專利名稱：一種可并列運(yùn)行的諧波勵(lì)磁系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可并列運(yùn)行的諧波發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝 置。確切的說(shuō)，它是一種利用發(fā)電機(jī)三次諧波及基波作為勵(lì)磁電源， 根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓及負(fù)荷性質(zhì)調(diào)整發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，改變發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)， 實(shí)現(xiàn)諧波勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整及無(wú)功分配，并提高并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī) 的穩(wěn)定性。
技術(shù)背景根據(jù)文獻(xiàn)檢索及運(yùn)行實(shí)踐可知諧波勵(lì)磁在我國(guó)是七 十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型勵(lì)磁方式，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，操 作方便，運(yùn)行可靠，維護(hù)工作量小，節(jié)省原材料(與常規(guī)勵(lì)磁比較可 節(jié)省20%)單機(jī)運(yùn)行自勵(lì)恒壓性能良好，但諧波勵(lì)磁發(fā)電機(jī)在并聯(lián)運(yùn) 行后，由于過(guò)強(qiáng)的正反饋?zhàn)饔?，使發(fā)電外特性上凸(感性負(fù)載)或下 凹(容性負(fù)載)導(dǎo)致并列運(yùn)行不穩(wěn)定，當(dāng)機(jī)組并入大電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，發(fā) 電機(jī)發(fā)出感性無(wú)功電流，處于過(guò)勵(lì)狀態(tài)，由于該電流直軸電樞反應(yīng)， 三諧磁場(chǎng)的助磁作用，使勵(lì)磁電流增大，發(fā)電機(jī)電勢(shì)增高，如此循環(huán)， 從而出現(xiàn)并列運(yùn)行時(shí)不穩(wěn)定及搶發(fā)無(wú)功現(xiàn)象；當(dāng)機(jī)組與小網(wǎng)或機(jī)組間 并列運(yùn)行時(shí)，機(jī)組間將有無(wú)功環(huán)流，有的搶無(wú)功有的吸收無(wú)功，運(yùn)行 不穩(wěn)定，甚至發(fā)生有功、無(wú)功功率振蕩。加以諧波電流不穩(wěn)定性及中 線電流電樞反應(yīng)等影響，使得諧波勵(lì)磁發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行存在著較嚴(yán)重 的穩(wěn)定性問(wèn)題及搶無(wú)功問(wèn)題，因此，不能用于并列運(yùn)行。
由上所述分析，諧波勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置，為了提高諧波勵(lì)磁并列運(yùn)行穩(wěn)定性，必須抑制過(guò)強(qiáng)的正反饋的作用改善勵(lì)磁特性，而 此最有效的方法是加入適當(dāng)基波電流。為了解決諧波勵(lì)磁裝置并列運(yùn) 行穩(wěn)定，及合理分配無(wú)功功率，本發(fā)明提出，較簡(jiǎn)便的引入基波電壓 分量外，同時(shí)引入基波電流，進(jìn)行負(fù)載補(bǔ)償，使外特性具有一定斜率， 符合并列運(yùn)行要求。本專利提出的結(jié)構(gòu)及接線較簡(jiǎn)單，不會(huì)失去諧波 勵(lì)磁的優(yōu)越性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的就是設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單實(shí)用，便于安裝 及特性良好的發(fā)電機(jī)諧波勵(lì)磁裝置，使外特性能適用于并列運(yùn)行，并 能按需要合理分配無(wú)功功率。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種可并列運(yùn)行的諧波勵(lì)磁系統(tǒng)主 要由測(cè)量比較單元、整流放大單元及勵(lì)磁電流輸出單元組成，測(cè)量比 較單元包括諧波電流和基波電流、電壓測(cè)量回路，電壓回路與測(cè)量單 元相連，測(cè)量比較單元另一端與整流放大單元相連。
本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)基波電流由發(fā)電機(jī)輸出端電流互感 器引出，基波電壓由基波副繞組或機(jī)端電壓互感器引出。在電流變送 器二次側(cè)并入可調(diào)電阻，可改變發(fā)電機(jī)外特性斜率，同時(shí)利用此電阻 前后的電壓相量差，可測(cè)得無(wú)功電流，并且可進(jìn)行恒無(wú)功、恒COS 》調(diào)節(jié)，不需要無(wú)功變送器。在發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，外特性斜率即決 定無(wú)功分配的合理性和穩(wěn)定性。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、 體積小、單機(jī)運(yùn)行調(diào)壓特性好、并列運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。


以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
圖1為原理結(jié)構(gòu)框圖2為基波分量引自發(fā)電機(jī)端電流的接線圖
圖3為基波電壓引自副繞組原理接線圖
圖4為基波電壓引自發(fā)電機(jī)端電壓原理接線圖
在圖中L為測(cè)量比較單元；M為整流放大單元；N為勵(lì)磁電流 輸出單元；FZ為發(fā)電機(jī)定子繞組；FS為諧波繞組；Fg為基波副繞組； FI為發(fā)電機(jī)端電流互感器；FU為電壓互感器；E為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路。
