。常规定转速抽水蓄能电站是目前最可靠的大规模储能方式和电网负荷调节手段，但是其功率调节范围和响应速度受到恒定转速运行的局限；变速抽水蓄能机组具备特有的宽范围功率调节能力，以及毫秒级的响应速度，对波动性、间歇性清洁能源的消纳更具优势，是建设坚强电网、智能电网的重要组成部分[1-2]。

要实现变速运行，所有发电电动机不管是定速，还是变速，其工作的基本原理是定子旋转磁场必须与转子旋转磁场保持在同一转速、相对静止，磁场间存在一定的夹角，才能产生恒定的电磁转矩进行工作。如果要进行变速，一种方式是定子侧与电网频率解耦，另一种方式是转子侧与转子转速解耦。第一种方式需要在电网与定子绕组间设置全功率变频器；第二种方式，需要转子上有旋转磁场，这就要求有变频器在转子三相绕组中通入交流电，这种方式欧美称为双馈，日本称为交流励磁。两种方式的拓扑原理图如图1、图2所示：

图1 全功率变频方式变速系统拓扑原理图Figure 1 Principle topology for variable speed machine with Full-Power converter

图2 交流励磁方式变速系统拓扑原理图Figure 2 Principle topology for variable speed machine with AC-excitation

1 发电电动机变速方式选取

两种变速方式各有优缺点，究竟采用哪种方式，要根据电站的具体情况，综合考虑。……