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一種變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器的制造方法

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一種變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
本發(fā)明涉及電力變壓器領(lǐng)域,具體涉及一種變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器。
【背景技術(shù)】
[0002]
變壓器是電力系統(tǒng)中進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的重要設(shè)備,長(zhǎng)期以來(lái),變壓器合閘時(shí)總是會(huì)產(chǎn)生較大幅值的勵(lì)磁涌流,常常導(dǎo)致變壓器保護(hù)動(dòng)作而合閘失敗,也因勵(lì)磁涌流較大、諧波復(fù)雜而對(duì)系統(tǒng)及其它電力設(shè)備有不良影響,傳統(tǒng)的直接合閘不可避免會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器,能夠完全消除變壓器合閘勵(lì)磁涌流,使變壓器合閘不經(jīng)過(guò)暫態(tài)過(guò)程,不對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)和環(huán)境產(chǎn)生任何危害。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器,包括電壓測(cè)量模塊、控制器、電源模塊,電壓測(cè)量模塊分別與系統(tǒng)側(cè)電壓互感器和負(fù)載側(cè)電壓互感器連接,電壓檢測(cè)還連接控制器,控制器連接電源模塊;所述電壓測(cè)量模塊用于測(cè)量電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)和負(fù)載側(cè)母線電壓,包括電壓變換器、電壓形成及運(yùn)算放大器回路、采樣保持及AD轉(zhuǎn)換器,電壓變換器連接電壓形成及運(yùn)算放大器回路,電壓形成及運(yùn)算放大器回路連接采樣保持及AD轉(zhuǎn)換器;所述控制器包括CPU模塊、PffM驅(qū)動(dòng)電路、人機(jī)接口模塊、斷路器控制與狀態(tài)模塊,CPU模塊連接有采樣保持及AD轉(zhuǎn)換器,CPU模塊還分別與PffM驅(qū)動(dòng)電路、人機(jī)接口模塊、斷路器控制與狀態(tài)模塊連接;所述電源模塊包括勵(lì)磁電源、整流濾波器、PWM逆變器,勵(lì)磁電源連接整流濾波器,整流濾波器連接PWM逆變器,PWM逆變器連接主變壓器負(fù)載側(cè),整流濾波器和PWM逆變器還與PffM驅(qū)動(dòng)電路連接;所述整流濾波器和PWM逆變器由大功率電力電子電器組成。
[0005]優(yōu)選的,還包括勵(lì)磁變壓器,勵(lì)磁變壓器設(shè)于PffM逆變器與負(fù)載側(cè)母線之間,當(dāng)勵(lì)磁側(cè)電壓較高時(shí),可使用勵(lì)磁變壓器升高勵(lì)磁電壓至變壓器勵(lì)磁側(cè)額定電壓。
[0006]優(yōu)選的,所述人機(jī)接口模塊包括顯示器、鍵盤(pán),用于向CPU模塊輸入系統(tǒng)參數(shù)、控制指令等。
[0007]優(yōu)選的,所述斷路器控制與狀態(tài)模塊包括光電隔離器、并行接口電路,光電隔離器設(shè)于系統(tǒng)側(cè)斷路器與負(fù)載側(cè)斷路器處,系統(tǒng)側(cè)斷路器、負(fù)載側(cè)斷路器的位置、狀態(tài)信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離器的隔離轉(zhuǎn)換后,通過(guò)并行接口電路連接CPU模塊;同時(shí),CPU通過(guò)并行接口電路、光電隔離器向系統(tǒng)側(cè)斷路器、負(fù)載側(cè)斷路器發(fā)送分閘、合閘命令,控制斷路器的分閘、合閘。
[0008]優(yōu)選的,所述大功率電力電子電器為IGBT、IGCT, GTO, MOSFET或SIT。