具體實(shí)施方式
諧波勵(lì)磁發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行不穩(wěn)定原因是電樞反 應(yīng)三諧分量過(guò)強(qiáng)的相復(fù)勵(lì)正反饋?zhàn)饔?，使發(fā)電機(jī)在感性負(fù)載時(shí)過(guò)勵(lì)， 外特性上凸，容性負(fù)載時(shí)欠勵(lì)，外特性下凹，同時(shí)外特性斜率較小。 因此，引起并聯(lián)運(yùn)行不穩(wěn)定。本實(shí)用新型為了發(fā)電機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行，并 隨發(fā)電機(jī)負(fù)荷變化，能合理分配無(wú)功功率，采用如下的引入基波分量 法圖3，基波電流由發(fā)電機(jī)輸出端電流互感器FI引出，基波電壓由 基波副繞組FZ引出，勵(lì)磁電流輸出單元N與電阻相連，在諧波勵(lì)磁回 路中加入基波分量并入電阻；圖4，其基波電壓取自發(fā)電機(jī)取自機(jī)端 電壓互感器FU，其電流取自機(jī)端電流互感器FI二次側(cè)電流，電流二 次側(cè)并入一電阻，它與基波回路串接?；ê椭C波電流經(jīng)整流器整流 放大后接至發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路E。對(duì)于小型發(fā)電機(jī)，其基波分量可僅引 入發(fā)電機(jī)端基波電流FI (圖2)。當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，電壓基本上由 電網(wǎng)決定，機(jī)端電壓變化不會(huì)太大，即基波電壓分量基本不變；諧波 分量則隨負(fù)載大小及性質(zhì)而變，具有相復(fù)勵(lì)作用；當(dāng)兩臺(tái)機(jī)并列或并 小網(wǎng)時(shí)，電壓隨負(fù)載波動(dòng)。感性負(fù)載下，在發(fā)電機(jī)空載或輕載時(shí)，基 波分量起作用，即可根據(jù)端電壓調(diào)正勵(lì)流，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)勵(lì)；在重載、滿載時(shí)，勵(lì)磁電流則以諧波分量為主，這時(shí)由于鐵心飽和，負(fù)載電流 在直軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)中，基波分量對(duì)主磁場(chǎng)的去磁作用，大于三諧磁 場(chǎng)的助磁作用，而當(dāng)鐵心相當(dāng)飽和時(shí)，諧波磁場(chǎng)則起去磁作用，從而 削弱了諧波勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的相復(fù)勵(lì)作用，消除了感性負(fù)載下外特性曲線 的上凸現(xiàn)象，使外特性改善，而基波電流分量與電壓分量又構(gòu)成調(diào)差
環(huán)節(jié)，通過(guò)改變電阻RT可改變外特性斜率，使符合并列運(yùn)行無(wú)功分 配要求，并提高了并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
基波電流分量由發(fā)電機(jī)端電流變送器二次側(cè)引出時(shí)，在發(fā)電機(jī) 端電流變送器二次側(cè)并聯(lián)電阻(相當(dāng)于調(diào)差電阻)，它利用發(fā)電機(jī)負(fù) 載電流在電阻RT上產(chǎn)生的壓降，使測(cè)量電路獲得一補(bǔ)償電壓，改變 了外特性斜率。同時(shí)，可推出由此電阻兩端電壓相量差可求出COS *及無(wú)功電流，Iqc-Ic Sin小=(U' ab-U2ab)-I2Rt2/2Rt Uab.弓1入基 波后，在空載(并網(wǎng)前)時(shí)仍以諧波分量為主，在并網(wǎng)后，輕載時(shí)仍 以諧波分量為主，在重載時(shí)，基波及諧波均起作用，基波去磁作用大 于三次諧波磁場(chǎng)的助磁作用，使外特性改善，改變電流變送器二次側(cè) 可調(diào)電阻，可以使外特性斜率改變，即可改變并列運(yùn)行機(jī)組間的無(wú)功 分配?；娏骰芈稦I與電阻RT并聯(lián)后， 一端接至基波電壓回路 FU，另一端接至測(cè)量比較單元L,電阻RT前電壓Uco與電阻RT后 電壓Uc'o相量差正比于無(wú)功電流。
權(quán)利要求1.一種可并列運(yùn)行的諧波勵(lì)磁系統(tǒng)，其特征在于它由測(cè)量比較單元(L)、整流放大單元(M)及勵(lì)磁電流輸出單元(N)組成，測(cè)量比較單元(L)一端與諧波電流回路(FS)和基波電流回路(FI)、電壓測(cè)量回路(FU)相連，測(cè)量比較單元(L)另一端與整流放大單元(M)相連，整流放大單元(M)經(jīng)勵(lì)磁電流輸出單元(N)與勵(lì)磁回路(E)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可并列運(yùn)行的諧波勵(lì)磁系統(tǒng)。主要由測(cè)量比較單元、整流放大單元及勵(lì)磁電流輸出單元組成，測(cè)量比較單元包括諧波電流和基波電流、電壓測(cè)量回路，電壓回路與測(cè)量單元相連，測(cè)量比較單元另一端與整流放大單元相連。它不同于傳統(tǒng)的諧波勵(lì)磁裝置。其測(cè)量單元包括諧波電流分量及基波分量，可改善諧波勵(lì)磁的外特性并具有可調(diào)的調(diào)差率，可提高發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性及合理分配發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率，同時(shí)不用無(wú)功變送器，可測(cè)出無(wú)功電流及COSφ。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、成本低、安裝改造方便等優(yōu)點(diǎn)。主要用于三次諧波勵(lì)磁的中小型發(fā)電機(jī)。
文檔編號(hào)H02P9/14GK201294479SQ200820102560
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者吳昌華, 戴超波 申請(qǐng)人:福州昌華動(dòng)力機(jī)械有限公司