[發明專利]電流型三單相橋式變流器串聯結構的自并勵勵磁控制系統

有效

• 申請號: 201110396579.4
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102412777A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 王丹;楊嘉偉;何金平;張坤;周彬倩;陸繼明;毛承雄
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明涉及勵磁控制系統領域，尤其是涉及一種電流型三單相橋式變流器串聯結構的自并勵勵磁控制系統。

背景技術

電力系統的安全穩定運行與國民經濟密切相關。其中，勵磁控制已成為提高電力系統穩定運行的重要手段之一，優良的勵磁系統能夠有效保證電壓質量，提高電力系統運行穩定性。隨著電網容量和規模的發展，對勵磁控制的可靠性和動態性能要求也越來越高，同步發電機自并勵系統以其獨特的優點成為國內外勵磁控制的主要方式。

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，提供一種電流型三單相橋式變流器串聯結構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。

本發明提供的一種電流型三單相橋式變流器串聯結構的自并勵勵磁控制系統，其特征在于，該系統包括勵磁變壓器，電流型變流器和勵磁線圈；電流型變流器由三個基于全控開關器件的電流型單相橋式電路串聯構成；電流型變流器的交流側分別與勵磁變壓器的二次繞組一一對應連接，直流側與勵磁線圈的輸入端相連。

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。通過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)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。

(3)本發明的變流器采用電流型三單相橋式變流器串聯結構形式，具有控制方式簡單，交直流諧波相對較小，控制速度更快等特點。此外，通過控制各單相變流器直流側開關的開關狀態，可使得各單相變流器互為備用，從而進一步提高系統的可靠性。

(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。

具體實施方式

下面通過借助實例更加詳細地說明本發明，但以下實施例僅是說明性的，本發明的保護范圍并不受這些實施例的限制。

如圖1所示，本發明提供的系統包括勵磁變壓器1，電流型變流器2和勵磁線圈4；電流型變流器2由三個基于全控開關器件的電流型單相全控橋式電路3串聯構成，電路3則由一個單相全橋整流電路與其直流側并聯開關電路組成；電流型變流器2的交流側c分別與勵磁變壓器1的二次繞組b一一對應連接，直流側d與勵磁線圈的輸入端e相連。勵磁線圈的輸出端用于建立恒定磁場，當同步發電機轉子轉動時在定子中產生感應電動勢，勵磁變壓器1的一次繞組用于與同步發電機的機端連接。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。

以上所述為本發明的較佳實施例而已，但本發明不應該局限于該實施例和附圖所公開的內容。所以凡是不脫離本發明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發明保護的范圍。