CN105099308B - 一种发电机励磁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电机励磁装置，涉及同步电机励磁控制领域，旨在将强励功能从原有的励磁系统中分离开来，有效降低变压器二次侧绕组的电压及容量，进而降低成本，提高系统可靠性。本发明技术要点包括：正常励磁电源、N个整流桥及控制器；N个整流桥的第一输入端均与正常励磁电源的一端连接，N的整流桥的第二输入端均与正常励磁电源的另一端连接；N为大于0的整数；还包括强励电源及第N+1个整流桥；第N+1个整流桥的第一输入端与强励电源的一端连接，第N+1个整流桥的第二输入端与强励电源的另一端连接；N+1个整流桥的正相输出端连接在一起，反相输出端连接在一起；控制器与各个整流桥具有信号连接等。

Description

一种发电机励磁装置

技术领域

本发明涉及同步电机励磁控制领域，尤其是一种发电机励磁装置。

背景技术

同步发电机励磁系统为发电机提供励磁电流。正常运行时，提供的可调节的直流励磁电流，励磁电流一般小于额定励磁电流，当发电机超负荷运行时，励磁电流有可能达到额定电流的1.1倍。

励磁系统还有一个重要功能，就是当发电机机端或电网发生短路时，发电机进入强励运行工况需要提供较高的强励电压和电流，该电压可能达到额定励磁电压的2-3倍，该电流有可能达到额定励磁电流的1.6-2倍。为了满足两倍的励磁电压和两倍的励磁电流，就要求励磁变压器二次侧绕组电压高容量大，远高于额定运行的要求，这样一来便增加了设备成本，运行工况也由于电压高而变得恶劣。图1示出了现有的发电机励磁装置。

例如，现有的自并励励磁系统通过励磁变压器接到发电机机端，励磁变压器的二次侧电压设计较高。如一台1000MW的发电机，其额定励磁电压约为500V，额定励磁电流约为5000A，为了满足强励设计，励磁变压器的二次侧电压将达到850V-950V，励磁变压器的容量达到7200KVA-7800KVA。正常运行时，由于励磁变压器二次侧电压很高，整流桥控制角约为70°-80°之间，整流桥在深控状态，谐波很大，换相尖峰很大，因而变压器功率因数低，损耗大，而且成本高。由于整流桥深控，还会产生励磁电流的谐波，从而引起发电机轴电压。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种发电机励磁装置，旨在将强励功能从原有的励磁系统中分离开来，有效降低变压器二次侧绕组的电压及容量，进而降低成本，提高系统可靠性。

本发明采用的技术方案包括：

正常励磁电源、N个整流桥及控制器；N个整流桥的第一输入端均与正常励磁电源的一端连接，N的整流桥的第二输入端均与正常励磁电源的另一端连接；控制器与各个整流桥具有信号连接；N为大于0的整数；

还包括强励电源及第N+1个整流桥；第N+1个整流桥的第一输入端与强励电源的一端连接，第N+1个整流桥的第二输入端与强励电源的另一端连接；

N+1个整流桥的正相输出端连接在一起，反相输出端连接在一起；N+1个整流桥的正相输出端与反相输出端之间接有负载；

所述第N+1个整流桥也与控制器具有信号连接；

所述控制器用于检测发电机机端电压，并在发电机机端电压小于第一设定值时停止向第1~N个整流桥输出脉冲控制信号同时向第N+1个整流桥输出脉冲控制信号，在发电机机端电压大于第二设定值时向第1~N个整流桥输出脉冲控制信号同时停止向第N+1个整流桥输出脉冲控制信号；

正常励磁电源电压低于所述强励电源的电压。

进一步，所述控制器还用于在发电机机端电压大于第二设定值时或者向第N+1个整流桥输出脉冲控制信号持续设定时间后向第1~N个整流桥输出脉冲控制信号同时停止向第N+1个整流桥输出脉冲控制信号。

进一步，所述正常励磁电源为第一变压器的励磁绕组，所述强励电源为第二变压器的励磁绕组。

进一步，所述正常励磁电源为励磁变压器的第一二次侧绕组；所述励磁变压器还具有第二二次侧绕组，强励电源为第一次二次侧组与第二二次侧绕组串联。

进一步，所述正常励磁电源为励磁变压器的第一二次侧绕组；所述变压器还具有第二二次侧绕组，强励电源为第二二次侧绕组。

进一步，所述第一设定值为（发电机额定电压×75%）；所述第二设定值为（发电机额定电压×85%）。

进一步，所述设定时间为10s~20s。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明将强励功能从原来的励磁系统中分离出来，即本发明中的励磁装置包括正常励磁部分及强励部分，使得正常励磁部分的电源降了几乎一半，使励磁变压器容量降低了近一半的容量，降低成本，减少损耗，提高运行的功率因数，减少正常运行时的谐波和尖峰过电压，给发电机励磁带来很大优越性。当发电机需要强励时，由独立整流桥完成强励功能，并联的N个整流桥被阻断运行，由于强励工况最多持续几十秒，短时间内独立整流桥和强励电源都具有提供强励电压和电流的能力。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是现有的发电机励磁装置。