[0009]一種變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器的方法,在控制器控制下,在變壓器負(fù)載側(cè)繞組加入幅值從O開(kāi)始快速增大的勵(lì)磁電壓,而在變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組上產(chǎn)生與系統(tǒng)側(cè)母線電壓相位一致的繞組電壓,在變壓器負(fù)載側(cè)勵(lì)磁電流達(dá)到額定勵(lì)磁電流時(shí),變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組產(chǎn)生額定電壓,通過(guò)控制器微調(diào)PWM逆變器調(diào)制信號(hào),使變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組電壓與系統(tǒng)側(cè)母線電壓大小、相位完全一致,滿足同期合閘條件,系統(tǒng)側(cè)斷路器合閘時(shí),變壓器鐵芯中已建立了穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng),變壓器合閘不經(jīng)過(guò)暫態(tài)過(guò)程,繞組中不產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。
[0010]一種變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器的方法,其特征在于:在變壓器空載合閘前,CPU模塊通過(guò)調(diào)節(jié)PWM調(diào)制信號(hào),通過(guò)總線及并行接口電路,向整流濾波器和PWM逆變器的大功率電力電子器件柵極發(fā)送控制命令,控制大功率器件的導(dǎo)通與截止,從而控制PWM逆變器輸出從O開(kāi)始快速增大的輸出電壓,經(jīng)過(guò)勵(lì)磁變壓器升壓成為合閘主變壓器的勵(lì)磁電壓;CPU模塊控制PffM調(diào)制信號(hào),使其相位復(fù)合根據(jù)變壓器參數(shù)計(jì)算結(jié)果、幅值為從O開(kāi)始的、按預(yù)定函數(shù)(如斜坡函數(shù)、雙曲函數(shù))曲線快速增加,使PWM逆變器輸出電壓快速達(dá)到穩(wěn)定值,勵(lì)磁變壓器輸出電壓快速達(dá)到合閘主變壓器的額定勵(lì)磁電壓,變壓器繞組中產(chǎn)生的勵(lì)磁電流也從O開(kāi)始快速增加并迅速達(dá)到額定值,變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組電壓也快速達(dá)到穩(wěn)定電壓;通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)側(cè)及負(fù)載側(cè)的母線經(jīng)過(guò)電壓互感器輸入CPU模塊的電壓,計(jì)算變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組電壓與系統(tǒng)側(cè)母線電壓的相位與幅值差,微調(diào)PWM逆變器調(diào)制信號(hào),使變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組電壓與系統(tǒng)側(cè)母線電壓大小、相位完全一致,完全滿足同期合閘條件,此時(shí),控制器向系統(tǒng)側(cè)斷路器發(fā)出合閘命令,變壓器完成合閘操作;變壓器合閘時(shí),鐵芯中已建立穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng),繞組電壓等于系統(tǒng)側(cè)母線電壓,變壓器合閘不經(jīng)過(guò)暫態(tài)過(guò)程直接進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài),變壓器繞組中不產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。此時(shí),變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器可以停止工作、退出運(yùn)行狀態(tài)。
[0011]本發(fā)明提供一種變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器,有益效果如下:
1、采用同期合閘的方式,從根本原理上徹底解決變壓器合閘勵(lì)磁涌流難題,同時(shí),具有電壓控制精確、輸出穩(wěn)定、響應(yīng)時(shí)間短、適合快速投切等優(yōu)點(diǎn)。
[0012]2、采用大功率電力電子電器,在勵(lì)磁側(cè)電壓不高時(shí),可不采用升壓勵(lì)磁變壓器,因此,結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕,可以制作成移動(dòng)式、車(chē)載式的輕便結(jié)構(gòu),適合工業(yè)批量生產(chǎn)。
[0013]3、采用新型大功率電力電子器件,可提高整個(gè)消除器的功率和響應(yīng)速度,適合變電站、電力機(jī)車(chē)等復(fù)雜惡劣的電磁環(huán)境中使用。
[0014]4、可根據(jù)變壓器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用,變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器可以是單相或者三相方式。
