CN201590799U - 采用电流型脉宽调制整流技术的无谐波静态励磁装置 - Google Patents
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Abstract
采用电流型脉宽调制整流技术的无谐波静态励磁装置包括绝缘栅双极型晶体管构成的整流电路(6)、励磁调节器(7)，其特征在于：发电机(1)的输出端分三路，第一路通过励磁变压器(3)连接整流电路(6)的输入端，第二路通过电压互感器(4)接励磁调节器(7)的输入端，第三路通过电流互感器(5)接励磁调节器(7)的另一输入端，励磁调节器(7)的输出端接整流电路(6)中绝缘栅双极型晶体管IGBT，整流电路(6)的输出端接励磁绕组(2)。通过励磁调节器控制，在直流端得到的直流具有电流恒定、无谐波、电压可调、功率因数高的特点，除此外，还能对发电机的电压和无功进行调节。在中小型的发电机的静态励磁系统中都有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于快速可调易控的无谐波的新型静态励磁系统装置，具体的是将绝缘栅双极晶体管(IGBT)运用于励磁系统，进行电流型脉宽调制(PWM)整流变换，从而输出电压可调、电流恒定的直流电。适用于中小型发电机的静态励磁系统。
背景技术
当代电力电子技术、微电子技术和现代控制理论以惊人的速度向前发展，功率半导体器件性能不断提高，已从早期广泛使用的半控型功率半导体开关，如普通晶闸管(SCR)发展到如今性能各异且类型诸多的全控型功率开关，如双极型晶体管(BJT)、门极关断(GTO)晶闸管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、功率场效应晶体管(MOSFET)等。功率半导体开关器件技术的进步，促进了电力电子变流装置技术的迅速发展，出现了各类变流装置，在国民经济各领域中取得了广泛的应用。但是，目前这些变流装置很大一部分需要整流环节，以获得直流电压，由于常规整流环节广泛采用二极管不可控整流电路或晶闸管相控整流电路，因而对电网注入了大量的谐波及无功功率，造成了电网的严重“污染”。治理这种电网“污染”最根本措施就是，要求变流装置实现网侧电流正弦化，并且运行于单位功率因数。其主要思路就是，将脉宽调制(PWM)技术引入到整流器的控制之中，设计出PWM整流器，使整流器网侧电流正弦化，并且相位可调，可以运行于单位功率因数。
励磁系统作为同步发电机的一个重要组成部分，除了能够在正常情况下维持发电机机端电压在给定水平、实现并联运行发电机组之间无功功率的合理分配，还能通过调节励磁电流的大小提供正阻尼抑制电力系统的低频/超低频振荡。传统的励磁系统采用的是普通晶闸管(SCR)构成的三相半控桥式整流，如附图图3，在电力系统中使用非常普遍，具有调节质量高、调整方便、造价低、维护方便等优点，在小水电发电机中得到广泛运用。尽管如此，它还是有其自身的缺点：普通晶闸管(SCR)是半控型器件，它的开关频率较低、关断电路复杂；由SCR构成的整流电路谐波较大、功率因数低、损耗较高；变压器需要降温系统；电路所能提供的励磁容量有限、在换流状态下无法从机端吸收无功等。新型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率器件是电压型控制器件，它具有控制电路简单、开关频率很高、开关损耗小、耐压高等优点，由IGBT构成的电子开关在开关式静态励磁调节器中将逐步占主导地位。
发明内容
技术问题：本实用新型的目的是针对上述各功率半导体开关器件的问题，提供一种采用电流型脉宽调制整流技术的无谐波静态励磁装置。具有易于驱动，与励磁同步简单，控制简单，降低成本，性能高，能够实现较好的整流，较好的保证供电质量和电网安全等优点。
技术方案：本实用新型的采用电流型脉宽调制整流技术的无谐波静态励磁装置是通过以下技术方案实现的。该装置包括绝缘栅双极型晶体管构成的整流电路、励磁调节器，其特征在于：发电机的输出端分三路，第一路通过励磁变压器连接整流电路的输入端，第二路通过电压互感器接励磁调节器的输入端，第三路通过电流互感器接励磁调节器的另一输入端，励磁调节器的输出端接整流电路中绝缘栅双极型晶体管IGBT，整流电路的输出端接励磁绕组。
整流电路是由一个电感电容(LC)滤波器接由绝缘栅双极型晶体管IGBT构成的三相全桥电流型脉冲调制整流，每个桥臂都是由一个绝缘栅双极型晶体管IGBT串联一个正向连接的分压二极管，且每个绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极与集电极之间都并联一个反向连接的二极管。
励磁调节器输出控制整流电路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动电路方波的占空比，改变励磁绕组两端电压，从而调节发电机励磁电流，并对发电机的电压和无功进行调节；励磁绕组鉴于同步发电机的励磁绕组是一个大电感，所以等效为一个大电感和一个小电阻的串联，直接接在整流电路之后。通过励磁调节器控制能在直流端得到电流恒定、电压可调的直流电，同时能对发电机的电压和无功进行调节。
