[發明專利]基于變流器的自并勵勵磁系統

在審

• 申請號: 201310592167.7
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103825515A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 陳剛;毛承雄;洪潮;劉蔚;孫海順;趙勇;樊華;王尊;熊卿;陳雁
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;華中科技大學
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明屬于發電機勵磁技術領域，具體涉及一種基于變流器的自并勵勵磁系統，特別是一種基于三單相H橋變流器的自并勵勵磁系統。

背景技術

隨著電力系統大規模并網，電力系統對勵磁控制的可靠性和動態性能要求越來越高，同步發電機自并勵勵磁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，然而常規自并勵勵磁系統已很難抑制0.1Hz~3Hz的寬范圍低頻振蕩。當電力系統發生低頻/超低頻振蕩時，同步發電機機端電壓也將隨之大幅度低頻/超低頻振蕩，機端電壓有可能較長時間持續在較低水平。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，系統事故必將擴大化。

發明內容

本發明的目的在于提出一種可有效抑制電力系統低頻/超低頻振蕩，提高電力系統穩定性的基于變流器的自并勵勵磁系統。本發明適用于高電壓、大功率的應用場合。

本發明的技術方案是：本發明的基于變流器的自并勵勵磁系統，包括三單相H橋型變流器、隔離級、勵磁線圈，所述的三單相H橋型變流器包括三個單相變流器，三單相H橋型變流器?的輸入端ABC直接與同步發電機機端連接，三單相H橋型變流器?的輸出端與隔離級的輸入端相連，隔離級的另一個端口與勵磁線圈連接。

上述三單相H橋型變流器?的交流側直接與同步發電機機端連接，三單相H橋型變流器?的直流端與隔離級的高壓方端口連接，隔離級的低壓方端口連接勵磁線圈。

上述三單相H橋型變流器的每一相由M個全橋功率變換模塊串聯構成，每個全橋功率變化模塊的輸出端與電容器并聯。

上述隔離級由高頻調制部分、中間部分和高頻還原部分組成；隔離級靠高壓方側為高頻調制部分，每相由M個H橋功率變換模塊組成，靠高壓方側的端線分別與單相H橋型變流器相連，靠中頻變壓器側的端線分別與中頻變壓器高壓方的M個繞組連接；隔離級靠低壓方側為高頻還原部分，每相由N個H橋功率變換模塊組成，每個功率變換模塊直流側的兩個端線依次并聯構成直流端口，靠中頻變壓器器側的兩個端線分別與三個中頻變壓器低壓方的N個繞組依次相連。

上述隔離級由高頻調制部分、中間部分和高頻還原部分組成,隔離級靠高壓方側為高頻調制部分，每相由M個全橋功率變換模塊組成；隔離級靠低壓方側為高頻還原部分，每相由N個全橋功率變換模塊組成；隔離級中間部分由三個中頻變壓器構成，每個中頻變壓器的高壓方由M個繞組構成，低壓方由N個繞組構成；組成高頻調制部分的每相功率變換模塊靠高壓方側的端線分別與單相H橋型變流器相連，靠中頻變壓器側的端線分別與中頻變壓器高壓方的M個繞組連接；組成高頻還原部分的每相功率變換模塊直流側的兩個端線依次并聯構成直流端口，靠中頻變壓器側端線分別與中頻變壓器低壓方的N個繞組連接。

上述隔離級由高頻調制部分、中間部分和高頻還原部分組成；隔離級靠高壓方側為高頻調制部分，每相由M個全橋功率變換模塊組成；隔離級靠低壓方側為高頻還原部分，每相由M個全橋功率變換模塊組成；隔離級中間部分每相均由M個中頻變壓器組成，每個中頻變壓器的高壓方和低壓方均由一個繞組構成；組成高頻調制部分的每相功率變換模塊靠高壓方側的端線分別與單相H橋型變流器相連，靠中頻變壓器側的端線分別與中頻變壓器高壓方的一個繞組連接；組成高頻還原部分的每相功率變換模塊直流側的兩個端線依次并聯構成直流端口，靠中頻變壓器側端線分別與中頻變壓器低壓方的一個繞組連接。

上述隔離級由高頻調制部分、中間部分和高頻還原部分組成；隔離級靠高壓方側為高頻調制部分，每相由M個全橋功率變換模塊組成；隔離級靠低壓方側為高頻還原部分，由N個全橋功率變換模塊組成；隔離級中間部分由一個中頻變壓器構成，每個中頻變壓器的高壓方由P（P=3M）個繞組構成，低壓方由N個繞組構成；每相組成高頻調制部分的每個功率變換模塊靠高壓方側的端線分別與單相H橋型變流器相連，靠中頻變壓器側的端線分別與中頻變壓器高壓方的M個繞組連接；組成高頻還原部分的每個功率變換模塊直流側的兩個端線依次并聯構成直流端口，靠中頻變壓器側端線分別與中頻變壓器低壓方的N個繞組連接。

本發明具有以下技術效果：

(1)???本發明三單相H橋型變流器的直流側電容電壓易于穩定控制，可以提高勵磁系統的穩定性。

(2)???本發明采用多模塊級聯多電平技術和載波移相技術，可以在較低開關頻率下，仍然保證此自并勵勵磁系統具有良好的輸入輸出特性。