一种异步化同步发电机励磁装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种异步化同步发电机励磁装置，包括励磁变压器、二个变换器和励磁控制器，励磁变压器的输入端与工频交流电压连接，励磁变压器副方有匝数不同的两套绕组－高压绕组和低压绕组，励磁变压器的高、低压绕组输出端分别与第一、二变换器的输入端相连，励磁控制器与变换器相连、控制其工作状态，变换器将把工频交流电压或电流转换成所需要的低频励磁电压或电流，其输出端并联输出低频交流电压或电流。本实用新型专利技术提出的异步化同步发电机励磁装置能够减小变换器输出电压的谐波，减小对发电机输出波形的影响。本实用新型专利技术不仅降低了异步化同步发电机励磁装置中变换器的输出电压谐波，同时也降低了变换器对电网的谐波污染。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于发电机励磁

技术介绍
异步化同步发电机的转子采用两相(或两相以上)对称绕线式绕组，因此可以采用交流励磁方式。与采用直流励磁的同步发电机相比(同步发电机励磁的可调量只有一个，即直流励磁电流的幅值，所以同步发电机励磁一般只能对无功功率进行调节)，采用交流励磁的异步化同步发电机，励磁的可调量除了励磁电流的幅值外，还有励磁电流的频率和相位，因此调节异步化同步发电机的励磁电流，不仅可以调节发电机的无功功率，而且可以调节发电机的有功功率。目前异步化同步发电机的交流励磁装置由一个励磁变压器、一套变换器及励磁控制器构成，其中变换器采用的变换技术有晶闸管相控交流-交流直接变换、矩阵式交交变换和交-直-交变换等。异步化同步发电机工作时，其转差在-0.25～+0.25之间变化，对应交流励磁装置的功率最大可达到发电机输出功率的25％左右，若转子绕组通入的低频交流励磁电流中含有谐波成分，则其谐波成分在定子侧产生的感应电势将严重影响发电机定子侧输出波形的质量。目前采用的变换器主要是晶闸管相控交流-交流变换和交-直-交变换，为了使发电机工作在强励状态时有足够的强励储备，发电机在额定状态时晶闸管相控交流-交流直接变换器的控制角序列均处于较大的深控调节状态，得到的低频交流波形中谐波严重，且变换器的功率因数很低、只能降频；交-直-交变换器采用的是自关断全控器件，交流电流中谐波成分相对晶闸管相控交流-交流直接变换器大大减少，但是，同样为了使发电机工作在强励状态时有足够的强励储备，发电机在额定工作状态下变频器的输出电压幅值与输入电压幅值的比值较小，其用于控制全控器件的PWM波脉宽较窄，变换器输出的低频电压中谐波成分的幅值大，影响发电机输出波形的质量。目前的交流励磁装置中的变换器是按照发电机强励状态设定其容量，在发电机额定稳态时，变换器的输出电压幅值与输入电压幅值的比值较小，变换器的输出谐波成分幅值较大，功率因数较低。如果能够增大晶闸管相控交流-交流直接变换器的输出端电压与输入端电压的比值，即减小其变换器的触发角，则能提高其变换器的功率因数、减小输出电压的谐波，同样，如果能够增大交-直-交变换器输出电压幅值与输入电压幅值的比值，即增大其变换器中用于控制全控器件的PWM波脉宽，则可以减小交-直-交变换器的输出电压的谐波。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种异步化同步发电机励磁装置。该装置可以降低输出电压的谐波，并减小对电网的谐波污染。本技术提供的一种异步化同步发电机励磁装置，包括励磁变压器、变换器和励磁控制器，励磁变压器的输入端与工频交流电压连接，其特征在于该系统还包括另一变换器，励磁变压器副方有匝数不同的两套绕组，其中匝数多的线圈为高压绕组，匝数少的线圈为低压绕组，励磁变压器的高压绕组输出端与第一变换器的输入端相连，其低压绕组输出端与第二变换器的输入端相连，励磁控制器与第一、第二变换器相连、控制其工作状态，第一、第二变换器将把工频交流电压或电流转换成所需要的低频励磁电压或电流，其输出端并联输出低频交流电压或电流。本技术在发电机强励状态时，需要变换器提供的电流和电压大，此时，与励磁变压器高压绕组相连的变换器工作，给发电机提供励磁电流，与励磁变压器低压绕组相连的变换器不工作；在发电机额定工作状态时，需要变换器提供的电流和电压小，此时，与励磁变压器低压绕组相连的变换器工作，给发电机提供励磁电流，与励磁变压器高压绕组相连的变换器不工作。如此，励磁装置既保证了发电机强励时的强励储备，又使发电机在额定状态时，减小了变换器输入端与输出端的电压差，减小了变换器的输出励磁电流的谐波。