CN101369004A - 一种用于励磁系统频谱分析的微相移快速变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于励磁系统频参数分析的微相移快速变换器。测量励磁系统频率特性时，需要用频谱分析仪对励磁系统进行频率特性测试，频谱分析仪的测量输入信号电压要求比较低，而发电机电压比较高，不能将发电机电压直接加到频谱分析仪上。这种快速变换器能够将发电机电压等高电压信号经过电气隔离，变换为低电压信号，可以直接用频谱分析仪测量，并且这种快速变换器可以进行偏差量的测试，即可以调整参考量使稳态输出为零，将变化量根据需要进行放大，这样可以使测试结果精确，便于分析和比较。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于励磁系统频谱分析的微相移快速变换器，属于电力系统领域。
背景技术
长期以来，我国电力系统设计和调度部门在进行电力系统稳定计算中使用的模型和参数存在着严重的失真问题，一般发电机参数根据制造厂提供的数据，励磁和调速系统普遍采用所谓典型模型和参数，负荷模型和参数更是与实际相差甚远。随着我国电力系统规模的不断扩大，特别是全国联网的进行，系统稳定的问题越来越突出，对电力系统稳定分析计算的要求也越来越高。进行励磁系统模型和参数调查和测试，得到符合实际的模型和参数，建立比较精确的计算用数据库，对于提高我国电力系统的安全运行和经济运行水平有重要的现实意义和历史意义。
发明内容
本发明提供了一种用于励磁系统频参数分析的微相移快速变换器。测量励磁系统频率特性时，需要用频谱分析仪对励磁系统进行频率特性测试，频谱分析仪的测量输入信号电压要求比较低，而发电机电压比较高，不能将发电机电压直接加到频谱分析仪上。这种快速变换器能够将发电机电压等高电压信号经过电气隔离，变换为低电压信号，可以直接用频谱分析仪测量，并且这种快速变换器可以进行偏差量的测试，即可以调整参考量使稳态输出为零，将变化量根据需要进行放大，这样可以使测试结果精确，便于分析和比较。具体步骤如下：
1、将包括发电机电压的高电压信号经过电气隔离，变换为低电压信号，从而直接用频谱分析仪测量，并进行偏差量的测试，以及将变化量根据需要进行放大。
2、所述变换为低电压信号的步骤是将发电机的三相电压UA、UB、UC经过测量用电压互感器降压，再经过三相桥式全波整流，变换成与发电机电压成比例的直流电压。
3、所述变换成的直流电压为脉动直流电压，再经过滤波电路变换为平稳的直流电压。
4、所述变换成的直流电压与发电机电压成比例，为了得到发电机电压的偏差量，经过了一级减法电路，将稳态输出的直流电压抵消掉，使稳态输出为零。
5、发电机电压偏差量信号比较小，为了获得放大了的发电机电压偏差量，经过了一级比例放大电路，将发电机电压偏差量按比例放大，从而使测试结果精确，便于分析和比较，这样将发电机电压变化量信号与频谱分析仪产生的信号进行频谱分析，从而得到励磁系统的实际参数。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图；
图2是本发明电路的相频特性图；
图3是本发明电路的幅频特性图。
具体实施方式
以下，参考附图1、附图2和附图3详细描述在进行发电机励磁系统频谱分析时的具体实现方法。
长期以来，我国电力系统设计和调度部门在进行电力系统稳定计算中使用的模型和参数存在着严重的失真问题，一般发电机参数根据制造厂提供的数据，励磁和调速系统普遍采用所谓典型模型和参数，负荷模型和参数更是与实际相差甚远。随着我国电力系统规模的不断扩大，特别是全国联网的进行，系统稳定的问题越来越突出，对电力系统稳定分析计算的要求也越来越高。进行励磁系统模型和参数调查和测试，得到符合实际的模型和参数，建立比较精确的计算用数据库，对于提高我国电力系统的安全运行和经济运行水平有重要的现实意义和历史意义。
对于励磁系统模型的测试方法，可以分为时域法和频域法，频域法基于经典控制理论，常用FFT变换，将系统输入输出时域信号转换为频域信号后，利用自相关函数和互相关函数的一些特性，滤去噪声，获得无干扰的结果，即系统的相频特性和幅频特性，再通过最小二乘法拟合获得估计的参数。时域法基于现代控制理论，常用状态空间方程直接获得系统的参数。频谱分析仪就是用来进行频谱分析，获得相频特性和幅频特性的仪器，但是频谱分析仪不能接大信号，只能接小信号。这里所述的微相移快速变换器就是用来将大信号转换成小信号来用于频谱分析。
用频谱分析仪产生一个小信号，加于发电机励磁调节器的电压相加点，相当于在发电机稳态状态下给发电机叠加一个小信号，必然对于发电机励磁调节器的输出有影响，相应的发电机电压也会有影响。用发电机电压信号的变化量与频谱分析仪产生的信号进行频谱分析，就可以得到这个环节的频谱特性，从而可以得到励磁系统的实际参数。
为了将发电机电压的变化量信号转换为适合于频谱分析仪的信号，特设计了专用的微相移快速变换器，将发电机电压UA、UB、UC加到相应的端子上，三相电压经过测量用电压互感器降压，再经过三相桥式全波整流，变换成与发电机电压成比例的直流电压。
变换成的直流电压为脉动直流电压，再经过滤波电路变换为平稳的直流电压。
变换成的直流电压与发电机电压成比例，为了得到发电机电压的偏差量，经过了一级减法电路，将稳态输出的直流电压抵消掉，使稳态输出为零。
发电机电压偏差量信号比较小，为了获得放大了的发电机电压偏差量，经过了一级比例放大电路，将发电机电压偏差量按比例放大，这样可以使测试结果精确，便于分析和比较。
这样将发电机电压变化量信号与频谱分析仪产生的信号即加到发电机励磁调节器电压相加点的信号进行频谱分析，就可以得到这个环节的频谱特性，从而可以得到励磁系统的实际参数。
对于本发明所述变换器的幅频特性和相频特性，在精确计算实际幅频特性和相频特性时还应该考虑变换器引起的变化，数值详见表1。根据表1中数值绘制出Vt相频特性图(如图2所示)及Vt通道幅频特性图(如图3所示)。
表1 Vt频响特性
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
Claims (5)
1、一种用于励磁系统频参数分析的微相移快速变换器，其特征在于将包括发电机电压的高电压信号经过电气隔离，变换为低电压信号，从而直接用频谱分析仪测量，并进行偏差量的测试，以及将变化量根据需要进行放大。
2、如权利要求1所述的微相移快速变换器，其特征在于所述变换为低电压信号的步骤是将发电机的三相电压UA、UB、UC经过测量用电压互感器降压，再经过三相桥式全波整流，变换成与发电机电压成比例的直流电压。
3、如权利要求2所述的微相移快速变换器，其特征在于所述变换成的直流电压为脉动直流电压，再经过滤波电路变换为平稳的直流电压。
4、如权利要求3所述的微相移快速变换器，其特征在于所述变换成的直流电压与发电机电压成比例，为了得到发电机电压的偏差量，经过了一级减法电路，将稳态输出的直流电压抵消掉，使稳态输出为零。
5、如权利要求4所述的微相移快速变换器，其特征在于发电机电压偏差量信号比较小，为了获得放大了的发电机电压偏差量，经过了一级比例放大电路，将发电机电压偏差量按比例放大，从而使测试结果精确，便于分析和比较，这样将发电机电压变化量信号与频谱分析仪产生的信号进行频谱分析，从而得到励磁系统的实际参数。
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