專利名稱：一種基于儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器的自并勵勵磁系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)電機(jī)勵磁技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器的自并勵勵磁系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對國民經(jīng)濟(jì)意義重大。長期的實踐證明，勵磁控制已成為全面提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定的重要手段，特性優(yōu)良的勵磁系統(tǒng)能夠有效保證電壓質(zhì)量，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量和電網(wǎng)規(guī)模的增大，發(fā)電機(jī)組及電力系統(tǒng)對勵磁控制在可靠性和動態(tài)品質(zhì)等方面提出了越來越高的要求。同步發(fā)電機(jī)自并勵勵磁系統(tǒng)由于自身優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)外優(yōu)先選取的主要勵磁方式。在電力系統(tǒng)短路故障過程中，電壓嚴(yán)重下降，系統(tǒng)中電動機(jī)無功電流加大，使母線電壓進(jìn)一步下降，造成電壓崩潰或較長時間電壓不能恢復(fù)。電網(wǎng)發(fā)生低頻/超低頻振蕩時，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓也將隨著大幅度低，此時機(jī)端電壓可能較長時間(幾秒鐘)持續(xù)處在較低水平，尤其是處于振蕩中心的機(jī)組。在上述幾種情況下，為了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行勵磁系統(tǒng)更需要強(qiáng)行勵磁或加大勵磁，但由于自并勵勵磁系統(tǒng)的電源取自機(jī)端，電源電壓降低，影響了強(qiáng)勵能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服常規(guī)自并勵勵磁系統(tǒng)不足，提出一種基于儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器的自并勵勵磁系統(tǒng)，該勵磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)故障或系統(tǒng)發(fā)生電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)無法抑制的超低頻振蕩時，能保持勵磁電壓為恒定或保持在給定值，保證提供足夠勵磁能力，并且能夠通過調(diào)節(jié)有功功率和無功功率，抑制低頻振蕩，提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。一種基于儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器的自并勵勵磁系統(tǒng)，包括勵磁變壓器、勵磁整流器、發(fā)電機(jī)測量裝置、勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁線圈和起勵裝置，勵磁變壓器的原邊連接發(fā)電機(jī)的出口，副邊連接勵磁整流器的交流側(cè)，勵磁整流器的直流側(cè)連接勵磁線圈，勵磁整流器的控制端連接勵磁調(diào)節(jié)器的輸出端，勵磁調(diào)節(jié)器的輸入端連接發(fā)電機(jī)測量裝置，起勵裝置連接勵磁線圈，其特征在于，在勵磁變壓器的副邊與整流橋的輸入端之間增設(shè)了儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器，儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器包括順序相接的動態(tài)電壓恢復(fù)器、雙向直流/直流變換器和直流儲能系統(tǒng)。本發(fā)明有以下技術(shù)效果(1)本發(fā)明在應(yīng)用中，在機(jī)端電壓發(fā)生電壓暫降或驟升時，動態(tài)電壓恢復(fù)器能夠在數(shù)毫秒內(nèi)向勵磁系統(tǒng)中注入一個幅值、相位可控的串聯(lián)補(bǔ)償電壓，對電壓進(jìn)行有效補(bǔ)償，以保證勵磁電壓恒定，從而實現(xiàn)維持機(jī)端電壓恒定。補(bǔ)償所需的有功和無功功率由儲能系統(tǒng)提供。(2)本發(fā)明在應(yīng)用中，該勵磁系統(tǒng)提供系統(tǒng)阻尼的通道有3條，通道1 與常規(guī)勵磁相同，實時監(jiān)測系統(tǒng)中的電壓、電流、有功和無功等大小，系統(tǒng)擾動時通過調(diào)節(jié)直流勵磁電流的大小提供正阻尼；通道2 勵磁系統(tǒng)交流側(cè)注入發(fā)電機(jī)機(jī)端的無功功率在一定范圍內(nèi)可控，即勵磁系統(tǒng)能對發(fā)電機(jī)端進(jìn)行無功功率的吸收和釋放，通過適當(dāng)?shù)目刂瓶梢蕴峁┱枘?；通? 勵磁系統(tǒng)交流側(cè)注入發(fā)電機(jī)機(jī)端的有功功率在一定范圍內(nèi)可控，即勵磁系統(tǒng)能對發(fā)電機(jī)端進(jìn)行有功功率的吸收和釋放，通過適當(dāng)?shù)目刂瓶梢蕴峁┱枘帷Ｓ稍撓到y(tǒng)提供的后2條通道響應(yīng)速度快(ms級)，在提高系統(tǒng)阻尼、抑制低頻振蕩方面優(yōu)于常規(guī)勵磁系統(tǒng)。