因此，本技术提出的异步化同步发电机励磁装置能够减小变换器输出电压的谐波，减小对发电机输出波形的影响。本技术不仅降低了异步化同步发电机励磁装置中变换器的输出电压谐波，同时也降低了变换器对电网的谐波污染。附图说明图1为本技术的拓扑结构图。图2为励磁变压器的结构之一。图3为励磁变压器的结构之二。图4为变换器的结构之一。图5为变换器的结构之二。图6为励磁控制器的工作流程图。具体实施方式以下结合附图和实例对本技术作进一步的说明。如图1所示，本技术包括励磁变压器1和第一、第二变换器2、3，励磁控制器4。励磁变压器1的副方有两套绕组，两套绕组的线圈匝数不同，其中线圈匝数较多的称为高压绕组，线圈匝数较少的称为低压绕组。励磁变压器1的输入端与工频交流电压连接，励磁变压器1的高压绕组输出端连接到第一变换器2，励磁变压器1的低压绕组输出端连接到第二变换器3，第一、第二变换器2、3用于将把工频交流电压或电流转换成所需要的低频励磁电压或电流，第一、第二变换器2、3的输出端并联，励磁控制器4用于控制变换器2、3的工作状态。本技术有输入和输出两个端口。对于三相交流系统而言，两个端口均有三个接线端子，如图1所示。图1中标识a、b和c为三个输入接线端子，标识j、k和l为三个输出接线端子，标识d、e和f为励磁变压器的高压绕组输出接线端子，连接到第一变换器2，标识g、h和i为励磁变压器的低压绕组输出接线端子，连接到第二变换器3，第一变换器2和第二变换器3的输出端并联作为输出端子j、k和l。图2和图3列举了励磁变压器1的两种结构。如图2所示，励磁变压器1副方有两套绕组，其中线圈匝数较多的称为高压绕组，线圈匝数较少的称为低压绕组，标识o1、n1和m1为变压器的输入接线端子，标识p1、q1和r1为变压器的高压绕组输出接线端子，标识u1、t1和s1为变压器的低压绕组输出接线端子。如图3所示，励磁变压器1副方三相输出绕组带抽头，标识m、n和o为变压器的输入接线端子，标识p、r和t为变压器的高压绕组输出接线端子，标识q、s和u为变压器的低压绕组输出接线端子。图4和图5列举了变换器的二种结构，第一、第二变换器可以采用其中任一结构。如图4所示，第一变换器为AC/AC变换器5，由36个晶闸管构成，变换器5所需的触发脉冲由励磁控制器4产生；如图5所示，第二变换器由AC/DC变换器6和DC/AC变换器7构成，AC/DC变换器6由二极管不空整流，或晶闸管相控整流，或全控器件PWM整流，DC/AC变换器7由全控器件构成，变换器6和变换器7所需的触发脉冲由励磁控制器4产生。第一、第二变换器可采用相同的变换器，也可采用不同的变换器。本技术提出的异步化同步发电机励磁装置中的第一、第二变换器通常是不同时工作的。如果第一、第二变换器同时工作，则，控制起来比较复杂，控制不当则会在第一、第二变换器之间产生环流，反而不利于减小整个励磁装置的谐波。励磁控制器4控制第一、第二变换器的交替工作，其工作流程如图6所示。本技术也适用于第一、第二变换器同时工作的方式。以上所说的输入端和输出端是相对线路而言的，实际上本技术可以根据需要实现功率的双向流动。本技术的基本工作原理为当发电机处于强励状态时，励磁控制器4控制与励磁变压器高压绕组相连的第一变换器2工作，给发电机的励磁绕组提供低频励磁电流，同时与励磁变压器低压绕组相连的第二变换器3不工作，处于截止状态；当发电机处于额定工作状态以及其他调节状态时，励磁控制器4控制与励磁变压器低压绕组相连的第二变换器3工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异步化同步发电机励磁装置，包括励磁变压器、变换器和励磁控制器，励磁变压器的输入端与工频交流电压连接，其特征在于：该系统还包括另一变换器（３），励磁变压器（１）副方有匝数不同的两套绕组，其中匝数多的线圈为高压绕组，匝数少的线圈为低压绕组，励磁变压器（１）的高压绕组输出端与第一变换器（２）的输入端相连，其低压绕组输出端与第二变换器（３）的输入端相连，励磁控制器（４）与第一、第二变换器（２、３）相连、控制其工作状态，第一、第二变换器（２、３）将把工频交流电压或电流转换成所需要的低频励磁电压或电流，其输出端并联输出低频交流电压或电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛承雄，王丹，陆继明，张俊峰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]