图2是本发明中的发电机励磁装置。

图中标记：

1~N+1为第1~ N+1个整流桥。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

参见图2，本发明提供的励磁装置包括正常励磁电源、N+1个整流桥及控制器；第1~N个整流桥的第一输入端均与正常励磁电源的一端连接，第1~N个整流桥的第二输入端均与正常励磁电源的另一端连接；控制器与各个整流桥具有信号连接；N为大于0的整数。

还包括强励电源；第N+1个整流桥的第一输入端与强励电源的一端连接，第N+1个整流桥的第二输入端与强励电源的另一端连接。

N+1个整流桥的正相输出端连接在一起，反相输出端连接在一起；N+1个整流桥的正相输出端与反相输出端之间接有负载。

所述控制器通过电压采样电路与发电机机端连接，所述控制器用于检测发电机机端电压，并在发电机机端电压小于第一设定值时停止向第1~N个整流桥输出脉冲控制信号同时向第N+1个整流桥输出脉冲控制信号，使发电机处于强励磁工况；在发电机机端电压大于第二设定值时向第1~N个整流桥输出脉冲控制信号同时停止向第N+1个整流桥输出脉冲控制信号，使发电机恢复到正常励磁工况。

在一个具体实施例中，所述第一设定值为发电机额定电压的75%，第二设定值为发电机额定电压的85%。

所述强励电源电压高于正常励磁电源电压，以满足发电机强励要求。在其他实施例中，强励电源电压为正常励磁电源电压的两倍。

本发明中的整流桥与现有励磁系统中的整流桥相同，其作用是将交流电转换为脉动直流电。

本发明中的正常励磁电源与强励电源可以是同一励磁变压器的两个相互独立的二次侧绕组，也可以用励磁变压器的第一二次侧绕组作为正常励磁电源，将第一二次侧绕组与第二二次侧绕组串联作为强励电源。也可以使用一个独立的变压器的二次侧绕组作为强励电源，使用另一个独立的变压器二次侧绕组作为正常励磁电源。

考虑到强励时间一般只持续几十秒，一般为10s~20s，在其他实施例中，在强励工况时，控制器在检测发电机机端电压的同时还对强励工况的持续时间进行监测，判断持续时间是否满足设定值，如10s~20s。当这两个条件（发电机机端电压大于第二设定值及强励工况持续时间大于设定值）任意一个满足时，控制器停止向第N+1个整流桥输出脉冲控制信号，向第1~N个整流桥输出脉冲控制信号。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种发电机励磁装置，包括正常励磁电源、N个整流桥及控制器；N个整流桥的第一输入端均与正常励磁电源的一端连接，N的整流桥的第二输入端均与正常励磁电源的另一端连接；控制器与所述N个整流桥具有信号连接；N为大于0的整数；其特征在于，

还包括强励电源及第N+1个整流桥；第N+1个整流桥的第一输入端与强励电源的一端连接，第N+1个整流桥的第二输入端与强励电源的另一端连接；

N+1个整流桥的正相输出端连接在一起，反相输出端连接在一起；N+1个整流桥的正相输出端与反相输出端之间接有负载；

所述第N+1个整流桥也与控制器具有信号连接；

所述控制器用于检测发电机机端电压，并在发电机机端电压小于第一设定值时停止向第1～N个整流桥输出脉冲控制信号同时向第N+1个整流桥输出脉冲控制信号，在发电机机端电压大于第二设定值时或者向第N+1个整流桥输出脉冲控制信号持续设定时间后向第1～N个整流桥输出脉冲控制信号同时停止向第N+1个整流桥输出脉冲控制信号，所述设定时间为10s-20s；

正常励磁电源电压低于所述强励电源电压。

2.根据权利要求1所述的一种发电机励磁装置，其特征在于，所述正常励磁电源为第一变压器的励磁绕组，所述强励电源为第二变压器的励磁绕组。

3.根据权利要求1所述的一种发电机励磁装置，其特征在于，所述正常励磁电源为励磁变压器的第一二次侧绕组；所述励磁变压器还具有第二二次侧绕组，强励电源为第一二次侧绕组与第二二次侧绕组串联。

4.根据权利要求1所述的一种发电机励磁装置，其特征在于，所述正常励磁电源为励磁变压器的第一二次侧绕组；所述变压器还具有第二二次侧绕组，强励电源为第二二次侧绕组。

5.根据权利要求1所述的一种发电机励磁装置，其特征在于，所述第一设定值为(发电机额定电压×75％)；所述第二设定值为(发电机额定电压×85％)。