(3)本發(fā)明由于運(yùn)行時不受機(jī)端電壓的影響，可以實現(xiàn)近似于他勵的效果，但在可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面又優(yōu)于他勵系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明局部電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實例的動態(tài)電壓恢復(fù)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實例的雙向直流/直流變換電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實例的超級電容器組結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。常規(guī)自并勵勵磁系統(tǒng)包括勵磁變壓器T、勵磁整流器、發(fā)電機(jī)測量裝置、勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁線圈和起勵裝置，勵磁變壓器的原邊連接發(fā)電機(jī)G的出口，副邊連接勵磁整流器的交流側(cè)，勵磁整流器的直流側(cè)連接勵磁線圈，勵磁整流器的控制端連接勵磁調(diào)節(jié)器的輸出端，勵磁調(diào)節(jié)器的輸入端連接發(fā)電機(jī)測量裝置，起勵裝置連接勵磁線圈。本發(fā)明對上述常規(guī)自并勵勵磁系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，在勵磁變壓器的副邊與整流橋的輸入端之間增設(shè)了儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器。參考圖1，儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器包括順序相接的動態(tài)電壓恢復(fù)器1、雙向直流/直流變換器2和直流儲能系統(tǒng)3。動態(tài)電壓恢復(fù)器的具體實現(xiàn)有多種方式，圖2給出了其中一種具體電路結(jié)構(gòu)，補(bǔ)償變壓器的副邊通過濾波器與整流橋相連，補(bǔ)償變壓器的原邊ab串聯(lián)在勵磁變壓器副邊和勵磁整流器交流側(cè)之間。圖3給出了雙向直流/直流變換器的具體電路結(jié)構(gòu)，一個直流端口 cd與動態(tài)電壓恢復(fù)器的直流端口相連，另一個直流端口 ef與直流儲能系統(tǒng)相連。直流儲能系統(tǒng)采用電池、超級電容器組、超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)、飛輪儲能裝置以及多元混合儲能系統(tǒng)中的任意一種，圖4給出了超級電容器組的電路圖，超級電容器組中正常的存儲電量設(shè)置為可用容量的一半，使最大可充電、放電量相等。本發(fā)明的工作原理是在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障或超低頻振蕩等情況造成發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓大幅下降時，儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器進(jìn)行快速補(bǔ)償，保持勵磁電壓恒定或維持在給定值；在正常運(yùn)行以及超低頻振蕩時，勵磁系統(tǒng)對發(fā)電機(jī)端進(jìn)行有功功率和無功功率的吸收或釋放。實施例在勵磁電壓200V，電流400A時，系統(tǒng)短路時能夠保持勵磁電壓穩(wěn)定的時間不小于20s或勵磁規(guī)程規(guī)定的強(qiáng)勵時間。
權(quán)利要求
1. 一種基于儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器的自并勵勵磁系統(tǒng)，包括勵磁變壓器、勵磁整流器、發(fā)電機(jī)測量裝置、勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁線圈和起勵裝置，勵磁變壓器的原邊連接發(fā)電機(jī)的出口，副邊連接勵磁整流器的交流側(cè)，勵磁整流器的直流側(cè)連接勵磁線圈，勵磁整流器的控制端連接勵磁調(diào)節(jié)器的輸出端，勵磁調(diào)節(jié)器的輸入端連接發(fā)電機(jī)測量裝置，起勵裝置連接勵磁線圈，其特征在于，在勵磁變壓器的副邊與整流橋的輸入端之間增設(shè)了儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器，儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器包括順序相接的動態(tài)電壓恢復(fù)器、雙向直流/直流變換器和直流儲能系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器的自并勵勵磁系統(tǒng)，對常規(guī)自并勵勵磁系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，在勵磁變壓器的副邊與整流橋的輸入端之間增設(shè)了由動態(tài)電壓恢復(fù)器、雙向直流/直流變換器和直流儲能系統(tǒng)順序相接構(gòu)成的儲能型動態(tài)電壓恢復(fù)器。本發(fā)明在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障或超低頻振蕩等情況造成發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓大幅下降時進(jìn)行快速補(bǔ)償，保持勵磁電壓恒定或維持在給定值，保證足夠勵磁能力，提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性；在正常運(yùn)行以及超低頻振蕩時還通過適當(dāng)控制提供正阻尼，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。
文檔編號H02P9/10GK102386826SQ20111033511
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者奚江惠, 姜曼, 張锳, 李京曉, 柴繼勇, 毛承雄, 王丹, 陸繼明 申請人:華中電網(wǎng)有限公司, 華中科技大學(xué)