绝缘栅双极型晶体管IGBT的运用使得电路具有开关频率高、控制电路简单、损耗小、可靠性高的特点；电流型PWM整流的运用使输出的直流具有电流恒定、无谐波、功率因数高的特点，同时能直接连接励磁绕组。通过励磁调节器控制在直流端得到的直流具有电流恒定、无谐波、电压可调、功率因数高的特点，同时能对发电机的电压和无功进行调节。在中小型的发电机的静态励磁系统中都有广阔的应用前景。
有益效果：该装置设有由绝缘栅双极型晶体管IGBT构成的整流电路和励磁调节器。本实用新型采用的整流电路是由IGBT构成的三相全桥电流型脉宽调制(PWM)整流，励磁调节器控制IGBT，从而达到很好的整流效果，在直流端得到电流恒定、无谐波、电压可调、功率因数高的直流，且能对发电机的电压和无功进行调节。同时电路控制简单，降低了成本，较好的保证了供电质量和电网安全。在中小型的发电机的静态励磁系统中都有广阔的应用前景。
附图说明
图1是发电机及励磁系统的结构示意图；
图2是本实用新型中的整流电路的结构示意图；
图3是传统励磁系统中的晶闸管整流电路的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明。
参见附图1、附图2，快速可调易控的无谐波的新型励磁系统装置，该装置包括由绝缘栅双极型晶体管IGBT9构成的整流电路6、励磁调节器7。发电机1接励磁变压器3后接所述的整流电路输入端，整流电路6采用的是由IGBT构成的三相全桥电流型的脉宽调制(PWM)整流电路；电压互感器3和电流互感器4并联接在发电机1后，同时连接励磁调节器7输入端，励磁调节器7输出端接整流电路6中的IGBT，控制IGBT的驱动电路方波的占空比，改变励磁绕组两端电压，从而调节发电机励磁电流，并对发电机组的电压和无功进行调节；励磁绕组5鉴于同步发电机的励磁绕组是一个大电感，所以等效为一个大电感和一个小电阻的串联。通过控制励磁调节器制能在直流端得到电流恒定的、电压可调的直流电，同时对发电机的电压和无功进行调节。
本实用新型最大的特点在于，所述的整流电路6采用的是由IGBT9构成的三相全桥电流型脉冲调制(PWM)整流。整流电路6是由一个电感电容(LC)滤波8接由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)构成的三相全桥电流型脉宽调制整流，每个桥臂都是由一个绝缘栅双极型晶体管IGBT串联一个正向连接的分压二极管，且每个绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极与集电极之间都并联一个反向连接的二极管。全控型电力电子器件IGBT的运用使得电路具有开关频率高、控制电路简单、损耗小、可靠性高的特点；电流型PWM整流的运用使输出的直流具有电流恒定、无谐波、功率因数高的特点，同时能直接连接励磁绕组。通过励磁调节器控制在直流端得到的直流具有电流恒定、无谐波、电压可调、功率因数高的特点。在中小型的发电机的静态励磁系统中都有广阔的应用前景。
本实用新型快速可调易控的无谐波的静态励磁系统装置，整流电路采用的是由IGBT构成的电流型PWM整流，通过励磁调节器控制，在直流端得到电流恒定、电压可调、无谐波的直流，同时能对发电机电压和无功进行调节。本实用新型是在现有的传统晶闸管整流的基础上，针对它的驱动电路复杂、损耗大、散热问题，以及无论是整流状态或逆变状态都从机端吸收无功且无法独立控制，还存在移相等问题，采用了由IGBT构成的电流型PWM整流，使电路无谐波，功率因数高，开关频率高，损耗更小，电路更简单，维护更为方便。与其它类型整流电路相较，在中小型发电机励磁系统运用中更具有优越性，具有广阔的应用空间。
Claims (2)
1.一种采用电流型脉宽调制整流技术的无谐波静态励磁装置，其特征在于该装置包括绝缘栅双极型晶体管构成的整流电路(6)、励磁调节器(7)，其特征在于：发电机(1)的输出端分三路，第一路通过励磁变压器(3)连接整流电路(6)的输入端，第二路通过电压互感器(4)接励磁调节器(7)的输入端，第三路通过电流互感器(5)接励磁调节器(7)的另一输入端，励磁调节器(7)的输出端接整流电路(6)中绝缘栅双极型晶体管IGBT，整流电路(6)的输出端接励磁绕组(2)。
2.根据权利要求1所述的采用电流型脉宽调制整流技术的无谐波静态励磁装置，其特征在于：整流电路(6)是由一个电感电容(LC)滤波器(8)接由绝缘栅双极型晶体管IGBT(9)构成的三相全桥电流型脉冲调制整流，整流电路的每个桥臂都是由一个绝缘栅双极型晶体管IGB串联一个正向连接的分压二极管，且每个绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极与集电极之间都并联一个反向连接的二极管。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105763113A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-07-13 | 钛能科技股份有限公司 | 一种低压水电机组免起励双电源励磁调节电路 |
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2010
- 2010-01-05 CN CN2010200229605U patent/CN201590799U/zh not_active Expired - Lifetime
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