高起始输出型电气制动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种高起始输出型电气制动装置，包括励磁调节器和大功率可控硅整流桥两个部分，其特征是所述励磁调节器的励磁调节和开关控制采用共用同一CPU模块一体化的控制结构，由控制器IP161，模拟量采集模块，开关量输入模块，开关量输出模块组成，在电气制动投入时，控制器根据可控硅整流桥的可控硅擎住电流设置起始控制角，在整流桥导通的初始阶段获得可克服可控硅擎住电流的高起始输出电压。简化了系统设计，同时克服了转子大电感负载和可控硅擎住电流对电气制动输出的影响，保证了电气制动功能的可靠性，为大型水轮发电机电气制动装置提供了一种低成本、高可靠性的解决方案。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统自动控制领域，尤其是一种应用于大型水轮发电机电气制动控制的高起始输出型电气制动装置。
技术介绍
对于大型水轮发电机而言，传统的机械制动运行可靠，使用方便，通用性强，但存在设备损耗、粉尘污染和维护工作较重等问题，而电气制动无污染，制动力矩大，维护工作量小。电气制动是在发电机解列、灭磁以后，当转速下降到额定转速的50% 60%时， 将发电机定子在机端出口处三相短路，并由电气制动装置为发电机转子绕组提供制动电流，进入电气制动模式。定子在转子磁场作用下感应产生短路电流，由此产生的电磁力矩刚好与转子转向相反，起到制动作用。电气制动装置由控制单元和功率单元两部分组成。控制单元负责控制电气制动过程的流程和逻辑，功率单元将交流电源整流成直流，提供给发电机转子绕组作为制动电流。早期的功率单元采用大功率二极管整流桥，由于二极管整流桥的输出电流受输入电源影响，无法调节，已逐渐为大功率可控硅整流桥所取代。当电气制动装置采用可控硅整流桥时，电气制动起始输出通常从零开始逐步增力口。受转子大电感负载的滞后效应影响，电流上升速度较慢。如果在可控硅触发脉冲的有效周期内，电流未达到维持可控硅导通所必须的擎住电流，当脉冲消失后，可控硅将再次关断，转子绕组中无法形成连续的电流，导致电气制动投入失败。大型水轮发电机的转子绕组电感较大，可控硅整流桥采用多桥并联运行，维持导通所需的电流为所有并联可控硅的擎住电流之和,此现象尤为突出。为解决此问题，目前常采用减少并联整流桥的数量或在输出侧并联电阻负载的方法。减少并联整流桥的数量可以减小维持整流桥导通所需的电流，但对于柔性电制动方式，电制动与励磁整流桥公用，减少电制动的整流桥必须增加专用的控制逻辑和控制回路，增加了系统的复杂程度。在输出侧并联电阻负载可以消除转子大电感负载的滞后效应影响，使电流迅速上升达到可控硅的擎住电流，但同样必须增加并联电阻负载所需的专用控制逻辑和控制回路，增加了系统的复杂程度。
技术实现思路
本技术提供了一种高起始输出型电气制动装置，将开关控制功能集成到励磁调节器中，无需设专用的开关控制模块，在不增加系统控制设备的同时，解决了电气制动装置投入可靠性的问题，简化了系统设计。本技术采用的技术方案是一种高起始输出型电气制动装置，主要由励磁调节器和大功率可控硅整流桥两个部分组成，根据发电机电气制动电流的大小，可控硅整流桥可采用多桥并联电路结构，其特征在于所述励磁调节器采用励磁调节和开关控制共用同一 CPU模块的一体化控制结构，该控制结构包括用于实现电气制动电流的测量、电气制动控制信号的输入输出、可控硅整流桥的控制，以及在电气制动投入时根据可控硅整流桥的可控硅擎住电流设置起始控制角，在整流桥导通的初始阶段获得可克服可控硅擎住电流的高起始输出电压控制的高速可编程模块IP161控制器；用于励磁电压、励磁电流采样的模拟量采集模块；用于采集控制室发出的电气制动投入、退出命令及电气制动开关状态信号的开关量输入模块；用于控制电气制动开关及电气制动状态过程信号的开关量输出模块。在电气制动投入时，控制器根据可控硅整流桥的可控硅擎住电流设置起始控制 角，在整流桥导通的初始阶段获得可克服可控硅擎住电流的高起始输出电压。本技术的有益效果和特点是通过对电气制动装置采用励磁调节和开关控制一体化的控制结构，以及高起始输出电压的控制方案，简化了系统设计，同时克服了转子大电感负载和可控硅擎住电流对电气制动输出的影响，保证了电气制动功能的可靠性，为大型水轮发电机电气制动装置提供了一种低成本、高可靠性的解决方案。附图说明图I是高起始输出型电气制动装置实施例之一的原理图；图2是电气制动投入过程控制角随输出电流变化曲线图；图3是一个电气制动系统实施例的典型接线图。