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1為本發(fā)明變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器與電網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1、2所示,一種變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器,包括:
(O電壓測(cè)量模塊,電壓測(cè)量模塊包括電壓變換器、電壓形成及運(yùn)算放大器回路、采樣保持及AD轉(zhuǎn)換器,系統(tǒng)側(cè)及負(fù)載側(cè)一次側(cè)電壓經(jīng)過(guò)電壓互感器、電壓測(cè)量模塊后,轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),讀入CPU模塊。
[0017](2)電源模塊,電源模塊由勵(lì)磁電源、整流濾波器、PWM逆變器組成,勵(lì)磁電源采用380/220V交流電源,經(jīng)過(guò)變換后,為變壓器提供勵(lì)磁電壓;勵(lì)磁電源連接整流濾波器,整流濾波器連接PWM逆變器,PWM逆變器連接主變壓器負(fù)載側(cè);整流濾波器由6組IGBT、IGCT,GT0、M0SFET或SIT等大功率電力電子器件組成的三相全控整流橋、濾波電容器組成;PWM逆變器是由6組大功率電力電子器件組成的三相全控逆變橋,其結(jié)構(gòu)、元件與三相全控整流橋完全一樣,在控制器控制下,工作在整流方式下,PWM逆變器的輸入端正負(fù)極連接整流濾波器輸出端,整流橋和逆變橋電力電子器件柵極Gl至G12與控制器的PffM驅(qū)動(dòng)電路連接。其功能是將勵(lì)磁電源先通過(guò)整流濾波成直流電壓的同時(shí),經(jīng)過(guò)PWM方式逆變成交流電壓,再經(jīng)過(guò)必要的勵(lì)磁變壓器升壓至負(fù)荷側(cè)電壓,為變壓器合閘提供勵(lì)磁電流。
[0018](3)控制器,電網(wǎng)側(cè)電壓互感器和負(fù)載側(cè)電壓互感器的輸出端連接至由電壓變換器、電壓形成及運(yùn)算放大器回路、采樣保持及AD轉(zhuǎn)換器組成電壓測(cè)量模塊,電壓測(cè)量模塊的輸出端連接至CPU模塊的數(shù)據(jù)總線,用于測(cè)量電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)和負(fù)載側(cè)母線電壓;斷路器控制與狀態(tài)模塊輸出端連接至CPU模塊的輸入輸出接口,用于向CPU模塊輸入斷路器狀態(tài)信息,和CPU向斷路器發(fā)送分閘、合閘命令;PWM驅(qū)動(dòng)電路輸入端連接至CPU模塊的輸入輸出接口,用于CPU模塊向整流器和PffM逆變器的大功率電力電子器件發(fā)出柵極控制命令,控制大功率電力電子器件的導(dǎo)通和截止,完成將勵(lì)磁電源經(jīng)整流濾波、PffM逆變變換成變壓器勵(lì)磁電壓,提供變壓器合閘勵(lì)磁電流。人機(jī)接口模塊連接至CPU模塊的輸入輸出接口,包括顯示器、鍵盤(pán)等,用于向CPU模塊輸入系統(tǒng)參數(shù)、控制指令等。
[0019]同時(shí),變壓器合閘時(shí)的運(yùn)行環(huán)境,應(yīng)該具備的電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備:系統(tǒng)側(cè)母線、負(fù)載側(cè)母線、系統(tǒng)側(cè)電壓互感器、負(fù)載側(cè)電壓互感器、系統(tǒng)側(cè)斷路器、負(fù)載側(cè)斷路器,以及勵(lì)磁電源;本發(fā)明的變壓器合閘勵(lì)磁涌流消除器在與上述電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備相聯(lián)正常后,啟動(dòng)運(yùn)行。
[0020]控制器根據(jù)人機(jī)界面輸入的參數(shù)以及電壓測(cè)量模塊測(cè)量的系統(tǒng)側(cè)母線和負(fù)載側(cè)母線電壓,通過(guò)調(diào)整PWM調(diào)制函數(shù)波形,調(diào)節(jié)整流濾波器、PffM逆變器大功率電力電子器件組的導(dǎo)通和截止,控制PWM逆變器輸出電流從O開(kāi)始快速增大,使變壓器勵(lì)磁電流不經(jīng)過(guò)暫態(tài)過(guò)程從O增加到額定勵(lì)磁電流,使變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組的電壓迅速達(dá)到電網(wǎng)系統(tǒng)電壓的大小和相位,并且變壓器系統(tǒng)側(cè)繞組的電壓與電網(wǎng)系統(tǒng)電壓保持穩(wěn)定同步,這一過(guò)程中的PWM逆變器輸出電壓
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