[發明專利]基于并聯多重化電流型變流器的自并勵勵磁系統

有效

• 申請號: 200910061370.5
• 申請日: 2009-04-01
• 公開（公告）號: CN101593982A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 毛承雄;陸繼明;王丹;婁慧波;何麗娜;張坤;楊嘉偉;張銳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02P9/14
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 李 智

技術領域

本發明涉及勵磁控制系統領域，特別是涉及一種基于電流型變流器的 自并勵勵磁控制系統。

背景技術

現代電力系統要求同步發電機勵磁系統能抑制0.1Hz～3Hz低頻/超低 頻振蕩。然而常規可控硅整流的勵磁系統僅通過控制直流勵磁來增強阻尼， 已很難達到抑制低端0.1Hz到高端3Hz的寬范圍低頻振蕩的目的。當電網 發生低頻/超低頻振蕩時，同步發電機機端電壓也將隨著大幅度低頻/超低頻 振蕩，這樣機端電壓有可能較長時間(幾秒鐘)持續處在較低水平。在振 蕩期間，如果系統發生短路故障或需要增補無功，則要求自并勵勵磁系統 強行勵磁或加大勵磁。一旦出現勵磁能力不足，必將導致系統事故擴大化。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足之處，提供一種基于電流型變流器的 自并勵勵磁控制系統，該系統不僅可以通過直流勵磁為系統提供阻尼，還 可調節同步發電機的機端電壓為系統提供阻尼，從而有效抑制電力系統低 頻/超低頻振蕩，提高電力系統運行穩定性。

基于并聯多重化電流型變流器的自并勵勵磁系統，包括勵磁變壓器、 勵磁線圈和M個電流型變流器，M≥1；勵磁變壓器的一次繞組數為1，二 次繞組數為M，M個電流型變流器的交流側分別與勵磁變壓器的M個二次 繞組一一對應連接，直流側并聯構成直流端口與勵磁線圈的輸入端相連； 電流型變流器由至少一個基于全控開關器件的電流型三相全控橋式電路并 聯構成。

本發明具有以下技術效果：

(1)本發明在應用中，勵磁變壓器的一次繞組與同步發電機的機端連 接，二次繞組與電流型變流器的交流側相連；電流型變流器的直流側與勵 磁線圈相連。采用最優勵磁協調控制算法來控制電流型變流器的全控開關 器件的工作狀態，以達到兩個目的：第一，控制變流器直流側的電流(即 直流勵磁電流)大小為系統提供正阻尼；第二，控制變流器交流側的電流 經勵磁變壓器向同步發電機的機端發出或吸收無功功率(即為系統提供正 阻尼)。相比之下，后者直接作用于發電機的機端，基本無延時(ms級)， 所以要比前者具有快得多的控制速度來抑制電力系統低頻/超低頻振蕩。

(2)本發明的電流型變流器采用全控開關器件變換電流，全控開關器 件的開關頻率較高，因此產生的諧波相對較小，加之M個電流型變流器的 并聯多重化結構，產生的諧波進一步減少。

(3)傳統的可控硅整流勵磁系統可能會出現換相失敗，而本發明采用 基于全控開關器件構成的電流型變流器，在逆變時不會出現換相失敗現象， 提高了系統的可靠性。

(4)控制電流型變流器中的全控開關器件可以關斷直流電流，故本發 明與滅磁開關協調動作，有利于非線性電阻建壓，有效防止滅磁失敗。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

圖2為勵磁變壓器結構示意圖。

圖3為電流型三相橋式電路結構示意圖。

圖4為勵磁線圈結構示意圖。

具體實施方式

圖1所示為本發明結構示意圖，該系統包括勵磁變壓器1(如圖2所示)、 M個電流型變流器2、勵磁線圈4(如圖4所示)；勵磁變壓器1的一次繞組 數為1，二次繞組數為M，M≥1；N個基于全控開關器件的電流型三相全控 橋式電路3(如圖3所示)相并聯，構成電流型變流器2，N≥1；M個電流 型變流器2的交流端口c分別與勵磁變壓器1的M個二次繞組b一一對應 連接，其直流端口并聯在一起，構成直流端口d，與勵磁線圈4的輸入端口 e相連。全控開關器件可為絕緣柵雙極型功率管IGBT、集成門極換流晶閘 管IGCT及可關斷晶閘管GTO等。