图中1_励磁调节器，2-可控硅整流桥，3-模拟量采集模块，4-开关量输入模块，5-开关量输出模块，DL-断路器，G-发电机，T-主变压器，Vy-阳极电源，PT-电压传感器，CT-电流传感器，ExT-励磁变压器，BT-制动变压器，SC-短路开关，Kl-隔离刀闸，SlOl-分断开关，S102-分断开关，S104-分断开关，S105-分断开关。具体实施方式图I所示为本技术的实施例之一，图中，本技术的励磁调节器I采用PCC系列的高速可编程模块IP161作为CPU的控制器，并由控制器IP161，模拟量采集模块3(AI350)，开关量输入模块4 (DI476)，开关量输出模块5 (D0650)组成励磁调节和开关控制共用同一 CPU模块一体化的控制结构。其中控制器IP161的DI带有时标，用于测量整流桥输入电压频率及同步信号，并以事件驱动功能形成触发脉冲，通过DO通道输出控制可控硅整流桥2 ;模拟量采集模块3 (AI350)用于励磁电压、励磁电流的采样；开关量输入模块4(DI476)用于采集控制室发出的电气制动投入、退出命令及电气制动开关状态等信号；开关量输出模块5 (D0650)用于控制电气制动开关及电气制动状态过程信号。在电气制动投入时，控制器IP161根据可控硅整流桥2的可控硅擎住电流设置起始控制角，在整流桥导通的初始阶段获得可克服可控硅擎住电流的高起始输出电压，从而克服整流桥可控硅的擎住电流，保证电气制动电流平稳上升，电气制动功能可靠投入，为水轮机制动提供阻尼。图2所示电气制动投入过程中控制角随输出电流变化曲线，在电气制动投入时，为保证整流桥可控硅能可靠导通且输出电流平稳上升，控制器IP161根据整流桥可控硅的擎住电流设置起始控制角α ο，并随着输出电流的增大逐渐减小控制角，直至输出电流达到制动电流。η个整流桥并联时，可控硅的擎住电流之和为Id = ηΧΙΗ(I)此时对应整流桥输出电压为Ed=IdXR(2)根据三相全控桥控制原理Ed = I. 35Ucos α 0 ⑶得到起始控制角a ^计算公式如下H · 11 · Ii/ λ\αη = arccos----W1.35C/其中，U为整流桥输入电压有效值，η为整流桥并联可控硅支路数，Ih为可控硅的擎住电流，R为发电机转子回路电阻。当起始控制角a C1根据公式设置时，电气制动装置的起始输出不再从零开始，而是从维持整流桥导通所需的电流(即所有并联可控硅的擎住电流之和)开始，从而保证了整流桥的导通，使电气制动能够可靠投入。图3示出本技术电气制动系统实施例的典型接线，其中的S101、S102、S104、S105、SC等开关用于进入电气制动模式后进行发电机机端短路及切换整流桥阳极电源。当发电机逆变完成后，水轮机转速降至额定转速的50% 60%时分断S102，再闭合短路开关SC，短接定子回路，并闭合S104、S105和SlOl，接入制动电源，开始电气制动流程。电气制动完成后分断S104、S105和短路开关SC，再闭合S102，恢复阳极电源。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高起始输出型电气制动装置，主要由励磁调节器和大功率可控硅整流桥两个部分组成，根据发电机电气制动电流的大小，可控硅整流桥可采用多桥并联电路结构，其特征在于所述励磁调节器（1）采用励磁调节和开关控制共用同一CPU模块的一体化控制结构，它包括：用于实现电气制动电流的测量、电气制动控制信号的输入输出、可控硅整流桥（2）的控制，以及在电气制动投入时根据可控硅整流桥（2）的可控硅擎住电流设置起始控制角，在整流桥导通的初始阶段获得可克服可控硅擎住电流的高起始输出电压控制的高速可编程模块IP161控制器；用于励磁电压、励磁电流采样的模拟量采集模块（3）；用于采集控制室发出的电气制动投入、退出命令及电气制动开关状态信号的开关量输入模块（4）；用于控制电气制动开关及电气制动状态过程信号的开关量输出模块（5）。

【技术特征摘要】
1.一种高起始输出型电气制动装置，主要由励磁调节器和大功率可控硅整流桥两个部分组成，根据发电机电气制动电流的大小，可控硅整流桥可采用多桥并联电路结构，其特征在于所述励磁调节器(I)采用励磁调节和开关控制共用同一 CPU模块的一体化控制结构，它包括 用于实现电气制动电流的测量、电气制动控制信号的输入输出、可控硅整流桥(2)的控制，以及在电气制动投入时根据可控硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敬，余翔，赵先元，胡振华，周筱珊，
申请(专利权)人：长江三峡能事达电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：